一种基于三相桥的DC‑DC并联供电系统的制作方法

本发明涉及电力系统、分布式发电、能源互联网路由器、电动汽车、变频调速、轨道交通和柔性输电技术等国民经济及工农业生产中需要直流供电的技术领域，尤其涉及一种基于三相桥的dc-dc并联供电系统。

背景技术：

随着现代科学技术的发展，在实际应用中，单台直流稳压电源往往不能满足要求。因此，需要采用模块化的构造方法，按照一定的串联或并联方式，达到输出电压、输出电流、输出功率扩展和更高可靠性的目的。然而，一般情况下，不允许模块输出直接进行并联，必须采用均流技术以确保每个模块分担相应的负荷。否则，并联的每个模块将分别运行于轻载、重载甚至过载情况，输出电压低的模块将成为输出电压高的模块的负载。对于多个模块并联运行供电系统需保证：第一，当输人电压或者负载发生变化时，其输出电压应保持稳定；第二，控制各模块输出电流使负荷电流平均分配，且均流动态响应良好。为提高供电可靠性，并联系统应该同时应具备以下特征：实现冗余控制，当任意模块发生故障时其余模块继续提供足够电能，使整个电源系统不至于崩溃。

目前，在开关电源并联系统中最常见的均流控制方法有阻抗调整法、主从电源法、平均电流自动均流法、最大电流自动均流法、热效应均流法以及数字均流法等。上述方法各有特点，主从法分流一旦主控电源出现故障，整个系统将会出现失控的可能，为使用者带来不便。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于三相桥的dc-dc并联供电系统，通过接触器投切来实现恒压、恒流输出的多功能电源，体积小，性价比高，经济实用。

本发明采用的技术方案为：

一种基于三相桥的dc-dc并联供电系统，包括三相桥电路、三组lc滤波电路、投切控制电路、检测调理电路、dsp控制电路、驱动电路和辅助电源电路；所述的dsp控制电路通过驱动电路连接三相桥电路的输入端，三相桥电路的直流输入端连接直流电源，三相桥电路的输出端通过三组lc滤波电路和投切控制电路输出；所述的检测调理电路用于采集三相桥电路的输出端的电压、电流信息及第一输出端子和公共输出端子的电压、电流信息；检测调理电路的信息输出端连接dsp控制电路的采集输入端；dsp控制电路的控制端连接投切控制电路；辅助电源电路为dsp控制电路、检测调理电路和驱动电路供电；

所述的三相桥电路的第一相输出端连接第一组滤波电路中第一电感的第一端，第一电感的第二端连接第一输出端子，第一电感的第二端还通过第一电容连接到公共输出端子；三相桥电路的第二相输出端连接第二组滤波电路中第二电感的第一端，第二电感的第二端连接第一输出端子，第二电感的第二端还通过第二电容连接到公共输出端子；三相桥电路的第三相输出端连接第三组滤波电路中第三电感的第一端，第三电感的第二端连接第一输出端子，第三电感的第二端还通过第三电容连接到公共输出端子；

所述的投切控制电路包括第一接触器开关、第二接触器开关和第三接触器开关；第一接触器开关设于第一电感的第二端与第一输出端子之间；第二接触器开关设于第二电感的第二端与第一输出端子之间；第三接触器开关设于第三电感的第二端与第一输出端子之间。

所述的检测调理电路包括检测电路和调理电路，检测电路采用电压、电流霍尔传感器，调理电路采用二阶巴特沃斯低通滤波电路。

所述的显示电路采用智能参数显示模块

本发明利用dsp控制电路控制系统的工作模式，主要是基于三相桥电路和lc滤波电路，针对直流模块并联运行时必须确保每个模块分担相应的负荷且输出电压相等，本发明基于三相桥dc/dc并联供电系统由dsp28335控制器控制的具有并联功能开关电源。它具有恒压、恒流两种模式，两种模式可自动切换，克服了采用主从法分流一旦主控电源出现故障，整个系统将完全失控的可能。每一个桥臂为一独立供电模块，若第一个桥臂为主控单元则其采用恒压控制，第二第三桥臂采用恒流控制。三个桥臂采用同一块dsp控制电路控制。基于三相桥的dc/dc并联供电系统可实现三单元并联供电系统，同普通的三独立单元并联供电系统相比具有体积小、性价比高的特点。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图；

图2为由一个桥臂组成buck变换的原理图；

图3为本发明的正常供电电路的电路原理框图；

图4为本发明的主模块故障供电电路的电路原理框图；

图5为本发明的系统过载或发生短路故障保护时的电路原理框图。

具体实施方式

如图1-5所示，本发明包括三相桥电路、三组lc滤波电路、投切控制电路、检测调理电路、dsp控制电路、驱动电路和辅助电源电路；所述的dsp控制电路通过驱动电路连接三相桥电路的输入端，三相桥电路的直流输入端连接直流电源，三相桥电路的输出端通过三组lc滤波电路和投切控制电路输出；所述的检测调理电路用于采集三相桥电路的输出端的电压、电流信息及第一输出端子a和公共输出端子b的电压、电流信息；检测调理电路的信息输出端连接dsp控制电路的采集输入端；dsp控制电路的控制端连接投切控制电路；辅助电源电路为dsp控制电路、检测调理电路和驱动电路供电；

