专利名称：一种整流模块混插均流控制方法
技术领域：
本发明涉及一种整流模块的均流控制方法，特别是涉及一种通信电源整流模块混插的均流控制方法。
背景技术：
通信电源系统是通信系统的心脏，稳定可靠的通信电源供电系统，是保证通信系统安全、可靠运行的关键，一旦通信电源系统故障引起对通信设备的供电中断，通信设备就无法运行，就会造成通信电路中断、通信系统瘫痪，从而造成极大的经济和社会效益损失。 因此，通信电源系统在通信系统中占据十分重要的位置。
通信电源系统中，由于电源模块容量有限，所以常采用多模块并联运行对通信系统进行扩流，以扩展整个系统的输出功率。其输出能量是单模块输出的数倍，提高了电源的功率等级。但是，由于各个模块参数的分散性，输出电压、输出电流和输出功率不可能完全一致，从而导致有些模块负载过重，损耗发热严重，而有些模块却处于轻载或空载状态，这样对电源健康不利，还会降低模块寿命，无法保证电源系统的稳定性。
为了让各个电源模块输出功率基本相同，常采用均流的方法把负载平均分配到各模块，但均流方法的不同，对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性都有很大的影响。在实际应用中，由于新老模块更新换代或者不同厂家代工设计的模块可能需要混合使用，不同型号的模块或新老产品模块硬件特性的不同，对均流效果的影响尤其严重，从而对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性造成很大的影响。
目前常规的电源扩展系统均流控制方法中，存在着以下缺陷需要采用相同型号、 相同厂家的整流模块，一套系统中不允许出现两种不同型号的模块，一旦有模块出现故障需要更换，必须更换相同型号的模块，甚至需要将所有模块全部更换，维护工作量大，维护成本高。因此，有必要寻求一种整流模块混插的均流控制方法，以解决不同型号模块或新老产品模块混合使用时的均流问题，确保混插电源系统的可靠性和稳定性。发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种整流模块混插均流控制方法，用于解决现有技术中不同型号模块或新老产品整流模块混合使用时的均流问题， 确保混插电源系统的可靠性和稳定性。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种整流模块混插均流控制方法， 应用于通信电源系统中，所述通信电源系统包括交流配电单元、多个整流模块、负载电流传感器、通信电源监控单元以及直流配电单元，其特征在于所述均流控制方法包括1)获取当前运行状态下整流模块的数量和型号；2)设置每种型号整流模块的均流调节系数初始值、均流最小步长初始值、负载调整电压初始值、额定输出电流、均流不平衡门限值、负载电流变化门限值、均流补偿电压上/下限值；3)获取当前运行状态下每个整流模块的当前均流补偿电压、负载总电流；4)依据当前运行整流模块数量和所述通信电源系统的负载率判断系统是否处于空载状态；若是，则回至步骤I);若否，则进至步骤5) ；5)获取当前运行状态下每个整流模块的实际输出电流；6)判断市电是否中断恢复或者系统冷启动，若是，进至步骤7);若否，则进至步骤8);7)清除市电恢复中断标志和系统冷启动标志；完成后进至步骤9);8)判断运行的整流模块数是否有变化或者负载总电流变化率是否超出负载电流变化门限，若是，进至步骤9);若否，则进至步骤11) ;9)判断是否有整流模块输出电流与平均电流之差超出均流不平衡门限值，若是，进至步骤10);若否，则进至步骤11);10)进行混插均流初调，完成后进至步骤12);11)进行混插均流微调，完成后进至步骤12);12)调整每个整流模块的均流补偿电压，确保均流补偿电压不出现全正或全负现象(有硬件均流类型模块混插的系统无需再修正)，发送均流补偿电压指令。
