高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)均流的技術(shù)研究畢業(yè)論文

1、<p><b>　　電子與信息工程學(xué)院</b></p><p>　　本 科 畢 業(yè) 論 文</p><p>　　論文題目 高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)均流的技術(shù)研究 </p><p>　　學(xué)生姓名 XXX </p><p>　　學(xué) 號(hào)

2、 </p><p>　　所屬院部 電子與信息工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　班 級(jí) 07電氣2班 </p><p>　　

3、指導(dǎo)教師 XXXX </p><p><b>　　2011年5月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　電力控制系統(tǒng)是電力設(shè)備安全運(yùn)行的保證。電力控制必須具備安全可靠的控制電源。隨著變電站直流負(fù)載的增加，要求組建一個(gè)大容量的直流電源系統(tǒng)

4、。</p><p>　　單臺(tái)電源供電給系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了隱患。采用多個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行，來(lái)提供大功率輸出是電源技術(shù)發(fā)展的方向。對(duì)于高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的冗余備份的關(guān)鍵就是模塊之間電流平均分配。</p><p>　　本文詳細(xì)討論了均流的幾種控制方法，得出民主均流法為電力系統(tǒng)中最實(shí)用的均流方式，UC3902芯片的問(wèn)世，加速了民主均流技術(shù)的推廣，并廣泛應(yīng)用于電力控制電源。</p&

5、gt;<p>　　關(guān) 鍵 詞：控制電源；高頻開(kāi)關(guān)電源；并聯(lián)均流；民主均流</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　Electric control system is the assurance of secure operation of power equipment. Electric control should

6、 have a secure and reliable controlling power. A large- capacity DC power system is requested along with a growing number of DC load in substations.</p><p>　　A single power supply brings hidden danger to the

7、 safe and stable operation of a system. It is the direction of the development of the power technology to adopt several parallel-running high-frequency switching power supply module, which can provide high-power output.

8、The key to redundant backup of high frequency switching power supply module is the average distribution of the current among the modules.</p><p>　　Several controlling methods of distributing the current equa

9、lly are particularly discussed in this article, which draws a conclusion that democratic method to distributing the current equally is the most practical way to realize the average distribution of the current. The appear

10、ance of UC3902 chip accelerates the spread of democratic technology to distributing the current equally democratic current evenness technology, and it is widely applied to electric control power.</p><p>　　KE

11、YWORDS: Controlling power supply; High-frequency switching power; Evenness of current in parallelling; Democratic evenness of current</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1<

12、;/b></p><p>　　1.1 選題的目的和研究重點(diǎn)1</p><p>　　1.2 高頻開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介與分類1</p><p>　　1.3 電力控制電源的發(fā)展2</p><p>　　2 高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)3</p><p>　　2.1 高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)構(gòu)成3</p><p>　

13、　2.2 隔離型DC/DC變換器4</p><p>　　2.2.1 推挽型變換器4</p><p>　　2.2.2 全橋型變換器4</p><p>　　2.3 PWM控制器模塊5</p><p>　　3 高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)特性及均流一般原理7</p><p>　　3.1 高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)特性7</p&g

14、t;<p>　　3.2 均流原理分析與研究8</p><p>　　3.2.1 輸出阻抗法9</p><p>　　3.2.2 平均電流自動(dòng)均流法9</p><p>　　3.2.3 主從設(shè)置均流法10</p><p>　　3.2.4 最大電流自動(dòng)均流法（民主均流法）11</p><p>　　3.2.

15、5 各種均流方法的比較12</p><p>　　4 UC3902均流芯片的應(yīng)用13</p><p>　　4.1 UC3902均流芯片的內(nèi)部電路及原理13</p><p>　　4.2 UC3902均流芯片外圍電路的設(shè)計(jì)[20][23]14</p><p>　　4.3 多電源模塊并聯(lián)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的確定16</p><p&

16、gt;　　4.3.1 確定電流檢測(cè)電阻RSENSE16</p><p>　　4.3.2 確定限流電阻RG17</p><p>　　4.3.3 確定調(diào)整電阻RADJ18</p><p>　　4.3.4 確定補(bǔ)償元件RC和CC18</p><p>　　4.4 兩臺(tái)25A/12V模塊電源并聯(lián)均流測(cè)試19</p><p&

17、gt;　　5 結(jié)論和展望21</p><p>　　5.1 最大電流自動(dòng)均流法在電力高頻開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用21</p><p>　　5.2 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與不足22</p><p><b>　　致 謝23</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)25</b></p><p&

18、gt;<b>　　附 錄27</b></p><p><b>　　即可）：</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　選題的目的和研究重點(diǎn)</p><p>　　電力控制系統(tǒng)保證了電力系統(tǒng)和電力設(shè)備的可靠和高效運(yùn)行，人們都很關(guān)注電力控制技術(shù)的發(fā)展，

19、電力控制技術(shù)的日趨完善，已使電力控制達(dá)到十分可靠的程度。</p><p>　　電力控制必須要有安全可靠的控制電源。由于直流電源是獨(dú)立于交流動(dòng)力電源的，不受交流電源系統(tǒng)事故影響，有安全可靠、運(yùn)行維護(hù)方便等特點(diǎn)，能夠獲得廣泛的應(yīng)用。特別是高電壓和對(duì)可靠性要求較高的電力設(shè)備，直流電源是唯一可供選擇的控制電源。</p><p>　　由于變電站繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)化裝置、事故照明、通信電源和交流不停電

20、電源（UPS）的直流逆變負(fù)載的增多，組建一個(gè)容量大、安全可靠、不間斷供電的直流電源系統(tǒng)是非常急迫的。假若只采用一臺(tái)電源供電，整流器會(huì)處理巨大的功率，產(chǎn)生的電應(yīng)力大，給功率器件的選擇、開(kāi)關(guān)頻率和功率因數(shù)的提高都會(huì)帶來(lái)困難。并且一旦系統(tǒng)中某臺(tái)電源發(fā)生故障，則易導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)處于崩潰狀態(tài)。</p><p>　　如果采用多個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊，并將其并聯(lián)運(yùn)行，并聯(lián)的電源系統(tǒng)中每個(gè)整流模塊處理較小功率，系統(tǒng)就能提供大功率的輸出

21、，使得上述單臺(tái)電源遇到的問(wèn)題得以解決。</p><p>　　本文重點(diǎn)研究多個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的并聯(lián)運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，就是負(fù)載電流的平均分配問(wèn)題。即如果在系統(tǒng)中沒(méi)有進(jìn)行均流電路的設(shè)計(jì)，則很有可能出現(xiàn)其中的某一個(gè)或某一些整流模塊承擔(dān)很大的負(fù)載電流，這些模塊運(yùn)行在極限狀態(tài)，而有些模塊處于輕載運(yùn)行的狀態(tài)，易導(dǎo)致分擔(dān)電流多的模塊的熱應(yīng)力大，降低了系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　高頻開(kāi)關(guān)電源簡(jiǎn)介

