一种多路输出的电源系统及其构建和控制方法_3

文档序号:9550392阅读:来源:国知局
到QMVol、QMVo2、…、QMVoN中的某一个输出接口,根据控制需要,也可以控制输入信号不切换到N个输出接口的任何一个。
[0061]系统控制单元(SCU)包括对下通信接口(SCComPort)和切换控制接口(SCQMCPort),实现电源系统的整体控制功能。系统控制单元(SCU)的对下通信接口(SCComPort)连接到通信总线(SComBus),可以将控制信息发送到电源模块单元(PMU),控制信息包括电源模块单元(PMU)的开关机、输出电压、输出电流、输出功率等;也可以从电源模块单元(PMU)获得需要的信息,例如最大输出功率、当前输出电压、当前输出电流、告警信息、开关机状态等。系统控制单元(SCU)的切换控制接口(SCQMCPort)连接到切换控制总线(QCBus),可以把对切换模块单元(QMU)的控制信息发送到各个切换模块单元(QMU),控制信息包括把连接到输入接口(QMVinPort)的输入信号切换到QMVol、QMVo2、…、QMVoN中的哪一个输出接口,不切换到N个输出接口的任何一个也可以作为一种情况。
[0062]通信识别单元(ComIDU)用于识定电源模块单元(PMU)的标识ID,从而使电源模块单元(PMU)通信时具有唯一的标识。根据不同的通信方式,可用不同的方式识定电源模块单元(PMU)的标识ID。如果电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)为RS485通信接口,则可以用电源模块单元(PMU)的RS485通信地址信息作为识别标记,电源模块单元(PMU)从对应的通信识别单元(ComIDU)读取RS485通信地址信息,转化为RS485通信地址。每一个通信识别单元设定的电源模块单元(PMU)的通信地址信息各不相同,电源模块单元(PMU)转化成RS485通信地址时也是唯一的,转化的规则也是预先确定的,通常在出厂前设定。因此当实际使用中更换该位置的电源模块单元(PMU)时,该电源模块单元(PMU)的RS485通信地址并不改变。所有标识号ID在系统正常工作前设置在系统控制单元(S⑶)中,通常在出厂前设置,也可以在现场根据识别标记对应设置。
[0063]如果电源模块单元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)为CAN接口,则先在CAN通信协议中定义识别标识字段,通信识别单元(ComIDU)设定电源模块单元(PMU)的识别标记,电源模块单元(PMU)从对应的通信识别单元(ComIDU)读取相应的识别标记信息,转换成识别标识字段数据,发送到通信总线。系统控制单元(S⑶)从通信总线读取该字段数据后将该数据与CAN通信地址相对应。每一个通信识别单元设定的电源模块单元(PMU)的识别信息各不相同,电源模块单元(PMU)转化成识别字段的数据也是唯一的,转化的规则也是预先确定的。因此当更换该位置的电源模块单元(PMU)时,系统控制单元(SCU)可以根据该字段数据得到对应的电源模块单元(PMU)的通信地址。
[0064]电源模块单元(PMU)实现把从输入端口(PMUVinPort)输入的信号转换成需要的输出,具体输出要求根据系统控制单元(SCU)的控制要求确定。输出的具体要求包括输出的模式,如恒压输出还是恒流输出还是恒功率输出,具体的输出电压或输出电流或输出功率等。不同电源模块单元(PMU)的最大输出功率可以相同也可以不同,输出电压范围也可以不同。
[0065]系统控制单元(S⑶)根据N组输出分路(PBS)的电压、电流或功率等要求,将3个电源模块单元基础组(PMUZ)整组分配到相应的输出分路(PBS),并控制与3个电源模块单元基础组(PMUZ)对应连接的切换模块单元(QMU)切换到该输出分路,具体控制方法为:
[0066](1)系统控制单元(S⑶)在电源系统出厂前设置电源模块单元基础组(PMUZ)所包括的电源模块单元(PMU)的识别号ID,假设6个电源模块单元(PMU)的识别号ID为1-6,则第1个电源模块单元基础组(PMUZ)包括的识别号ID为1,第2电源模块单元基础组(PMUZ)包括的识别号ID为2和3,第3电源模块单元基础组(PMUZ)包括的识别号ID为4、5和6 ;
[0067]对3个切换模块单元(QMU)和3个电源模块单元(PMU)的基础组(PMUZ)标识,比如编成1、2、3号或A、B、C,并预先根据它们的对应连接关系设定切换模块单元(QMU)的编号与电源模块单元基础组(PMUZ)的编号的对应关系,即第1电源模块单元基础组(PMUZ)对应第1切换模块单元(QMU),第2电源模块单元基础组(PMUZ)对应第2切换模块单元(QMU);第3电源模块单元基础组(PMUZ)对应第3切换模块单元(QMU)。
[0068](2)计算所述的N组输出分路(PBS)所需要的电流或功率,根据计算结果以及可用电源模块单元(PMU)的输出电流或输出功率,把K个电源模块单元基础组(PMUZ)分成N个匹配组(PT),N个匹配组(PT)与N个输出分路(PBS)——对应。本例设电源系统有2个输出分路,则分成2个匹配组(PT);每个电源模块单元基础组(PMUZ),最多分到一个匹配组(PT)中,每个匹配组(PT)中电源模块单元基础组(PMUZ)的数量为0到3个,这样一个电源模块单元基础组(PMUZ)只能与一个输出分路(PBS)对应,从而使各输出分路(PBS)相互隔离。如果全部电源模块单元(PMU)的输出能力大于所有输出分路(PBS)的需要,可以将一些电源模块单元基础组(PMUZ)不分配在任何匹配组(PT)中,可以将这些暂时未使用的电源模块单元(PMU)控制在关机或待机模式,可以减少电源系统的损耗。如果各输出分路(PBS)所需要的电流或功率大于电源系统能提供的总功率,则需要根据各输出分路的优先级及分配规则,重新确定各输出分路的电流或功率。
[0069]例如需求1:第1个输出分路(PB1)需要的电流为10A,第2个输出分路(PB2)需要的电流为50A,则可以把第1电源模块单元基础组(PMUZ)分配到第1匹配组(PT),并和第1输出分路(PB1)相对应,把第2、第3电源模块单元基础组(PMUZ)分配到第2匹配组(PT),并和第2输出分路(PB2)相对应。
[0070]再如需求2:第1个输出分路(PB1)需要的电流为20A,第2个输出分路(PB2)需要的电流为30A,则可以把第2电源模块单元基础组(PMUZ)分配到第1匹配组(PT),并和第1输出分路(PB1)相对应,把第3电源模块单元基础组(PMUZ)分配到第2匹配组(PT),并和第2输出分路(PB2)相对应,而第1电源模块单元基础组(PMUZ)不分配任何匹配组(PT)。
[0071]各电源模块单元基础组(PMUZ)所对应的输出分路(PBS)也是其所包括的电源模块单元(PMU)对应的输出分路(PBS),从而得到各输出分路(PBS)所对应的所有电源模块单元(PMU)的识别号ID ;例如需求1中,第1输出分路(PB1)对应第1匹配组(PT),第1匹配组(PT)包括第1电源模块单元基础组(PMUZ),则它包括第1电源模块单元(PMU),识别ID为1,因此第1输出分路(PB1)对应电源模块单元(PMU)的识别ID为1 ;第2输出分路(PB2)对应第2匹配组(PT),第2匹配组包括第2、3两个电源模块单元基础组(PMUZ),这两个电源模块单元基础组(PMUZ)包括识别号ID为2、3、4、5、6的5个电源模块单元(PMU),因此第2输出分路(PB2)对应电源模块单元(PMU)的识别ID为2、3、4、5、6 ;
[0072]与电源模块单元基础组(PMUZ)相对应的切换模块单元(QMU)也与相应的输出分路(PBS)相对应,例如在需求1情况下,第1个切换模块单元(QMU)与第1输出分路(PB1)对应,第2、3个切换模块单元(QMU)与第2输出分路(PB2)对应;