优选地，在所述步骤10)进行混插均流初调的过程中，根据当前整流模块输出电流与目标均流电流差值即负载电流差和负载调整电压值，计算当前目标均流补偿电压，使整流模块输出电流快速达到一种比较均衡状态，上述步骤10)中进一步包括10-1)计算负载电流差；10-2)计算当前补偿步长；若当前补偿步长绝对值小于对应整流模块均流最小步长，则以该整流模块均流最小步长作为当前补偿步长，且正负号与计算所得的当前补偿步长正负号一致；10-3)计算当前调节目标均流补偿电压；当所述当前调节目标均流补偿电压的计算值大于均流补偿电压上限值时，以上限值作为目标均流补偿电压；以及当所述当前调节目标均流补偿电压的计算值小于均流补偿电压下限值时，以下限值作为目标均流补偿电压。
优选地，上述步骤10-2)中，当前补偿步长计算基于负载电流与电压降为线性关系，若为非线性关系则可采用查表等方式获取负载电流和电压降关系，进而计算当前补偿步长。
优选地，在所述步骤11)进行混插均流微调过程中，根据整流模块各自的均流调节系数和均流最小步长，按照单一型号整流模块均流控制方法的逻辑来调整均流补偿电压， 对模块输出电流进行微调；上述步骤11)中进一步包括11-1)计算负载电流差；11-2)计算当前补偿步长；若当前补偿步长绝对值小于对应整流模块均流最小步长，则以该整流模块均流最小步长作为当前补偿步长，且正负号与计算所得的当前补偿步长正负号一致；11-3) 计算当前调节目标均流补偿电压；当所述当前调节目标均流补偿电压的计算值大于均流补偿电压上限值时，以上限值作为目标均流补偿电压；以及当所述当前调节目标均流补偿电压的计算值小于均流补偿电压下限值时，以下限值作为目标均流补偿电压。
如上所述，本发明的一种整流模块的均流控制方法，首先，获取当前运行状态下每个整流模块的数量、型号、均流补偿电压、负载总电流；接着，设置每种型号整流模块的均流调节系数初始值、均流最小步长初始值、负载调整电压初始值、额定输出电流、均流不平衡门限值、负载电流变化门限值、均流补偿电压上/下限值；然后，根据这些获取值和设置值， 针对不同型号的整流模块采用不同的算法，对系统进行混插均流初调或混插均流微调；最后，对系统发送均流补偿电压指令，实现对整流模块的均流控制。本发明具有以下有益效果:
I.自动识别各整流模块型号，根据不同型号整流模块硬件特性采取对应的均流算法，解决不同型号整流模块混合使用时的均流问题，保证混插电源系统的可靠性和稳定
2.整流模块的型号可随意变更，系统操作更方便，维护更简单。
图I显示为本发明一种整流模块混插均流控制方法的通信电源系统结构示意图。
图2显示为本发明一种整流模块混插均流控制方法的控制流程图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
本发明提供一种整流模块混插均流控制方法，用于解决现有技术中不同型号模块或新老产品整流模块混合使用时的均流问题，确保混插电源系统的可靠性和稳定性。以下将详细阐述本发明的一种整流模块混插均流控制方法的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的整流模块混插均流控制方法。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想， 遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
请参阅图I，本发明的整流模块混插均流控制方法应用于通信电源系统中，所述通信电源系统可以是各种通信电源系统或者数据机房使用的高压通信电源系统。所述通信电源系统一端接入交流输入，另一端外接负载设备6，其包括交流配电单元I、多个整流模块并联构成的整流模块组2、直流配电单元3、负载电流传感器4以及通信电源监控单元5。
交流配电单元I输入端接收交流输入,输出端连接整流模块组2 ;整流模块组2并联扩展了 N个整流模块，N ^ 2 ;直流配电单元3的输入端连接整流模块组2，输出端外接负载设备6 ;连接于整流模块组2输出端的还有负载电流传感器4，用于感测输出总电流；通信电源控制单元5 —端与负载电流传感器4输出端连接，另一端与整流模块组2的各个整流模块连接，用于将负载电流传感器4所感测到的整流模块组2的输出总电流进行模数转换，获取整流模块组2中各个整流模块的电压、电流、运行状态及告警情况，根据负载电流传感器4的感测数据和整流模块组2的各个整流模块的输出电流，发送控制指令对整流模块组2进行均流补偿电压控制。