22、與分類</p><p>　　開(kāi)關(guān)電源的優(yōu)點(diǎn)有很多，如體積小、效率高等，在各種電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。然而開(kāi)關(guān)電源的控制電路很復(fù)雜、輸出的紋波電壓很高，因此開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用也會(huì)受到一定的限制[3]。</p><p>　　供電電源的小型化是電子裝置的小型和輕量化的重要環(huán)節(jié)，因此必須盡可能使電源電路的損耗降低。開(kāi)關(guān)電源中的調(diào)整管工作于開(kāi)關(guān)狀態(tài)，必然存在開(kāi)關(guān)損耗，而且損耗的大小隨開(kāi)關(guān)頻率的提高而增

23、加。另一方面，開(kāi)關(guān)電源中的變壓器、電抗器等磁性元件及電容元件的損耗，也隨頻率的提高而增加[3]。</p><p>　　目前市場(chǎng)上開(kāi)關(guān)電源中功率管多采用MOSFET的開(kāi)關(guān)電源，轉(zhuǎn)換頻率可達(dá)100kHz。為提高開(kāi)關(guān)頻率必須采用高速開(kāi)關(guān)器件。對(duì)于兆赫以上開(kāi)關(guān)頻率的電源可利用諧振電路，這種工作方式稱為諧振開(kāi)關(guān)方式。它可以極大地提高開(kāi)關(guān)速度，原理上開(kāi)關(guān)損耗為0，噪聲也很小，這是提高開(kāi)關(guān)電源工作頻率的一種方式。采用諧振開(kāi)關(guān)方

24、式的兆赫級(jí)變換器已經(jīng)實(shí)用化[6]。</p><p>　　高頻開(kāi)關(guān)電源的電路結(jié)構(gòu)有多種[2]：</p><p>　　（1）按DC/DC變換器的工作方式分：①單端正激式和反激式、推挽式、半橋式、全橋式等；②降壓型、升壓型和升降壓型等。</p><p>　?。?）按控制方式分：①脈沖寬度調(diào)制(PWM)式；②脈沖頻率調(diào)制(PFM)式；③PWM與PFM混合式。</p&g

25、t;<p>　?。?）按電源是否隔離和反饋控制信號(hào)耦合方式分，有隔離式、非隔離式和變壓器耦合式、光電耦合式等。</p><p>　　以上這些方式的組合可構(gòu)成多種方式的高頻開(kāi)關(guān)電源。</p><p><b>　　電力控制電源的發(fā)展</b></p><p>　　發(fā)電廠、變電站中，為控制、信號(hào)、保護(hù)、自動(dòng)裝置及某些執(zhí)行機(jī)構(gòu)如斷路器、UP

26、S電源提供電源的系統(tǒng)通常稱為控制電源。我國(guó)的直流控制電源的技術(shù)發(fā)展大致分為三個(gè)階段：</p><p><b>　　1．初級(jí)應(yīng)用階段</b></p><p>　　20世紀(jì)80年代初為初級(jí)應(yīng)用階段。此階段的直流電源技術(shù)基本是沿用國(guó)外或者搬用國(guó)外的傳統(tǒng)做法。其特點(diǎn)是：系統(tǒng)容量小、設(shè)備簡(jiǎn)陋，僅滿足于小容量發(fā)、變電工程要求，規(guī)劃、設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理尚未形成完整、系統(tǒng)的規(guī)范體系、直

27、流系統(tǒng)事故及其導(dǎo)致的電力系統(tǒng)事故時(shí)有發(fā)生[10]。</p><p>　　2．發(fā)展研究直流系統(tǒng)規(guī)范化階段</p><p>　　20世紀(jì)80年代中期至20年代末為發(fā)展研究直流系統(tǒng)規(guī)范化階段。在此期間電力設(shè)計(jì)、研究和制造部門進(jìn)行了三件事：</p><p>　?。?）編制修訂了一系列直流電源設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備應(yīng)用和運(yùn)行管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p>

28、　?。?）以閥控鉛酸蓄電池和智能高頻開(kāi)關(guān)電源模塊裝置為代表的直流新技術(shù)、新設(shè)備的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，奠定了直流電源技術(shù)的基礎(chǔ)。</p><p>　　（3）電力工程直流電源設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，先后三次修訂了全國(guó)性的直流系統(tǒng)典型設(shè)計(jì)修訂，有效地促進(jìn)了電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化[10]。</p><p>　　3．現(xiàn)代電源技術(shù)應(yīng)用階段</p><p>　　20世紀(jì)末至今

29、為現(xiàn)代電源技術(shù)應(yīng)用階段。電力工程直流技術(shù)已跨入一個(gè)嶄新的現(xiàn)代電源技術(shù)時(shí)代。電力控制電源正向高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn)，將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟，實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電的有機(jī)結(jié)合[10]。</p><p><b>　　高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)</b></p><p>　　高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　高頻開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)部分是功率

30、半導(dǎo)體管，通過(guò)功率管周期性地間斷工作，控制開(kāi)關(guān)器件的占空比來(lái)調(diào)整輸出電壓的大小。開(kāi)關(guān)電源的基本構(gòu)成如圖2-1所示，其中的核心部分是DC/DC變換器，進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，此外還有起動(dòng)電路、過(guò)流與過(guò)壓保護(hù)電路、噪聲濾波等電路。電阻R1和R2對(duì)輸出進(jìn)行采樣，主要任務(wù)是檢測(cè)輸出電壓的變化，并與基準(zhǔn)電壓Ur比較，誤差電壓Ue經(jīng)過(guò)放大和脈寬調(diào)制（PWM）電路，再通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制功率管，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)器件的占空比，從而調(diào)整輸出電壓的大小。圖2-2是一種電路實(shí)現(xiàn)形

31、式[2]。</p><p>　　圖2-1 開(kāi)關(guān)電源的基本構(gòu)成</p><p>　　圖2-2 開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的原理電路</p><p>　　DC/DC變換器有多種形式，運(yùn)用最多的有PWM變換器和諧振型變換器，其中PWM變換器的工作波形為方波，諧振型變換器的工作波形為準(zhǔn)正弦波。</p><p>　　開(kāi)關(guān)型穩(wěn)壓電源的輸入端的瞬態(tài)變化很多都表現(xiàn)在

32、輸出端。提高開(kāi)關(guān)頻率后，能改善反饋放大器的頻率特性，也能解決開(kāi)關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)問(wèn)題。輸出端的LC濾波電路特性決定了負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)特性，所以提高開(kāi)關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)特性可通過(guò)提高開(kāi)關(guān)頻率、減小輸出濾波器LC的乘積來(lái)實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　隔離型DC/DC變換器</p><p>　　DC/DC變換器在大多數(shù)情況下需要隔離輸入端與輸出端，一般采用變壓器進(jìn)行隔離，這類開(kāi)關(guān)電源稱為隔離型變換器。該

33、變換器把直流電壓或電流變換為高頻方波電壓或電流，通過(guò)變壓器升壓或降壓后，再通過(guò)整流器和濾波器變?yōu)槠交闹绷麟妷夯螂娏?，故該變換器又稱逆變整流型變換器。下面介紹推挽型和全橋型這兩種常見(jiàn)的隔離型變換器。非隔離型變換器用到的場(chǎng)合不多，本文從略。</p><p><b>　　推挽型變換器</b></p><p>　　推挽型變換器是典型的逆變整流型變換器，電路結(jié)構(gòu)和工作波形如圖

