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常模塊電源并聯(lián)要解決的首要問(wèn)題就是均流問(wèn)題。均流以保證模塊間電流應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻分配,防止一臺(tái)或多臺(tái)模塊運(yùn)行在電流極限狀態(tài)。因?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行的各模塊特性并不一致,外特性好的可能承擔(dān)更多的電流,甚至過(guò)載;而外特性差的運(yùn)行在輕載,甚至空載。這樣不均勻的電流使得熱應(yīng)力大,降低了可靠性。實(shí)驗(yàn)證明,電子元器件溫升從25度上升到50度時(shí),其壽命僅為25度時(shí)的1/6。
隨著模塊電源市場(chǎng)日趨成熟,一些低電壓輸入超大功率的模塊電源越來(lái)越受到客戶的青睞,但是在一些低壓大功率場(chǎng)合中,單臺(tái)模塊電源是無(wú)法滿足負(fù)載功率要求的,于是就需要考慮并聯(lián)。利用多臺(tái)中/小功率的電源并聯(lián),不僅可以達(dá)到負(fù)載功率要求,降低應(yīng)力;而且還可以應(yīng)用冗余技術(shù),提高系統(tǒng)的可靠性。實(shí)驗(yàn)證明,兩臺(tái)并聯(lián)系統(tǒng)的故障率遠(yuǎn)小于單臺(tái)電源的故障率,因此多臺(tái)的情況下,系統(tǒng)的可靠性將顯著增強(qiáng)。
因此,對(duì)若干個(gè)開關(guān)變換器模塊并聯(lián)的電源系統(tǒng),其要求是:
1)各模塊承受的電流能自動(dòng)平衡,實(shí)現(xiàn)均流
2)為提高系統(tǒng)的可調(diào)性,盡可能不增加外部均流控制的措施,并使均流與冗余技術(shù)結(jié)合
3)當(dāng)輸入電壓和/或負(fù)載電流變化時(shí),應(yīng)保持輸出電壓穩(wěn)定,并且均流的瞬態(tài)響應(yīng)好
常見的均流方法有:
1、輸出阻抗法(下垂法,電壓調(diào)整率法)
并聯(lián)的各模塊的外特性呈下垂特性,負(fù)載越重,輸出電壓越低。在并聯(lián)時(shí),外特性硬(內(nèi)阻?。┑哪K輸出電流大;外特性軟的模塊輸出電流小。輸出阻抗法的思路是,設(shè)法將外特性硬(內(nèi)阻小、斜率?。┑耐馓匦孕甭收{(diào)整得接近外特性軟的模塊,使得兩個(gè)模塊的電流分配接近均勻。
2、主從設(shè)置法
主從設(shè)置法即是認(rèn)為選定一個(gè)模塊作為主模塊(MasterModule),其余模塊作為從模塊(SlaveModule)。用主模塊的電壓調(diào)節(jié)器來(lái)控制其余并聯(lián)模塊的電壓調(diào)整值,所有并聯(lián)模塊內(nèi)部具有電流型內(nèi)環(huán)控制。由于各從模塊電流按同一基準(zhǔn)電流調(diào)制(主模塊的電壓誤差轉(zhuǎn)換成的基準(zhǔn)電流),從而與主模塊電流一致,實(shí)現(xiàn)均流。
主從設(shè)置法的主要缺點(diǎn):
1)主從模塊之間必須有通訊聯(lián)系,使系統(tǒng)復(fù)雜
2)若主模塊失效,整個(gè)系統(tǒng)將不能工作,不適用與冗余并聯(lián)系統(tǒng)
3)電壓環(huán)的帶寬大,容易受外界干擾
3、平均電流自動(dòng)均流法
用均流母線來(lái)連接所有電源模塊輸出電流取樣電壓的輸出端,均流母線上的電壓由所有并聯(lián)電源模塊系統(tǒng)取樣電壓,經(jīng)各電源模塊的均流電阻所提供。通俗地說(shuō),即是均流母線的電壓為各模塊電流信(以電壓呈現(xiàn))的平均值,然后各模塊的電流信號(hào)(以電壓呈現(xiàn))再與均流信號(hào)比較,得到補(bǔ)償量用來(lái)進(jìn)行控制。
平均電流自動(dòng)均流法可以均流。但是,當(dāng)連接在母線上的某一個(gè)模塊不工作時(shí),將導(dǎo)致母線平均值降低,電壓下調(diào),到達(dá)下線時(shí)出現(xiàn)故障。
4、大電流法自動(dòng)均流
又稱“民主均流法”,該法與主從設(shè)置法相似,區(qū)別在于主模塊是不固定的,系統(tǒng)中電流大的模塊自動(dòng)作為主模塊工作。
5、熱應(yīng)力自動(dòng)均流法
該法按每個(gè)模塊的電流和溫度(即熱應(yīng)力)自動(dòng)均流。系統(tǒng)中仍以各模塊電流平均值得到均流母線作為比較參考,各模塊的電流信號(hào)再與均流母線作比較得到誤差,進(jìn)而補(bǔ)償控制。(目前不太明白與前面的平均電流法的區(qū)別)
6、外加均流控制器
應(yīng)用此法時(shí),每個(gè)模塊的控制電路中都需要加一個(gè)特殊的均流控制器,用以檢測(cè)并聯(lián)各模塊電流不均衡情況,調(diào)整控制信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)均流。但是均流控制器的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性,若設(shè)計(jì)不正確,可能使系統(tǒng)不穩(wěn)定。