以下即对本发明的整流模块混插均流控制方法进行详细说明。
在本实施例中，假设当前系统运行整流模块数为N，第i号整流模块输出电流为 SMRI (i) (t)，整流模块当前均流电流为AveSMRI (t)，第i号整流模块当前均流补偿电压为ComV (i) (t)，整流模块额定输出电流为SpecI，均流调节系数为Kp (i)，均流最小步长为 mVstep (i)，负载调整电压为Vdrop (i)。
Vdrop (i) =Val - Va2
Val——负载功率为5%额定值时的直流输出电压，Va2——负载功率为100%额定值时的直流输出电压。
其中，i :第i号整流模块；t :当前时间；t_l :上一次；依此类推。
请参阅图2，首先执行步骤S100，获取当前运行状态下整流模块的数量和型号。本实施例中，系统整流模块并联连接，数目N=15，共有3种型号整流模块混插，整流模块f 5型号相同，为整流模块组A ;整流模块6 10型号相同，为整流模块组B ;整流模块IΓ15型号相同，为整流模块组C。接着，执行步骤S101。
在步骤SlOl中，根据模块型号设置各种型号整流模块的均流调节系数初始值、均流最小步长初始值、负载调整电压初始值、额定输出电流、均流不平衡门限值、负载电流变化门限值、均流补偿电压上/下限值。
在本实施例中，由于整流模块组A采用硬件均流，不接受均流电压补偿，因此整流模块组A中的整流模块I飞均流最小步长初始值mVstep (I) (5) =0V、均流调节系数初始值 Kp (I) (5) =0V/A、负载调整电压初始值Vdrop (I) (5) =OV ；
整流模块组B中，整流模块6 10的初始值设置为
mVstep (6) (10) =4mV、Kp (6) (10) =20mV/A、Vdrop (6) (10) =IV ；
整流模块组C中，整流模块I f 15的初始值设置为
mVstep (11) (15) =IOmV、Kp (11) (15) =30mV/A、Vdrop (11) (15) =4V。
额定输出电流SpecI都为20A，均流不平衡门限值都为2A，负载电流变化门限值都为10%。接着，执行步骤S102。
在步骤S102中，获取当前运行状态下每个整流模块的均流补偿电压、负载总电流。在本实施例中，整流模块初始均流补偿电压ComV(I广(15)都为OVdc。接着，执行步骤 S103。
在步骤S103中，根据当前运行整流模块数量是否大于等于2且所述通信电源系统的负载率是否大于等于最小负载率门限，判断系统是否处于空载状态；若是，则回至步骤 SlOO ;若否，则进至步骤S104 ;本实施例中，系统未处于空载状态，执行步骤S104。
在步骤S104中，获取当前运行状态下每个整流模块的实际输出电流。接着，执行步骤S105。
在步骤S105中，判断市电是否中断恢复或者系统冷启动，即是否整流模块刚上电启动或系统监控刚上电。若是，进至步骤S106 ;若否，则进至步骤S107。
在步骤S106中，清除市电恢复中断标志和系统冷启动标志。接着，进行步骤S108。
在步骤S107中，判断运行的整流模块数是否有变化或者负载总电流变化率是否超出负载电流变化门限，若是，进至步骤S108 ;若否，则进至步骤S110。
在步骤S108中，判断是否有整流模块输出电流和平均电流之差超出均流不平衡门限值，若是，进至步骤S109 ;若否，则进至步骤S110。
在步骤S109中，进行混插均流初调，完成后进至步骤Slll。
在步骤SllO中，进行混插均流微调，完成后进至步骤S111。
在步骤Slll中，调整每个整流模块的均流补偿电压，确保均流补偿电压不出现全正或全负现象(有硬件均流类型模块混插的系统无需再修正)，发送均流补偿电压指令。