34、2-3所示。加在變壓器的一次繞組上的電壓幅值為輸入電壓Ui，脈沖寬度為開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton的脈沖波形，變壓器的二次側(cè)的電壓通過(guò)二極管V1和V2的全波整流變?yōu)橹绷鳌?lt;/p><p>　　圖2-3 推挽型變換器電路和工作波形</p><p>　　開(kāi)關(guān)S1和S2交替導(dǎo)通，當(dāng)S1導(dǎo)通時(shí)，二極管V1處于通態(tài)；當(dāng)S2導(dǎo)通時(shí)，二極管V2處于通態(tài)；當(dāng)兩個(gè)開(kāi)關(guān)都關(guān)斷時(shí)，V1和V2都處于通態(tài)，各承擔(dān)一半的電流

35、，S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為2Ui[1]。</p><p>　　為了避免S1和S2同時(shí)導(dǎo)通引起的變壓器一次側(cè)繞組發(fā)生短路，每個(gè)開(kāi)關(guān)的占空比應(yīng)滿足的條件為：≤50%，并且還要留有死區(qū)。</p><p>　　當(dāng)濾波電感L的電流連續(xù)時(shí)，輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><

36、p>　　對(duì)推挽型變換器用PSIM 6.0軟件做了仿真，電路圖和波形圖見(jiàn)附錄。</p><p><b>　　全橋型變換器</b></p><p>　　全橋型變換器電路如圖2-4所示，S1、S3及S2、S4是兩對(duì)開(kāi)關(guān)，重復(fù)交互通斷。而兩對(duì)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通存在時(shí)間差。所以變壓器一次側(cè)所加的電壓UAB是脈沖寬度和其時(shí)間差相等的方波電壓。變壓器二次側(cè)的二極管將該電壓整流后變成方波

37、（UF），再經(jīng)濾波電路變?yōu)槠交闹绷麟娊o負(fù)載供電。其工作波形如圖2-5所示。</p><p>　　圖2-4 全橋型變換器電路</p><p>　　圖2-5 全橋型變換器工作波形</p><p>　　當(dāng)濾波電感L的電流連續(xù)時(shí)，輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是：</p><p><b>　　（2-2）</b></p>

38、;<p>　　全橋DC/DC變換器的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)：一是DC/DC變換器只需一個(gè)原邊繞組，通過(guò)正、反向電壓得到正、反向磁通，副邊繞組采用全橋式全波整流輸出。因此變壓器鐵芯和繞組可得到最佳利用，從而使傳送效率得到提高。二是功率開(kāi)關(guān)管可以在非常安全的情況下運(yùn)行。</p><p>　　對(duì)全橋型變換器用PSIM 6.0軟件做了仿真，電路圖和波形圖見(jiàn)附錄。</p><p><b>

39、;　　PWM控制器模塊</b></p><p>　　脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制器就是通過(guò)重復(fù)通、斷開(kāi)關(guān)的工作方式把一種直流電壓（或電流）變換為高頻方波電壓（或電流），再通過(guò)整流濾波電路變成另一種直流電壓輸出。PWM變換器由功率開(kāi)關(guān)管、整流二極管及濾波電路等器件組成。輸入和輸出間需要進(jìn)行電氣隔離時(shí)，可采用變壓器進(jìn)行隔離和升降壓。</p><p>　　PWM控制器的工作原理如圖2-

40、6所示。隨著開(kāi)關(guān)工作頻率的提高，濾波電感L，變壓器T等磁性元件以及濾波電容C等都可以小型化。對(duì)PWM控制器，加在開(kāi)關(guān)管S兩端的電壓us及通過(guò)S的電流is的波形近似為方波，如圖2-7所示。</p><p>　　圖2-6 PWM控制器的基本工作原理</p><p>　　圖2-7 PWM控制器開(kāi)關(guān)工作的波形</p><p><b>　　其占空比D定義為：&l

41、t;/b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　式中：Ts是開(kāi)關(guān)的工作周期；ton是一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)導(dǎo)通的時(shí)間；toff是一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)斷開(kāi)的時(shí)間；</p><p>　　對(duì)于這種控制器，有兩種工作方式。一種是保持開(kāi)關(guān)工作周期Ts不變，控制開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton的脈沖寬度調(diào)制（PWM）方式，這種方式普遍采用。另一種

42、是保持導(dǎo)通時(shí)間ton不變，改變開(kāi)關(guān)工作周期Ts的脈沖頻率調(diào)制（PFM）方式。</p><p>　　高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)特性及均流一般原理</p><p>　　電力系統(tǒng)中的直流系統(tǒng)普遍采用高頻開(kāi)關(guān)電源模塊，而對(duì)于高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的冗余備份的關(guān)鍵是模塊之間的電流需平均分配。對(duì)于多個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊的并聯(lián)系統(tǒng)，提出的基本要求有：</p><p>　?。?）系統(tǒng)中的所有模塊電源

43、的外特性必須一致，均流誤差通常規(guī)定不超過(guò)5%；</p><p>　?。?）用冗余備份供電系統(tǒng)保證任一高頻開(kāi)關(guān)電源模塊損壞或者過(guò)流保護(hù)停止工作時(shí)，負(fù)載可以從備用模塊中獲得足夠的電量；</p><p>　　（3）各模塊承受的電流自動(dòng)均流，為提高系統(tǒng)的可靠性，盡可能不增加外部均流的控制，減少均流失敗的因素；</p><p>　?。?）當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流變化時(shí)，應(yīng)能保持輸

44、出電壓穩(wěn)定，并使系統(tǒng)具有良好的負(fù)載響應(yīng)特性。負(fù)載突變時(shí)不會(huì)造成電流嚴(yán)重分配不均而停機(jī)。</p><p>　　高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)特性</p><p>　　與線性電源相同，開(kāi)關(guān)電源也具有如圖3-1所示的外特性（輸出特性）。</p><p>　　(a) 單臺(tái)開(kāi)關(guān)變換器的外特性</p><p>　　(b) 兩臺(tái)開(kāi)關(guān)變換器并聯(lián)的外特性</p>

45、<p>　　圖3-1 開(kāi)關(guān)變換器的外特性</p><p>　　R為開(kāi)關(guān)電源的輸出電阻，其中包括開(kāi)關(guān)電源模塊接到負(fù)載的導(dǎo)線或電纜的電阻。空載時(shí)模塊的輸出電壓為，當(dāng)電流變化時(shí)，負(fù)載電壓變化，則該模塊的輸出電阻為： （3-1）</p><p>　　對(duì)電源模塊而言，電流增加時(shí)，輸出電壓降落。因

46、此上式也表示開(kāi)關(guān)電源的輸出電壓調(diào)整率。由圖3-1(a)可知，開(kāi)關(guān)電源的負(fù)載電壓與負(fù)載電流的關(guān)系為：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　如圖3-1(b)所示，兩臺(tái)容量相同、參數(shù)相同的開(kāi)關(guān)變換器并聯(lián)，負(fù)載電壓分別表示如下：</p><p><b>　?。?-3）</b></p>

47、<p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中、分別為模塊1及模塊2的輸出電阻（包括電纜電阻）。設(shè)為負(fù)載電阻，由基爾霍夫電壓定律，可得：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　（3-6）</b></p><p>