[0073](3)根据每一个输出分路(PBS)的要求,基于相应的匹配组(PT)包括的所有电源模块单元(PMU)的识别号ID,把电压、电流或功率及其它控制要求发送到相应的匹配组(PT)对应的所有电源模块单元(PMU);例如需求1情况时,第1输出分路(PB1)要求输出电压为460V,第二输出分路(PB2)要求输出电压480V,系统控制单元(SCU)把输出电压为460V的要求发送给识别号ID为1的电源模块单元(PMU),把输出电压为480V的要求发送给识别号ID为2、3、4、5、6的电源模块单元(PMU);
[0074](4)根据切换模块单元(QMU)与输出分路(PS)的对应关系,通过切换控制总线(QCBus)发出控制信号,把与该输出分路(PBS)对应的切换模块单元(QMU)都切换到对应的输出分路;例如需求1情况下,第1输出分路(PB1)对应第1切换模块单元(QMU),则系统控制单元(SCU)发出控制要求,第1切换模块单元(QMU)切换到第1个输出接口(QMVol),从而使第1电源模块单元(PMU)的输出对应到第1输出分路(PB1);需求1情况下,第2输出分路(PB1)对应第2、3切换模块单元(QMU),则系统控制单元(SCU)发出控制要求,使第
2、3切换模块单元(QMU)切换到第2个输出接口(QMVo2),从而使该输出分路对应的识别号ID为2、3、4、5、6的电源模块单元(PMU)的输出对应到第2输出分路(PB2);
[0075](5)当输出分路的要求改变时,从步骤(2)重新开始同样的控制方法。其中(3)、
(4)的顺序可以根据需要改变。
[0076]本发明的技术方案可以根据各输出分路(PBS)的需要,动态地把电源模块单元基础组(PMUZ)分配到输出分路,控制各个输出分路的输出,控制灵活,最大程度地减少电源模块单元的总量,因此成本低。
[0077]本发明第二实施例的总体构成参考第一实施例及图2,电源系统输出具有2个输出分路(PBS),其切换模块单元(QMU)如图3所示,图3中R1是双刀双掷的继电器,继电器的2个输入INA、INB连接到切换模块单元的输入接口(QMVinPort),继电器的2个常闭输出连接到输出接口 1 (QMVol),继电器的2个常开输出连接到输出接口 2(QMVo2),继电器的控制端CH、CL连接到控制接口(QMctrPort)。对两个输出分路的电源系统,这种切换模块单元结构简单,控制方便,只要给继电器简单的电压信号就可以控制继电器的吸合状态,从而控制切换模块单元(QMU)切换到哪一路输输出接口。本实施例中,继电器也可以用接触器替换。
[0078]本发明第三实施例的总体组成参考第一实施例及图2,电源系统输出具有3个输出分路(PBS),其切换模块单元(QMU)如图4所示,图4中R1、R2、R3是双刀双掷的继电器,继电器的2个输入INA、INB连接到切换模块单元的输入接口,3个继电器的2个常开触点输出分别连接到3个输出接口 1 (QMVol)、输出接口 2 (QMVo2)、输出接口 3 (QMVo3)。需要切换到哪一路时就控制连接在哪一路的继电器吸合。这种切换模块单元结构简单,易于扩展,需要增加输出接口的数量时,只要增加一个继电器并按同样的方式连接即可,本实施例中,继电器也可以用接触器替换。
[0079]本发明第四实施例的总体组成参考第一实施例及图2,其中通信识别单元(ComIDU)如图5所示,图5中R1、R2、R3、R4是电阻,DP1、DP2、DP3、DP4是拨码开关或跳线,当拨码开关或跳线断开时,相应位输出高电平,反之,相应位输出低电平,图5中共有4位识别信号,加上电源和地共6个信号连接到识别接口 ComlDPort。通过拨码开关或跳线的通断状态可以形成16种组合。电源模块单元(PMU)读取通信识别单元的信号后,可以转换成16种识别号ID。如果需要更多的识别号ID,按图5的方法增加一组电阻和拨码开关或跳线,所得到的识别信号的组合增加一倍。
[0080]本发明本第五实施例的电源系统示意图如图6。该电源系统包括10个电源模块单元(QMU),10个通信识别单元(ComIDU),5个切换模块单元(QMU)、系统控制单元(SOT)。有3个输出分路(PBS),即图中的N为3。电源系统的输入SVin为三相市电输入,输出为150V-
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