在本实施例中，从步骤S105飞110，对系统进行均流控制可分为5种情况
情况I :
在步骤S105中，市电刚恢复或者系统刚上电启动，即整流模块刚上电启动或系统监控刚上电，进行步骤S106。
在步骤S106中，清除市电恢复中断标志和系统冷启动标志。接着，进行步骤S108。
在步骤S108中，整流模块6输出电流为5A，平均电流为10A，两者之差大于均流不平衡门限值2A。接着，进行步骤S109，对系统进行混插均流初调。
情况2
在步骤S105中，市电刚恢复或者系统刚上电启动，即整流模块刚上电启动或系统监控刚上电，进行步骤S106。
在步骤S106中，清除市电恢复中断标志和系统冷启动标志。接着，进行步骤S108。
在步骤S108中，所有的整流模块输出电流在8 12A之间，平均电流为10A，两者之差都不超过均流不平衡门限值2A。接着，进行步骤S110，对系统进行混插均流微调。
情况3
在步骤S105中，市电未中断恢复或者系统未进行冷启动，即整流模块不是刚上电启动或系统监控不是刚上电，进行步骤S107。
在步骤S107中，运行的整流模块数目有变化(例如N=14或N=16);或者，系统负载总电流发生变化(例如从300A降为269A或升为331A)，系统负载总电流变化率大于负载电流变化门限10%。接着，进行步骤S108。
在步骤S108中，整流模块6输出电流为5A，平均电流为10A，两者之差大于均流不平衡门限值2A。接着，进行步骤S109，对系统进行混插均流初调。
情况4
在步骤S105中，市电未中断恢复或者系统未进行冷启动，即整流模块不是刚上电启动或系统监控不是刚上电，进行步骤S107。
在步骤S107中，运行的整流模块数目有变化(例如N=14或N=16)。或者，系统负载总电流发生变化(例如从300A降为269A或升为331A)，系统负载总电流变化率大于负载电流变化门限10%。接着，进行步骤S108。
在步骤S108中，所有整流模块的输出电流在8 12A之间，平均电流为10A，两者之差不超过均流不平衡门限值2A。接着，进行步骤S110，对系统进行混插均流微调。
情况5 :
在步骤S105中，市电未中断恢复或者系统未进行冷启动，即整流模块不是刚上电启动或系统监控不是刚上电，进行步骤S107。
在步骤S107中，运行的整流模块数目没有变化，而且负载总电流变化率没有超出负载电流变化门限10%，则进行步骤S110，对系统进行混插均流微调。
在步骤S109中，对系统进行混插均流初调的方法步骤如下
在本实施例中，当前整流模块均流电流AveSMRI (t)=10A，整流模块I输出电流 SMRI(I) (t)=6A,整流模块6输出电流SMRI (6) (t)=6A,整流模块11输出电流SMRI(Il) (t)=6A,初始均流补偿电压全部为OVdc。
根据当前整流模块i的输出电流SMRI⑴⑴与目标均流电流AveSMRI⑴的负载电流差Idif (i) (t)以及负载调整电压Vdrop (i),计算当前均流补偿电压ComV (i) (t),使整流模块输出电流快速达到一个比较均衡状态。
计算负载电流差Idif (i) (t)
Idif (I) (t) =SMRI (I) (t) -AveSMRI (t) =_4A ；
Idif (6) (t) =SMRI (6) (t) -AveSMRI (t) =_4A ；
Idif(Il) (t) =SMRI (11) (t)-AveSMRI (t) =_4A ；
计算当前补偿步长Vstep (i) (t):
Vstep(I) (t)=Idif(I)(t)*Vdrop (I)/SpecI=O ；
Vstep(6)(t)=Idif(6)(t)*Vdrop(6)/SpecI=_200mV ；
Vstep (11) (t)=Idif(11)(t)*Vdrop(11)/SpecI=_800mV ；
若当前补偿步长绝对值I Vstep⑴⑴|小于对应整流模块i均流最小步长mVstep (i),则以该整流模块均流最小步长mVstep (i)作为当前补偿步长,且正负号与计算所得的当前补偿步长Vstep (i) (t)正负号一致。
