DC/DC變換器并聯(lián)均流技術(shù)（二）

2.1.4 外加控制器法

每一個(gè)模塊電源控制部分都是由1 個(gè)均流控制器完成，通過檢測(cè)每個(gè)單元的輸出電流產(chǎn)生反饋信號(hào)來調(diào)節(jié)每個(gè)模塊的電流，從而達(dá)到各單元平均分配輸出電流的目的。這種控制方法均流效果好，但每個(gè)單元擁有1 個(gè)均流控制器，將使整個(gè)并聯(lián)電源系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)過程分析更加復(fù)雜。文獻(xiàn)[8]中分析了“最小主從模式脈寬調(diào)制”和“平均模式滯環(huán)”2 種均流控制器，采用這2 種均流控制器的系統(tǒng)中，均流接口電路均流效果均良好。

2.2 均流母線形成方法

2.2.1 平均電流法

平均電流法是指均流環(huán)參考電壓為各模塊電流的平均值，其值反映在均流母線b 的電壓上，如圖3 所示。R 為均流電阻，均流母線電壓與每個(gè)電源模塊的采樣電壓信號(hào)比較后，通過調(diào)節(jié)放大器輸出1 個(gè)誤差電壓，從而調(diào)節(jié)單元模塊的輸出電流，達(dá)到均流目的。若R 上不為零時(shí)，表明模塊間電流分配不均衡，需通過均流環(huán)調(diào)節(jié)來達(dá)到均流目的，若R 上的電壓為零，表明這時(shí)已實(shí)現(xiàn)均流。

平均電流法可以精確地實(shí)現(xiàn)均流，但具體應(yīng)用時(shí)，也存在著缺點(diǎn)，例如當(dāng)均流母線發(fā)生短路或當(dāng)其中某個(gè)模塊不能工作時(shí)，母線電壓下降，促使各模塊電壓下調(diào)，甚至下調(diào)至其下限值，致使電源系統(tǒng)發(fā)生故障[9].

文獻(xiàn)[5]中改進(jìn)了基于平均電流模式的自動(dòng)均流法，并將其應(yīng)用于并聯(lián)Boost 變換器均流控制中。文獻(xiàn)[10]

中介紹了1 種利用均流線實(shí)現(xiàn)平均電流模式控制，由3 個(gè)Boost 電路模塊構(gòu)成的并聯(lián)系統(tǒng)驗(yàn)證了此均流方法的有效性。

2.2.2 指定主從法

指定主從法不存在均流環(huán)，而是在并聯(lián)的n 個(gè)變換器中，指定其中一個(gè)為主模塊，其余為從模塊。從模塊的電壓誤差信號(hào)均為主模塊的電壓誤差信號(hào)，利用電流型控制實(shí)現(xiàn)均流。如圖4 所示，主模塊的電流基準(zhǔn)信號(hào)由其基準(zhǔn)電壓Uref 和反饋輸出電壓Uf 作差得到，此信號(hào)放大后與主模塊的反饋電流比較，產(chǎn)生電壓控制信號(hào)。從模塊的電壓誤差放大器以跟隨器的形式接入電路中，主模塊的電壓誤差信號(hào)輸入到各從模塊電壓放大器輸入端，因模塊輸出電流與誤差電壓成正比，所以不管負(fù)載電流如何變化，各模塊最終電流相等。

指定主從法均流精度很高，存在的最大問題是主模塊的不可替代性，若其出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將完全癱瘓。

此外，系統(tǒng)在統(tǒng)一的誤差電壓控制下，任何非負(fù)載電流引起的誤差電壓的變化都會(huì)引起各并聯(lián)電源模塊電流再次分配，從而降低均流精度。在實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)某特種車輛高功率密度、高可靠性、低輸出紋波及高動(dòng)態(tài)特性的要求，文獻(xiàn)[11] 中介紹了1 種采用主從均流控制的并- 并型推挽組合變換器，基于此均流方法，Rajagopalan 等提出1種五差異環(huán)增益法[12],分析了系統(tǒng)穩(wěn)定性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，且介紹了均流環(huán)設(shè)計(jì)方法。[!--empirenews.page--]