48、<b>　　可解得：</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　?。?-8）</b></p><p>　　（1）盡量使用性能和參數(shù)一致的元器件，并使結(jié)構(gòu)和安裝盡量對(duì)稱； </p><p>　?。?）利用反饋控制的方式，調(diào)整各個(gè)模塊的外特性

49、，使它們接近一致。</p><p>　　后者就是均流技術(shù)的基礎(chǔ)[8]。</p><p><b>　　均流原理分析與研究</b></p><p>　　多臺(tái)電源并聯(lián)組成的大功率電源系統(tǒng)，應(yīng)像單臺(tái)電源一樣，在輸入總線和輸出負(fù)載變化的情況下，除系統(tǒng)的輸出電壓等電特性始終保持穩(wěn)定不變外，還要能長(zhǎng)期、無(wú)故障地可靠運(yùn)行。這就要求系統(tǒng)在任何時(shí)刻都得確保相關(guān)聯(lián)的

50、各臺(tái)電源承受的電、熱應(yīng)力基本相當(dāng)。也就是說(shuō)，必須采取某種相應(yīng)的措施，保證系統(tǒng)不致因并聯(lián)各電源承載情況的差異，造成電、熱應(yīng)力不平衡而引起惡性循環(huán)，影響系統(tǒng)特性和可靠運(yùn)行。均流技術(shù)就是對(duì)系統(tǒng)中各并聯(lián)電源的輸出電流加以控制，實(shí)現(xiàn)盡可能均分系統(tǒng)輸出總電流，確保多臺(tái)電源可靠運(yùn)行的一種措施。</p><p>　　從目前國(guó)內(nèi)外對(duì)均流技術(shù)的研究看，在并聯(lián)的電源系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)均流控制常用的幾種并聯(lián)均流技術(shù)有：</p>

51、<p>　?。?）輸出阻抗法（斜率控制法）；</p><p>　?。?）平均電流自動(dòng)均流法；</p><p>　?。?）主從設(shè)置均流法；</p><p>　　（4）最大電流自動(dòng)均流法（民主均流法）。</p><p><b>　　輸出阻抗法</b></p><p>　　輸出阻抗法又稱電壓調(diào)

52、整率法，均流控制原理圖見(jiàn)圖3-2。其機(jī)理是調(diào)節(jié)變換器的外特性斜率（輸出電阻），在各模塊間合理分配電流。實(shí)質(zhì)是利用開(kāi)關(guān)電源輸出電阻的開(kāi)環(huán)技術(shù)來(lái)獲取電流輸出平衡。這種均流的缺點(diǎn)很明顯，本質(zhì)上是一種開(kāi)環(huán)控制，在小電流時(shí)電流分配特性差，重載時(shí)分配特性好一些，但仍不均衡。而且為了實(shí)現(xiàn)均流，各模塊需要個(gè)別調(diào)整，對(duì)于不同額定功率的模塊難以實(shí)現(xiàn)均流。</p><p>　　圖3-2 輸出阻抗法均流控制原理圖</p>

53、<p>　　圖3-2中，為模塊電流的檢測(cè)電阻，與負(fù)載電阻串聯(lián)。檢測(cè)到的電流信號(hào)經(jīng)過(guò)電流放大器輸出（電壓），與模塊輸出的反饋電壓，綜合加到電壓放大器的輸入端。這個(gè)綜合信號(hào)電壓與基準(zhǔn)電壓比較后，其誤差經(jīng)過(guò)放大得到，則隨著該臺(tái)電源輸出電流的變動(dòng)，將作相應(yīng)變動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)該臺(tái)電源內(nèi)部脈寬調(diào)制器及驅(qū)動(dòng)器，用以自動(dòng)調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓。當(dāng)某模塊電流增加得多，上升，下降，使該模塊的輸出電壓隨著下降，即外特性向下傾斜（輸出阻抗增大），接近其它模

54、塊的外特性，使其它模塊電流增大，實(shí)現(xiàn)近似均流，這個(gè)方法是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)均流的方法，本質(zhì)上屬于開(kāi)環(huán)控制，在小電流時(shí)電流分配特性差，重載時(shí)分配特性要好一些，但仍是不平衡的。其缺點(diǎn)是：電壓調(diào)整率下降，為達(dá)到均流，每個(gè)模塊必須個(gè)別調(diào)整：對(duì)于不同額定功率的并聯(lián)模塊，難以實(shí)現(xiàn)均流。</p><p>　　采用引入輸出電流反饋的方法實(shí)現(xiàn)均流。在電壓反饋型DC/DC變換器中將輸出電流引入反饋回路中，這樣當(dāng)輸出電流增加時(shí)，輸出電壓將降

55、低從而調(diào)節(jié)并聯(lián)模塊的輸出阻抗，實(shí)現(xiàn)均流的目的。</p><p>　　由于用輸出阻抗法均流的系統(tǒng)的電壓調(diào)整率差，因此這一方法不可能用在電壓調(diào)整率要求很高（例如3%或小于3%）的電源系統(tǒng)中[16] [17] [18]。</p><p><b>　　平均電流自動(dòng)均流法</b></p><p>　　平均電流自動(dòng)均流不需要外部控制器，并聯(lián)各電源模塊的電流

56、放大器輸出端（如圖3-3中的點(diǎn)a）通過(guò)一個(gè)電阻R接到一條公用母線上，稱為均流母線。模塊的輸出電流隨著輸出電壓變化，從而實(shí)現(xiàn)模塊間負(fù)載電流的均分。圖3-3為n個(gè)并聯(lián)模塊中一個(gè)模塊按平均電流自動(dòng)均流的控制電路原理圖。</p><p>　　圖3-3 平均電流自動(dòng)均流控制原理圖</p><p>　　電壓放大器輸入為和反饋電壓，是基準(zhǔn)電壓和均流控制電壓的綜合，它與進(jìn)行比較放大后，產(chǎn)生（電壓誤差）來(lái)

57、控制PWM及驅(qū)動(dòng)器。為電流放大器的輸出信號(hào)，和模塊的負(fù)載電流成比例，為母線電壓。</p><p>　　現(xiàn)在討論兩個(gè)模塊并聯(lián)（n=2）的情況，及分別為模塊1和2的電流信號(hào)，都經(jīng)過(guò)阻值相同的電阻R接到母線b，因此，當(dāng)流入母線的電流為零時(shí)，可得下式：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　或

58、 （3-10）</p><p>　　即母線電壓是和的平均值，也代表了模塊l、模塊2輸出電流的平均值。</p><p>　　與之差代表均流誤差，通過(guò)調(diào)整放大器輸出一個(gè)調(diào)整用的電壓。（可能大于、也可能小于）。當(dāng)時(shí)，電阻R上的電壓為零，，表明這時(shí)己實(shí)現(xiàn)了均流。當(dāng)R上有電壓出現(xiàn)，說(shuō)明模塊問(wèn)電流分配不均勻，，這時(shí)基準(zhǔn)電壓將按下

