专利名称：基于脉冲宽度分配的直流并联电源功率分配电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直流并联电源功率分配电路，特别涉及一种基于脉冲宽度 分配的直流并联电源功率分配电路。
背景技术：
目前分布式直流电源系统已经取代传统的集中式直流电源系统，成为大功 率电源系统的发展方向，这是因为单台大功率电源容量受到技术、成本的限 制；单台直流电源故障会导致整个系统故障，而分布式电源系统由若干电源模 块并联组成，某个电源模块故障不会导致整个电源系统故障；分布式电源系统 可根据实际负荷的变化，自动确定需要投入运行的模块数量或解列退出的模块 数量，这对于变负荷运行的场合很有意义；分布式电源系统由于多个电源模块 并联运行，使每个电源模块承受的电应力较小，具有较高的运行效率，并且具 有较好的动态特性和静态特性。
然而并联系统最大的问题就是电流不均，特别是在重负载时，会引起较为 严重的后果，所以并联系统均流技术的进步应该是开关电源应用标准化的瓶 颈。
常用的均流原理和方法有以下四种
(1) 输出阻抗法即Droop(下垂，倾斜)法； 调节每个电源模块的外特性倾斜度(即调节输出阻抗)，以达到并联模块电
流或功率分配的目的。外特性通过电压闭环的电压给定引入输出电流负反馈， 即输出电流增大，电压给定减小。各电源模块的电流分配通过平移电源模块的 外特性实现的。系统电路和软件比较复杂，控制算法和参数设置对系统的稳定 性影响很大。
(2) 主从法；
适用于电流型控制的直流并联电源系统中。这种系统电流或功率分配中有 电压控制和电流控制两种型式，并由一个主模块和多个分模块并联组成。主模
块工作于电压闭环，起系统电压调节作用；分模块工作于电流闭环，起负载 功率(电流)分配的作用。同样，系统电路和软件比较复杂，控制算法和参 数设置对系统的稳定性影响很大。另外，主模块一旦故障，系统失效。
(3) 平均值均流法； 每个并联模块的输出端接一个电阻到一条公共母线上，形成平均值母线。
当某模块电压比母线电压高时，输出电压下降，反之亦然。这种方法要求每个
模快的输出端接一个相同的电阻到一条公共母线上；实际上模块自身还存在内 阻，并且内阻可能随温度变化，因此均流效果很差，同时，输出端连到公共母 线上的电阻使系统效率降低。
(4) 最大值均流法；
和平均值均流法相似，区别只是每个电源模块通过一个二极管连到一条公 共母线上。电流最大的那个模块自动成为主模块，其他模块为从模块，从而"自 动主从控制"。这种并联系统中每个电源模块的输出电流无法确定,不能实现真 正的均流，只能实现电源冗余。
为了消除目前的直流电源并联系统电流或功率分配方法存在的缺点，本 发明提出一种全新的方法，即基于脉冲宽度分配的直流并联电源电流或功率分 配电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种直流并联电源功率分配电路，该 电路实现简单，控制简单，成本低廉，不存在并联稳定性问题，功率(电流)分 配精确，而且不同容量模块并联时输出功率(电流)按比例分配，对电源模块的 内阻抗等特性要求不高。
本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现-一种基于脉冲宽度分配的直流并联电源功率分配电路，包括复数组通过开 关连到并联总线上的电源模块群；并联总线对地并接一功率肖特基二极管(或 快恢复二极管)；并联总线与输出端串接电感；输出端对地分别并接电解电容 和高频电容后，再将输出接负载。所述电路中还设有连接各组电源模块开关的 脉冲宽度分配器，脉冲宽度分配器的输出控制信号用来控制各组电源模块开关 的通断。
由于本发明采用各电源模块分别经一个控制开关连到并联总线上，各个 控制开关在一个时间周期中轮流导通规定的时间，从而实现直流电源并联系统 中各电源模块的电流或功率精确分配。
本发明消除了目前的直流电源并联系统电流或功率分配方法存在的诸如 电路复杂，算法复杂，稳定差，电流或功率分配性能差，成本高等缺点。本发明 实现简单，控制简单，成本低廉，不存在并联稳定性问题,功率(电流)分配精确, 而且不同容量模块并联时输出功率(电流)按比例分配，对电源模块的内阻抗等 特性要求不高。