例如如果计算得Vstep (11) (t) =_9mV,则 Vstep (11) (t)=_10mV。
当前补偿步长Vstep (i) (t)的计算基于负载电流与电压降为线性关系，若为非线性关系，则可采用查表等方式计算当前补偿步长Vstep (i) (t),其它步骤不变。
计算当前调节目标均流补偿电压ComV⑴⑴
ComV (I) (t) =ComV (I) (t_l)-Vstep (I) (t) =OmV ；
ComV (6) (t) =ComV (6) (t_l)-Vstep (6) (t) =200mV ；
ComV (11) (t) =ComV (11) (t~l) -Vstep (11) (t) =800mV ；
若所述当前调节目标均流补偿电压的计算值ComV(i) (t)小于均流补偿电压下限值，以下限值作为当前均流补偿电压。当ComV(i) (t)大于均流补偿电压上限值时，以上限值作为均流补偿电压。
在步骤SllO中，对系统进行混插均流微调的方法步骤如下
根据整流模块各自的均流调节系数Kp (i)和均流最小步长mVstep (i),按照单一型号整流模块均流控制方法的逻辑来调整均流补偿电压ComV (i) (t)，对整流模块的输出电流进行微调。
计算负载电流差Idif (i) (t)
Idif (I) (t) =SMRI (I) (t) -AveSMRI (t) =_4A ；
Idif (6) (t) =SMRI (6) (t) -AveSMRI (t) =_4A ；
Idif(Il) (t) =SMRI (11) (t)-AveSMRI (t) =_4A ；
计算当前补偿步长Vstep (i) (t):
Vstep (I) (t) =Idif (I) (t)*Kp (I)=O ；
Vstep (6) (t) =Idif (6) (t) *Kp (6) =_80mV ；
Vstep(Il) (t) =Idif (II) (t) *Kp (11) =_120mV ；
若当前补偿步长绝对值I Vstep⑴⑴|小于对应整流模块i均流最小步长mVstep (i),则以该整流模块均流最小步长mVstep (i)作为当前补偿步长,且正负号与计算所得的当前补偿步长正负号一致。
例如:如果计算得Vstep (11) (t) =_9mV,贝丨J Vstep (11) (t)=_10mV。
计算当前调节目标均流补偿电压ComV⑴⑴
ComV (I) (t) =ComV (I) (t_l)-Vstep (I) (t) =OmV ；
ComV (6) (t) =ComV (6) (t_l)-Vstep (6) (t) =80mV ；
ComV (11) (t) =ComV (11) (t_l)-Vstep (11) (t) =120mV ；
若所述当前调节目标均流补偿电压ComV(i) (t)小于均流补偿电压下限值，以下限值作为当前均流补偿电压。当ComV⑴⑴大于均流补偿电压上限值时，以上限值作为均流补偿电压。
值得注意的是，此处混插均流微调控制方法与单一型号均流控制方法的唯一区别为单一型号均流控制方法采用统一的均流调节系数和均流最小步长，而混插均流微调控制方法则分别为每个整流模块分配均流调节系数和均流最小步长。
本发明的整流模块混插均流控制方法可以自动识别系统中各整流模块的型号，根据不同型号整流模块的硬件特性采取对应的均流算法，通过混插均流初调或混插均流微调的控制方法实现对不同型号整流模块的均流控制，解决了不同型号整流模块混合使用时的均流问题，操作方便，维护简单，保证了混插电源系统的可靠性和稳定性。