59、式修正：</p><p><b>　?。?-11）</b></p><p>　　相當(dāng)于通過(guò)調(diào)整放大器改變，以達(dá)到均流的目的。這就是按平均電流法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流的原理。</p><p>　　按平均電流均分負(fù)載電流的方法可以精確的實(shí)現(xiàn)負(fù)載均流，但它同時(shí)存在缺陷。例如當(dāng)均流母線發(fā)生短路或者在均流母線上的任何一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，將會(huì)使均流母線電壓降低，從而

60、使得各模塊的輸出電壓降低，甚至達(dá)到其下限值，引起整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障[16] [17] [18]。</p><p><b>　　主從設(shè)置均流法</b></p><p>　　這一方法適用于有電流型控制的并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源模塊中有電壓控制和電流控制，形成雙閉環(huán)系統(tǒng)。電流環(huán)是內(nèi)環(huán)，電壓環(huán)是外環(huán)。</p><p>　　主從設(shè)置均流法是在并聯(lián)的n個(gè)

61、變換器模塊中，人為指定其中一個(gè)為“主模塊”，而其余各模塊跟從主模塊分配電流，稱為從模塊。圖3-4給出n個(gè)DC/DC變換器模塊并聯(lián)的主從控制原理示意圖。</p><p>　　圖3-4 主從設(shè)置法均流控制原理圖</p><p>　　圖中每個(gè)模塊都是雙環(huán)控制系統(tǒng)。設(shè)模塊1為主模塊，按電壓控制規(guī)律工作，其余的n-1個(gè)模塊按電流型控制方式工作。為主模塊的基準(zhǔn)電壓，為輸出電壓反饋信號(hào)。經(jīng)過(guò)電壓誤差放

62、大器，得到誤差電壓，它是主模塊的電流基準(zhǔn)，與（反映主模塊電流的大小）比較后，產(chǎn)生控制電壓，控制脈寬調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器工作。于是主模塊電流將按電流基準(zhǔn)調(diào)制，即模塊電流近似與成正比。</p><p>　　各個(gè)從模塊的電壓誤差放大器接成跟隨器的形式，主模塊的電壓誤差輸入各跟隨器，于是跟隨器輸出均為，它即是從模塊的電流基準(zhǔn)，因此各個(gè)從模塊的電流都按同一值調(diào)制，與主模塊電流基本一致，從而實(shí)現(xiàn)了均流。</p>&l

63、t;p>　　主從控制法均流的精度很高，但存在的最大缺點(diǎn)是一旦主控電源出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將完全失控。此外，由于系統(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)導(dǎo)致各并聯(lián)電源電流的再分配，從而影響均流的實(shí)際精度。通常希望主控電源電壓取樣反饋回路的帶寬不宜太寬，主從電源間的連接應(yīng)盡量短[16] [17] [18]。</p><p>　　最大電流自動(dòng)均流法（民主均流法）</p>&

64、lt;p>　　最大電流自動(dòng)均流法也叫自主均流，圖3-5描述了最大電流自動(dòng)均流法的簡(jiǎn)要原理。這種方法和平均電流法相似，只是將后者和均流線相連的電阻換成了二極管（令a點(diǎn)接二極管陽(yáng)極，b點(diǎn)接陰極）。</p><p>　　如圖3-5，均流母線上的電壓反映的是并聯(lián)各模塊的中的最大值。由于二極管的單向性，只有對(duì)電流最大的模塊，二極管才導(dǎo)通，a點(diǎn)方能通過(guò)它與均流母線相連。設(shè)正常情況下，各模塊分配的電流是均衡的。如果某個(gè)模

65、塊電流突然增大，成為n個(gè)模塊中電流最大的一個(gè)，于是上升，該模塊自動(dòng)成為主模塊，其它各模塊為從模塊。這時(shí)，而各模塊的與（即）比較，通過(guò)調(diào)整放大器調(diào)整基準(zhǔn)電壓，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均流。</p><p>　　圖3-5 最大電流法自動(dòng)均流控制原理圖</p><p>　　最大電流自動(dòng)均流法與主從設(shè)置均流法相比較，不同的是最大電流法實(shí)現(xiàn)負(fù)載均流時(shí)，其主電源模塊是隨時(shí)變換的。最大電流法能隨時(shí)根據(jù)系統(tǒng)中承擔(dān)電流最

66、大的模塊，不斷調(diào)整各并聯(lián)模塊分擔(dān)的負(fù)載電流，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總電流在各電源模塊中的精確分配。因而這種控制方法能夠?qū)收夏K自動(dòng)隔離，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余和熱插拔，提高系統(tǒng)的可靠性[16] [17] [18]。</p><p><b>　　各種均流方法的比較</b></p><p>　　1．主從設(shè)置法均流利用雙環(huán)控制，提高了均流效果，主要缺點(diǎn)是：(1)主從模塊間必須有通訊聯(lián)系，使系

67、統(tǒng)復(fù)雜。(2)如果主模塊失效，則整個(gè)電源系統(tǒng)不能工作，因此這個(gè)方法不適用于冗余并聯(lián)系統(tǒng)。(3)電壓環(huán)的帶寬大，容易受外界干擾。</p><p>　　2．平均電流法可以精確地實(shí)現(xiàn)均流，但均流母線短路，或接在母線上的任一模塊不能工作時(shí)，母線電壓下降，促使各模塊電壓下調(diào)，甚至到達(dá)其下限，結(jié)果造成故障。</p><p>　　3．輸出阻抗法不需要在并聯(lián)模塊電源間建立聯(lián)系，是最簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)并聯(lián)均流的方法

68、。但它的缺點(diǎn)也很明顯：首先它是通過(guò)改變模塊等效內(nèi)阻實(shí)現(xiàn)均流，在提高均流性能的同時(shí)會(huì)導(dǎo)致模塊的電壓調(diào)整率下降。</p><p>　　4．用最大電流均流法的并聯(lián)模塊電源間不獨(dú)立，而是通過(guò)均流母線聯(lián)系。它為每一個(gè)模塊電源提供一個(gè)電流基準(zhǔn)值，而所有并聯(lián)模塊電源則依據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)值來(lái)調(diào)整輸出電流，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總電流在各并聯(lián)電源中的精確均分，是一種優(yōu)良的均流方法[16]。</p><p>　　UC3902均流

69、芯片的應(yīng)用</p><p>　　UC3902均流芯片的內(nèi)部電路及原理</p><p>　　直流模塊并聯(lián)的方案很多，但存在著一些不足：如輸出阻抗法的均流精度太低；主從設(shè)置法和平均電流自動(dòng)均流法都無(wú)法實(shí)現(xiàn)冗余，使并聯(lián)電源模塊系統(tǒng)的可靠性得不到很好保證；而最大電流自動(dòng)均流法有許多優(yōu)勢(shì)，如：均流精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)等，越來(lái)越受到廣大產(chǎn)品開(kāi)發(fā)人員的青睞。</p><

70、;p>　　最大電流自動(dòng)均流法的特點(diǎn)是，電流最大的模塊被自動(dòng)確定為主模塊，主模塊調(diào)節(jié)均流母線電壓和它的輸出電流成正比。從模塊以均流母線電壓為基準(zhǔn)，使得每個(gè)模塊都能均分電流。根據(jù)這一特點(diǎn)，Unitrode IC公司開(kāi)發(fā)出了集成芯片UC3902，其外形有八個(gè)管腳，管腳編號(hào)及功能如圖4-1所示。UC3902由電流檢測(cè)放大器、均流驅(qū)動(dòng)和均流檢測(cè)放大器、跨導(dǎo)式誤差放大器、緩沖級(jí)調(diào)整放大器和輔助工作電路組成[20]。</p>&l