以下结合附图和具体实施方式
来进一步说明本发明。
图1为本发明所述的电路原理图。
具体实施例方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明所述的直流并联电源功率分配电路在实施例中，Ml、 M2、 M3、…MN分别是电源模块；Sl、 S2、 S3、…SN是各电源模块的输出 开关；各电源模块通过各自的输出开关连到并联总线上；脉冲宽度分配器的复 数个输出控制信号K1、 K2、 K3、…KN分别控制开关S1、 S2、 S3,…SN的通 断；D是功率肖特基二极管或快恢复二极管；L是电感；Cl是电解电容；C2 是高频电容；电容输出接负载。为了抑制开关导通的冲击电流和开关轮流切换 引起的输出纹波,设置电感L， 二极管D，电容C1、 C2起缓冲和滤波作用。
以下是上述电路的实现原理
假设有N个直流电源模块并联，每个模块的容量分别为Pl， P2， P3，…,PN， 并联电源总负载功率P,则各模块理想的功率分配应为 模块1功率Wl冲l氺P/(Pl+P2+P3+…+PN) 模块2功率W2:P2求P/(Pl+P2+P3+…+PN)
模块3功率W3寸3承P/(Pl+P2+P3+…+PN) 模块N功率WN斗附P/(Pl+P2+P3+…+PN)
将每个电源模块分别通过开关S1， S2， S3,…，SN连接到负载上，每个开关轮 流导通，设轮流周期为T，输出开关控制信号Kl， K2， K3,…，KN在一个轮流周期 T内控制每个开关导通时间分别为Tl， T2， T3，…，TN，则有
Tl= Pl氺T/(Pl+P2+P3+…+PN)
T2= P2求T/(Pl+P2+P3+…+PN)
T3= P3*T/(Pl+P2+P3+ +PN)
TN= P淋T/(Pl+P2+P3+…+PN)
如果每个电源模块容量相同，则脉冲宽度分配器输出的控制信号 Kl， K2， K3，…，KN的有效时间宽度相等，且为T/N.
显然，通过在一个周期时间T内对各个电源模块对应的开关按电源容量比 例分配一个导通时间，即可精确简单低成本地实现功率分配或电流分配。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中 描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1、基于脉冲宽度分配的直流并联电源功率分配电路，包括复数组通过开关连到并联总线上的电源模块群；并联总线对地并接一功率肖特基二极管；并联总线与输出端串接电感；输出端对地分别并接电解电容和高频电容后，再将输出接负载；其特征在于，所述电路中还设有连接各组电源模块开关的脉冲宽度分配器，脉冲宽度分配器的输出控制信号用来控制各组电源模块开关的通断，通过调节各组电源模块开关控制脉冲时间宽度占空比来分配各组电源模块的输出功率或者输出电流。
2、 根据权利要求1的直流并联电源功率分配电路，其特征在于，所述电路 中的功率肖特基二极管还可以用快恢复二极管来替代。
全文摘要
本发明公开了一种基于脉冲宽度分配的直流并联电源功率分配电路，包括复数组通过开关连到并联总线上的电源模块群；并联总线对地并接一功率肖特基二极管；并联总线与输出端串接电感；输出端对地分别并接电解电容和高频电容后，再将输出接负载。所述电路中还设有连接各组电源模块开关的脉冲宽度分配器，脉冲宽度分配器的输出控制信号用来控制各组电源模块开关的通断。通过调节各组电源模块开关控制脉冲时间宽度占空比来分配各组电源模块的输出功率(电流)。本发明实现简单，控制简单，成本低廉，不存在并联稳定性问题，功率(电流)分配精确，而且不同容量模块并联时输出功率(电流)按比例分配，对电源模块的内阻抗等特性要求不高。
文档编号H02J1/10GK101340087SQ20081004083
公开日2009年1月7日 申请日期2008年7月22日 优先权日2008年7月22日
发明者刘以建, 叶银忠, 彭建学 申请人:上海海事大学