2.2.3 最大電流自動(dòng)均流法

最大電流自動(dòng)均流法與指定主從法不同的是主模塊的指定方式不同。輸出電流最大的模塊自動(dòng)成為主模塊，其余的模塊為從模塊，其電壓誤差依次被整定。此法與平均電流法的區(qū)別僅在于將均流電阻用二極管( a 點(diǎn)接二極管陽極，b 點(diǎn)接陰極)代替，二極管的單向?qū)щ娦允沟迷陔娏髯畲竽K上的二極管導(dǎo)通，a 點(diǎn)通過二極管與均流母線相連，該模塊便自動(dòng)成為主模塊，這時(shí)Ub 等于UIj ,各模塊的UI 與Ub 比較，通過調(diào)節(jié)放大器調(diào)整基準(zhǔn)電壓自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均流。最大電流自動(dòng)均流法唯一的缺點(diǎn)是主模塊因二極管的壓降而使均流有誤差，但此方法應(yīng)用最為廣泛。張強(qiáng)等[13]將最大電流法應(yīng)用于大功率直流電源模塊并聯(lián)系統(tǒng)中，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證此方法具有較好的均流精度。文獻(xiàn)[14]中介紹了1 種建立在此均流法上兼有支路限流功能的控制方案，即限流最大電流均流法，實(shí)驗(yàn)中輸出電壓穩(wěn)定、充電支路限流、總電流均流能夠共同實(shí)現(xiàn)。文獻(xiàn)[15]中將此方法應(yīng)用于移相全橋ZVS DC/DC變換器，可實(shí)現(xiàn)良好均流。

最大電流自動(dòng)均流發(fā)展較為成熟，基于該方法的均流控制芯片層出不窮，應(yīng)用此類均流芯片進(jìn)行均流控制非常廣泛。文獻(xiàn)[16-18]中將均流芯片UC3907 分別應(yīng)用于推挽式PWM DC/DC電路，移相全橋DC/DC變換電路和移相全橋零電壓PWM DC/DC電路中，仿真和實(shí)驗(yàn)均達(dá)到預(yù)期效果;文獻(xiàn)[19]中提出了在UC3907的14 腳和6 腳之間接一電阻，從而解決電源模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)主控與輔控交替的問題，有效控制每個(gè)電源模塊均攤總負(fù)載電流，完善了此款均流芯片。文獻(xiàn)[20-22]中則選用其他的均流芯片，型號(hào)依次為UC3902,UC29002和LTC4350,效果良好。

介紹了1 種無主模塊均流方法，如圖5 所示?；舅悸肥菍⒚總€(gè)模塊電感上電流與鄰近的2個(gè)模塊電感電流平均值作比較，一模塊的電感電流與相鄰兩模塊電感電流的平均值作差后作為誤差信號(hào)送入補(bǔ)償環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)節(jié)，每個(gè)模塊并不擔(dān)任主模塊的角色，防止主模塊出現(xiàn)故障帶來的失控現(xiàn)象，且利用耦合電感代替普通電感，實(shí)現(xiàn)了用1 個(gè)電流傳感器獲得兩路電流。文中將此方案應(yīng)用于六路帶有耦合電感的Buck 變換器中，實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證均流效果好，且優(yōu)于一般均流措施。

2.3 熱應(yīng)力自動(dòng)均流法

熱應(yīng)力自動(dòng)均流法按每個(gè)模塊的電流和溫度(即熱應(yīng)力)自動(dòng)均流，每個(gè)模塊的電流和溫度決定了模塊間均流的程度。模塊負(fù)載電流經(jīng)放大后，生成1 個(gè)低帶寬電壓UI , UI 與模塊電流成正比。電流變化導(dǎo)致電壓變化，以達(dá)到均流。電源系統(tǒng)中各模塊溫度存在差異，原因是各并聯(lián)模塊在電源柜中的位置不同，對(duì)流和散熱等外界情況各不相同。在設(shè)計(jì)電源柜時(shí)，應(yīng)用此法可以不必考慮各模塊的布置情況，但此法因溫度變化和電流之間的關(guān)系不能精確對(duì)應(yīng)，故應(yīng)用較少。