71、t;p>　　圖4-1 UC3902內(nèi)部電路原理圖</p><p>　　電流檢測(cè)放大器，其增益為40。電流檢測(cè)放大器的輸出電流是與電源模塊的輸出電流成正比的，且作為輸入信號(hào)提供給均流驅(qū)動(dòng)放大器的正向輸入端和誤差放大器的反向輸入端。因?yàn)榫黩?qū)動(dòng)放大器為單位增益，所以均流驅(qū)動(dòng)放大器的輸出電壓等于電流檢測(cè)放大器的輸出電壓。假如這個(gè)電壓在所有模塊中屬于最高電位，那么這個(gè)模塊稱為主模塊，主模塊均流驅(qū)動(dòng)放大器的輸出決定

72、了均流母線的電壓。比均流母線電壓低的模塊稱為從模塊，從模塊控制器的均流驅(qū)動(dòng)放大器的輸出是不與均流母線相通的，這是因?yàn)楸淮?lián)在均流驅(qū)動(dòng)放大器輸出的二極管隔離了。</p><p>　　均流檢測(cè)放大器檢測(cè)均流母線上的電壓Ub，并把輸出信號(hào)作為誤差放大器的正向輸入端，跟均流驅(qū)動(dòng)放大器一樣，增益也為1。因此均流檢測(cè)放大器的輸出電壓與主模塊的輸出電流相對(duì)應(yīng)，也就是和均流母線上的電壓相對(duì)應(yīng)。</p><p&

73、gt;　　UC3902的誤差放大器應(yīng)用了跨導(dǎo)放大。如果把反饋網(wǎng)絡(luò)連接在誤差放大器的反向輸入端與輸出端，那么所代表的輸出電流是不準(zhǔn)確的。而跨導(dǎo)放大器把反饋網(wǎng)絡(luò)連接在誤差放大器的輸出與地線之間，這樣把電流信號(hào)放在誤差放大器的反向輸入端，提高了放大器輸出電流的可靠性。同時(shí)，跨導(dǎo)放大器需要一高的輸入與輸出阻抗，用電流源輸出阻抗代替電壓源輸出阻抗，相應(yīng)的跨導(dǎo)被定義為A/V，乘以帶有補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)阻抗的跨導(dǎo)Gm，就轉(zhuǎn)化為V/V。</p>&

74、lt;p>　　誤差放大器穩(wěn)定狀態(tài)的輸出電壓是電流檢測(cè)放大器的輸出和均流檢測(cè)放大器輸出的電壓差的函數(shù)，當(dāng)工作在主模塊狀態(tài)時(shí)電壓差為零。為確保誤差放大器正確的工作狀態(tài)，有50mV的偏置串聯(lián)在它的反向輸入端。這種人為的補(bǔ)償是為了增加主從模塊之間轉(zhuǎn)換的裕度，同時(shí)將確保工作在主模塊狀態(tài)的誤差放大器輸出為零，但所有的從模塊產(chǎn)生非零的誤差電壓，這一非零的誤差電壓是與各個(gè)電源模塊電流檢測(cè)放大器的輸出和均流母線電位之差成比例的。</p>

75、<p>　　誤差放大器的輸出電壓是用來(lái)調(diào)整變換器模塊的輸出電壓，以平衡所有并聯(lián)模塊的負(fù)載電流，這是通過(guò)一調(diào)整放大器和緩沖三極管NPN來(lái)實(shí)現(xiàn)的。調(diào)整放大器輸出的誤差信號(hào)去驅(qū)動(dòng)NPN三極管，一個(gè)電阻連接在三極管的發(fā)射極和地，誤差信號(hào)定義為，它流經(jīng)ADJ管腳與正的輸出端之間的電阻。就是通過(guò)改變上的電壓來(lái)調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)模塊間的均流[20][23]。</p><p>　　UC3902均流芯片外圍

76、電路的設(shè)計(jì)[20][23]</p><p>　　UC3902的外圍電路如圖4-2所示。此芯片只需要很少的外部元器件。如電流檢測(cè)電阻、限流電阻、調(diào)整電阻、補(bǔ)償電容和補(bǔ)償電阻。必須準(zhǔn)確設(shè)定這些元器件才能使UC3902芯片正常工作。</p><p>　　在計(jì)算這些元器件的值之前，必須確定模塊變換器中的3個(gè)參數(shù)：</p><p>　?。?）即額定輸出電壓；</p>

77、;<p>　?。?）即最大輸出電流；</p><p>　?。?）最大輸出電壓調(diào)節(jié)范圍。</p><p>　　各電源模塊間為精確均流，首先要檢測(cè)每個(gè)模塊的輸出電流。電流檢測(cè)電阻檢測(cè)一個(gè)負(fù)信號(hào)輸入到電流檢測(cè)放大器的反向端。</p><p>　　對(duì)檢測(cè)電阻的選擇要考慮2個(gè)因素：①最大功耗；②通過(guò)檢測(cè)電阻的最大壓降。</p><p>　

78、　圖4-2 UC3902芯片的典型應(yīng)用</p><p>　　功耗受到效率、器件的額定功率的限制。最大壓降要與芯片內(nèi)部對(duì)信號(hào)的限制相對(duì)應(yīng)，關(guān)鍵是防止電流檢測(cè)放大器的飽和，電流檢測(cè)放大器輸出的最高電壓是的函數(shù)，根據(jù)芯片手冊(cè)和實(shí)際調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，取左右，相應(yīng)可得：</p><p>　　，式中電流檢測(cè)放大器的增益。</p><p><b>　?。?-1）</b

79、></p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)工作在之間，因?yàn)檩^低的值可能引起系統(tǒng)對(duì)噪音的敏感，但不超過(guò)。ADJR管腳上可能的最高電壓和連接在ADJR管腳與地之間的電阻決定實(shí)際的的值，因此：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　為調(diào)整電阻，是電源檢測(cè)線正端的阻抗，它的值與和有關(guān)，因?yàn)闄z測(cè)電阻降低了輸出電壓的調(diào)整范圍，所

80、以：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　所有并聯(lián)模塊的均流環(huán)都是負(fù)反饋控制環(huán)，為了可靠地工作，負(fù)反饋控制環(huán)必須穩(wěn)定。均流環(huán)加在單個(gè)模塊電源上時(shí)，必須避免各控制環(huán)之間的相互干擾。為保證電壓環(huán)穩(wěn)定，均流環(huán)的交越頻率應(yīng)遠(yuǎn)比電壓環(huán)交越頻率低，一般低至少10倍，這樣均流環(huán)在電壓環(huán)交越頻率處達(dá)到最小，使均流環(huán)不會(huì)干擾到電壓環(huán)。</p>

81、<p>　　可以用以下的傳遞函數(shù)，對(duì)本網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析：</p><p>　　APWR：電壓環(huán)的傳遞函數(shù)。</p><p>　　AVo→Vis：該增益是輸出電壓和檢測(cè)電阻上電壓間的關(guān)系，由負(fù)載阻抗值決定：</p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　ACSA：電流檢測(cè)放大器的增益，其值為