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种整流模块混插均流控制方法，应用于通信电源系统中，所述通信电源系统包括交流配电单元、多个整流模块、负载电流传感器、通信电源监控单元以及直流配电单元，其特征在于所述均流控制方法包括 1)获取当前运行状态下整流模块的数量和型号； 2)设置每种型号整流模块的均流调节系数初始值、均流最小步长初始值、负载调整电压初始值、额定输出电流、均流不平衡门限值、负载电流变化门限值、均流补偿电压上/下限值； 3)获取当前运行状态下每个整流模块的当前均流补偿电压、负载总电流； 4)依据当前运行整流模块数量和所述通信电源系统的负载率判断系统是否处于空载状态；若是，则回至步骤I);若否，则进至步骤5)； 5)获取当前运行状态下每个整流模块的实际输出电流； 6)判断市电是否中断恢复或者系统冷启动，若是，进至步骤7);若否，则进至步骤8)； 7)清除市电恢复中断标志和系统冷启动标志；完成后进至步骤9)； 8)判断运行的整流模块数是否有变化或者负载总电流变化率是否超出负载电流变化门限，若是，进至步骤9);若否，则进至步骤11)； 9)判断是否有整流模块输出电流与平均电流之差超出均流不平衡门限值，若是，进至步骤10);若否，则进至步骤11); 10)进行混插均流初调，完成后进至步骤12)； 11)进行混插均流微调，完成后进至步骤12)； 12)调整每个整流模块的均流补偿电压，确保均流补偿电压不出现全正或全负现象，发送均流补偿电压指令。
2.根据权利要求I所述的整流模块混插的均流控制方法，其特征在于在所述步骤10)进行混插均流初调的过程中，根据当前整流模块输出电流与目标均流电流差值即负载电流差和负载调整电压值，计算当前目标均流补偿电压，使整流模块输出电流快速达到一种比较均衡状态，上述步骤10)中进一步包括 10_1)计算负载电流差； 10-2)计算当前补偿步长；若当前补偿步长绝对值小于对应整流模块均流最小步长，则以该整流模块均流最小步长作为当前补偿步长，且正负号与计算所得的当前补偿步长正负号一致; 10-3)计算当前调节目标均流补偿电压； 当所述当前调节目标均流补偿电压的计算值大于均流补偿电压上限值时，以上限值作为目标均流补偿电压；以及 当所述当前调节目标均流补偿电压的计算值小于均流补偿电压下限值时，以下限值作为目标均流补偿电压。
3.根据权利要求2所述的整流模块混插的均流控制方法，其特征在于上述步骤10-2)中，当前补偿步长计算基于负载电流与电压降为线性关系，若为非线性关系则可采用查表等方式获取负载电流和电压降关系，进而计算当前补偿步长。
4.根据权利要求I所述的整流模块混插的均流控制方法，其特征在于在所述步骤11)进行混插均流微调过程中，根据整流模块各自的均流调节系数和均流最小步长，按照单一型号整流模块均流控制方法的逻辑来调整均流补偿电压，对模块输出电流进行微调；上述步骤11)中进一步包括 11-1)计算负载电流差； 11-2)计算当前补偿步长；若当前补偿步长绝对值小于对应整流模块均流最小步长，则以该整流模块均流最小步长作为当前补偿步长，且正负号与计算所得的当前补偿步长正负号一致; 11-3)计算当前调节目标均流补偿电压； 当所述当前调节目标均流补偿电压的计算值大于均流补偿电压上限值时，以上限值作为目标均流补偿电压；以及 当所述当前调节目标均流补偿电压的计算值小于均流补偿电压下限值时，以下限值作为目标均流补偿电压。
全文摘要
本发明提供一种整流模块混插均流控制方法，应用于通信电源系统中，首先获取当前运行状态下各整流模块的数量、型号、均流补偿电压、负载总电流；接着，设置每种型号整流模块的均流调节系数、均流最小步长初始值、负载调整电压的初始值、额定输出电流、均流不平衡门限值和负载电流变化门限值；然后，根据这些获取值和设置值，针对不同型号的整流模块硬件特性采取对应的均流算法，对系统进行混插均流初调或混插均流微调，实现对整流模块的均流控制。本发明可自动识别各整流模块型号，解决了不同型号整流模块混合使用时的均流问题，保证了混插电源系统的可靠性和稳定性，整流模块的型号可随意变更，使系统操作更方便，维护更简单。
文档编号H02M7/02GK102983755SQ20121048832
公开日2013年3月20日 申请日期2012年11月26日 优先权日2012年11月26日
发明者王欢 申请人:中达电通股份有限公司