所述的三相桥电路的第一相输出端连接第一组滤波电路中第一电感l1的第一端，第一电感l1的第二端连接第一输出端子a，第一电感l1的第二端还通过第一电容c1连接到公共输出端子b；三相桥电路的第二相输出端连接第二组滤波电路中第二电感l2的第一端，第二电感l2的第二端连接第一输出端子a，第二电感l2的第二端还通过第二电容c2连接到公共输出端子b；三相桥电路的第三相输出端连接第三组滤波电路中第三电感l3的第一端，第三电感l3的第二端连接第一输出端子a，第三电感l3的第二端还通过第三电容c3连接到公共输出端子b；

所述的投切控制电路包括第一接触器开关k1、第二接触器开关k2和第三接触器开关k3；第一接触器开关k1设于第一电感l1的第二端与第一输出端子a之间；第二接触器开关k2设于第二电感l2的第二端与第一输出端子a之间；第三接触器开关k3设于第三电感l3的第二端与第一输出端子a之间。

所述的检测调理电路包括检测电路和调理电路，检测电路采用电压电流霍尔传感器，调理电路采用二阶巴特沃斯低通滤波电路。调理电路根据dsp控制电路内部ad模块特点，将信号调理为0-3v，并增加限幅功能保证信号在dsp内部ad模块能接受的信号范围之内，防止信号过大造成对dsp的损坏。

显示电路采用智能参数显示模块实现。

下面结合附图说明本发明的工作原理：

本发明的该供电系统主要包括三相桥电路、三组lc滤波电路、投切控制电路、检测调理电路、dsp控制电路、驱动电路和辅助电源电路。针对直流模块并联运行时必须确保每个模块分担相应的负荷且输出电压相等，否则，并联的每个模块将运行于轻载、重载甚至过载情况，输出电压低的模块将成了输出电压高的模块的负载的。本发明基于三相桥dc/dc并联供电系统由dsp28335控制器控制的具有并联功能开关电源。它具有恒压、恒流两种模式，两种模式可自动切换，克服了采用主从法分流一旦主控电源出现故障，整个系统将完全失控的可能。每一个桥臂为一独立供电模块，若第一个桥臂为主控单元则其采用恒压控制，第二第三桥臂采用恒流控制。三个桥臂采用同一块dsp控制电路控制。基于三相桥的dc/dc并联供电系统可实现三单元并联供电系统，同普通的三独立单元并联供电系统相比具有体积小、性价比高的特点。

如图2所示，由一个桥臂组成buck变换的原理图，利用vt1作为开关管，vt2截止vd2作为续流二极管，即可实现buck电路功能，完成对恒压或恒流模式的要求。当单桥臂电路作为降压变换电路时，若在vt1驱动端施加pwm信号，vt2施加截至信号，半桥变换电路直接实现降压斩波(buck)变换电路功能，即降压变换。此时的损耗主要来自于续流二极管vd2，当续流二极管vd2起作用时，若将vt2导通，即vd2短路，利用这种方法即可消除续流二极管vd2的损耗。同理，利用vt1的导通，即vd1短路，也可消除vd1的损耗。此种方法称为同步整流。其它两个桥臂工作原理类似。因此可用三相桥组成dc/dc并联供电系统，其系统组成如图1所示。

如图3所示，正常供电情况下，第一接触器开关k1、第二接触器开关k2和第三接触器开关k3闭合，此时第一个桥臂为主控单元，则其采用恒压控制，第二桥臂、第三桥臂采用恒流控制。第一桥臂负责负荷电压的稳定，第二桥臂、第三桥臂根据负荷电流的大小采用恒流控制并负责负荷的分配。

如图4所示：当第一桥臂发生故障时，第一接触器开关k1断开切除第一桥臂。第二接触器开关k2和第三接触器开关k3闭合，同时将第二桥臂转换为恒压控制模式，此时第三桥臂根据负荷电流的大小采用恒流控制负责负荷的分配。

如图5所示：当系统过载或发生短路故障时同时切断第一接触器开关k1、第二接触器开关k2和第三接触器开关k3并发出报警信号，也可同时切断主电源。

系统工作电路流程：系统上电后，首先检测各桥臂的工作状况以及负载的大小。根据检测的各桥臂的工作状况，确定三个桥臂的工作模式，即哪个桥臂工作在恒压模式哪个桥臂工作在恒流模式。根据检测到的负载情况确定负载电流分配的比例。

本系统的特点如下：

1、基于三相桥dc-dc并联供电系统可是实现三单元并联供电系统，三个桥臂采用同一块dsp控制，同普通的三独立单元并联供电系统相比具有体积小、性价比高的特点。

2、dsp采用tidsp28335控制、检测电路采用电压电流霍尔传感器、调理电路采用二阶巴特沃斯低通滤波电路、保护电路采用软硬件结合的方法实现保护功能；使系统控制实时性高，稳定可靠。

3、每一个桥臂为一独立供电模块，若第一个桥臂为主控单元则其采用恒压控制，第二第三桥臂采用恒流控制，控制简单和方便。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。