82、40不變。</p><p>　　ASHA：均流驅(qū)動(dòng)和均流檢測(cè)放大器增益，其值為1。</p><p>　　AEA：誤差放大器增益， （4-5）</p><p>　　式中GM為跨導(dǎo)，XCOMP為復(fù)頻函數(shù)補(bǔ)償器件的阻抗。</p><p>　　AADJ：調(diào)節(jié)電路的增益。</p><

83、;p><b>　　（4-6）</b></p><p>　　所以均流環(huán)增益為 （4-7）</p><p>　　為保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)通過(guò)設(shè)定相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)，以控制均流環(huán)的增益在1左右。</p><p>　　多電源模塊并聯(lián)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的確定</p><p>　　將兩個(gè)輸出直流電壓12 V，額定輸出電

84、流25 A，輸出功率300 W的模塊電源并聯(lián)，UC3902均流控制器外圍電路的設(shè)計(jì)如圖4-3所示。UC3902的工作電壓范圍是，模塊電源的輸出電壓正好在這個(gè)范圍之內(nèi)，故設(shè)計(jì)中UC3902的工作電壓可直接由模塊電源提供。若利用UC3902實(shí)現(xiàn)電壓在20 V以上的模塊電源的并聯(lián)，只需對(duì)圖4-3稍加改變即可。</p><p>　　確定電流檢測(cè)電阻RSENSE</p><p>　　由（4-1）式，

85、，式中：USENSEmax為電流檢測(cè)放大器的最高電壓，ACSA為增益，ACSA=40；IOmax為電源模塊的最大輸出電流，IOmax=25 A。</p><p>　　檢測(cè)電阻一般用精度較高的電阻來(lái)提高均流精度。由于RSENSE的選擇要從電阻的最大功耗及其最大壓降來(lái)考慮，功耗受效率和器件額定功率的限制。最大電壓必須與芯片內(nèi)部對(duì)信號(hào)的限制相對(duì)應(yīng)，防止電流檢測(cè)放大器達(dá)到飽和區(qū)。根據(jù)芯片手冊(cè)和實(shí)際調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，取為宜，所以

86、可選USENSEmax=6 V。則有：</p><p><b>　　（4-8）</b></p><p>　　圖4-3 兩電源模塊并聯(lián)的電路設(shè)計(jì)</p><p><b>　　確定限流電阻RG</b></p><p>　　由（4-2）式，，為保證驅(qū)動(dòng)電流和功率損耗都在UC3902所允許的范圍之內(nèi)，應(yīng)當(dāng)

87、使足夠小，一般在的范圍之內(nèi)，選擇IADJmax=5mA。這是因?yàn)檩^小的電流會(huì)增加對(duì)噪音的靈敏度，而過(guò)大的電流會(huì)增加緩沖三極管的損耗。</p><p>　　通常選定，將這兩個(gè)數(shù)據(jù)代入（4-2）式，得：</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p><b>　　實(shí)際上選擇。</b></p>&l

88、t;p>　　確定調(diào)整電阻RADJ</p><p>　　由（4-3）式，，ΔUOmax為輸出電壓最大調(diào)整范圍。</p><p><b>　　，</b></p><p>　　其中UOmax=12.6V，UOmin=11.4V，取ROUT1 = ROUT2，</p><p><b>　?。?-10）</b

89、></p><p><b>　　（4-11）</b></p><p>　　而RADJ的數(shù)值應(yīng)小到不影響模塊電壓反饋回路的正常工作，一般在之間，實(shí)際選擇。</p><p>　　確定補(bǔ)償元件RC和CC</p><p>　　補(bǔ)償元件RC和CC可由均流環(huán)增益求得。CC和RC的選擇比較復(fù)雜，需要考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性。</p

90、><p><b>　　（4-12）</b></p><p>　　式中GM為誤差放大器的跨導(dǎo)，GM = 4.5mS；f C為均流環(huán)的交越頻率，為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，電壓環(huán)的交越頻率應(yīng)為10 fC到20 fC，這里取電壓環(huán)的交越頻率10f C。</p><p>　　模塊的電壓環(huán)的交越頻率10f C =40Hz，則均流環(huán)的交越頻率f C 選定為4Hz，在

91、f C頻率下電壓環(huán)的增益可以在模塊電源和RSENSE之間接一個(gè)測(cè)量信號(hào)測(cè)得：APWR=10dB。</p><p>　　RL是負(fù)載電阻值， （4-13）</p><p><b>　?。?-14）</b></p><p><b>　　（4-15）</b></p><

92、;p>　　CC一般選擇幾百皮法至幾千皮法，實(shí)際選擇50μF。在CC串入補(bǔ)償電阻RC是使負(fù)載均流回路有更好的相位裕度，實(shí)際選擇200Ω。CC和RC也可經(jīng)過(guò)實(shí)際電路調(diào)整。</p><p>　　兩臺(tái)25A/12V模塊電源并聯(lián)均流測(cè)試</p><p>　　為驗(yàn)證最大電流自動(dòng)均流法的均流效果，建立如圖4-4的仿真電路并對(duì)其進(jìn)行仿真分析。仿真時(shí)特建立了輸出特性不一致的兩個(gè)模塊進(jìn)行并聯(lián)均流分析。對(duì)

93、比加入均流控制前后的兩模塊的輸出電流和（和），檢驗(yàn)其均流效果。</p><p>　　圖4-4 兩臺(tái)25A/12V模塊電源并聯(lián)仿真電路圖</p><p>　　輸出電壓UO與模塊電流和（無(wú)均流）和（有均流）的測(cè)試結(jié)果如表4-1所示。</p><p>　　表4-1 兩臺(tái)25A/12V模塊電源并聯(lián)均流測(cè)試</p><p><b>　　均

94、流誤差，</b></p><p><b>　　均流精度=。</b></p><p>　　無(wú)均流控制時(shí)，兩模塊并聯(lián)運(yùn)行的輸出電流動(dòng)態(tài)波形如圖4-5所示。</p><p>　　圖4-5 兩電源模塊IO的動(dòng)態(tài)波形（無(wú)均流控制）</p><p>　　加入均流控制時(shí)，兩模塊并聯(lián)運(yùn)行的輸出電流動(dòng)態(tài)波形如圖4-6所示。&

95、lt;/p><p>　　圖4-6 兩電源模塊IO的動(dòng)態(tài)波形（加均流控制）</p><p>　　設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，應(yīng)用UC3902均流控制器構(gòu)成均流電路，其均流精度可控制在2.5%以內(nèi)，可靠性高。UC3902芯片對(duì)低電壓，大電流的電源模塊的均流效果尤為明顯。</p><p><b>　　結(jié)論和展望</b></p><p>

96、　　最大電流自動(dòng)均流法在電力高頻開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用</p><p>　　目前，我國(guó)正大力實(shí)施變電站的無(wú)人值班管理，因此，對(duì)設(shè)備的選擇將會(huì)朝著小型化、無(wú)油化、少維護(hù)或免維護(hù)及自動(dòng)化程度高的方向發(fā)展。高頻開(kāi)關(guān)直流電源正能適應(yīng)這種要求，經(jīng)過(guò)這幾年的運(yùn)行考驗(yàn)，這種產(chǎn)品的性能已逐步成熟、穩(wěn)定。憑著優(yōu)越的技術(shù)性能和良好的價(jià)格性能比，高頻開(kāi)關(guān)電源將成為直流電源更新?lián)Q代的首選產(chǎn)品。</p><p>　　在電

97、力系統(tǒng)中，直流電源作為繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、控制操作回路、燈光音響信號(hào)及事故照明等控制電源之用，是發(fā)電廠和變電站比較重要的設(shè)備。因直流電源故障而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生。所以，對(duì)直流電源的可靠性、穩(wěn)定性具有很高要求。傳統(tǒng)的直流電源多數(shù)采用可控硅整流型。近些年來(lái)，許多直流電源廠家推出智能化的高頻開(kāi)關(guān)電源，這種電源系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)：安全、可靠、自動(dòng)化程度高、具有更小的體積和重量、綜合效率高以及噪音低等，適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展集中控制變電站的發(fā)展需要。<

98、/p><p>　　隨著變電站大量繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)化裝置、事故照明、通信電源和交流不停電電源（UPS）的直流逆變負(fù)載的增加，要求組建一個(gè)大容量、安全可靠、不間斷供電的直流電源系統(tǒng)。如果采用單臺(tái)電源供電、該變換器勢(shì)必處理巨大的功率、電應(yīng)力大，給功率器件的選擇、開(kāi)關(guān)頻率和功率密度的提高帶來(lái)困難。并且一旦單臺(tái)電源發(fā)生故障，則導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰[10]。</p><p>　　采用多個(gè)高頻開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)

99、運(yùn)行，來(lái)提供大功率輸出是電源技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。并聯(lián)系統(tǒng)中每個(gè)模塊處理較小功率，解決了單臺(tái)電源遇到的問(wèn)題。</p><p>　　對(duì)于多個(gè)模塊并聯(lián)運(yùn)行電源系統(tǒng)的基本要求是：一是輸入電壓或者負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，保持輸出電壓穩(wěn)定；二是控制各模塊的輸出電流，實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流平均分配，均流動(dòng)態(tài)響應(yīng)良好。</p><p>　　為提高系統(tǒng)可靠性，并聯(lián)系統(tǒng)應(yīng)該具備以下特性：</p><p>

100、;　　1．實(shí)現(xiàn)冗余，當(dāng)任意模塊發(fā)生故障時(shí)，其余模塊繼續(xù)提供足夠電能，整個(gè)電源系統(tǒng)不會(huì)崩潰；</p><p>　　2．實(shí)現(xiàn)熱插拔，電源系統(tǒng)真正意義上的不間斷供電；</p><p>　　3．均流方案無(wú)需外加均流控制單元；</p><p>　　4．使用一條公共的低帶寬均流總線來(lái)連接各模塊單元，民主均流無(wú)疑是最經(jīng)濟(jì)、最安全、最合理的一種選擇。</p><

101、p>　　在湖北境內(nèi)的已投運(yùn)的500kV交流變電站有19座，除了最早的平武工程投運(yùn)的鳳凰山變電站、雙河變電站的瑞典ASEA公司生產(chǎn)的相控型整流器未完全退出直流系統(tǒng)外，其余十七個(gè)變電站的直流電源全部為高頻開(kāi)關(guān)電源。</p><p>　　早期的高頻開(kāi)關(guān)電源由于生產(chǎn)廠家采用的均流方式不完善，導(dǎo)致500kV襄陽(yáng)變電站、鳳凰山變電站的直流48V通信用的高頻開(kāi)關(guān)電源模塊由于不均流過(guò)載的模塊損壞，其負(fù)載加至其他運(yùn)行模塊，減

102、少正常模塊的運(yùn)行壽命，導(dǎo)致不安全隱患時(shí)有發(fā)生；相反，直流110V高頻開(kāi)關(guān)電源生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)的均流方式全部采用的最大電流自動(dòng)均流法，未出現(xiàn)不均流現(xiàn)象，保證了110V直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。</p><p><b>　　經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與不足</b></p><p>　　本論文所做的主要工作是研究介紹了幾種常用的負(fù)載均流方法及電路分析。通過(guò)比較幾種均流方法，總結(jié)出民主均流法是高頻

103、模塊并機(jī)使用的最佳方案。</p><p>　　民主均流法比其他方式均流有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p><b>　?。?）均流精度高；</b></p><p>　?。?）外圍電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單；</p><p>　?。?）該方式均流動(dòng)態(tài)特性好，模塊故障自動(dòng)退出均流，不影響系統(tǒng)正常工作；</p><p>　　

104、（4）易于做熱插拔，操作方便于不影響直流負(fù)載供電的情況下檢修故障模塊。</p><p>　　同時(shí)本文也存在不足之處，比如二極管總存在正向壓降，因此主模塊的均流會(huì)有誤差；均流是一個(gè)從模塊電流上升并超過(guò)主模塊電流的過(guò)程，系統(tǒng)中主、從模塊的身份不斷交替，各模塊輸出電流存在低頻振蕩。但可能在硬件實(shí)現(xiàn)上有一定的困難，有可能忽略了實(shí)際應(yīng)用中一些潛在的問(wèn)題，所以論文中用到的大多還是關(guān)于民主均流方法，其他三類均流方法也各有優(yōu)點(diǎn)。

105、但是希望能在以后的時(shí)間里對(duì)電力高頻開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)均流方面作繼續(xù)研究努力。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在咸寧學(xué)院的四年學(xué)習(xí)生涯既將結(jié)束。回首既往，自己最寶貴的時(shí)光能在眾多學(xué)富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過(guò)，實(shí)是榮幸之極。在這四年的時(shí)間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同

106、學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的。</p><p>　　論文的寫作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。高頻開(kāi)關(guān)電源是電氣工程學(xué)科一直探討的熱門話題，老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長(zhǎng)的支持鼓勵(lì)，是我堅(jiān)持完成畢業(yè)論文的動(dòng)力源泉。在此，我特別要感謝我的指導(dǎo)老師**老師。從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)，她都費(fèi)盡心血。沒(méi)有劉芳梅老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒(méi)有我論

107、文的順利完成。</p><p>　　感謝2007級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化的各位同學(xué)，與他們的交流使我受益頗多。最后要感謝我的家人以及我的朋友們對(duì)我的理解、支持、鼓勵(lì)和幫助，正是因?yàn)橛辛怂麄儯宜龅囊磺胁鸥幸饬x；也正是因?yàn)橛辛怂麄?，我才有了追求進(jìn)步的勇氣和信心。</p><p>　　時(shí)間的倉(cāng)促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點(diǎn)和錯(cuò)誤。懇請(qǐng)閱讀此篇論文的老師、同學(xué)，多予指正，

108、不勝感激！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王兆安, 黃俊. 電力電子技術(shù)（第4版）[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社, 2007.2</p><p>　　楊蔭福, 段善旭, 朝澤云. 電力電子裝置及系統(tǒng)[M]. 北京：清華大學(xué)出版社, 2006</p><p>　　侯振義. 直流開(kāi)關(guān)電源技

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