众所周知,并联技术已成为实现大功率分布式电源系统的核心技术[1],但由于各并联电源模块特性并不完全一致,输出电压高的模块可能承担更多负载,而有的模块则可能轻载、甚至空载运行,结果导致分担电流多的模块热应力大,降低了电源整体的工作可靠性。随着电子系统的发展,对电源可靠性、效率和功率密度的要求越来越高,因此有必要采取一种有效的均流控制方案,保证整个电源系统的输出电流按各个单元模块的输出能力均摊,这样既能充分发挥单元电源模块的输出能力,又能保证每个单元电源的工作可靠性。
目前已有大量文献介绍并联电源系统的均流技术,虽然其原理不尽相同,但控制器的设计都是在电源模块简化、近似的数学模型基础上进行。考虑到大功率器件及其电源模块的非线性特性,基于古典反馈控制的均流措施不可能取得满意的控制效果。随着计算机技术的迅速发展,复杂参量和系统的状态实时计算、估计已成为现实,自适应控制、滑模变结构控制等现代控制理论以及模糊控制、神经网络等智能控制方法都已应用于电力电子系统[2]。因此,在设计高精度、高稳定性电源时使用先进的控制策略论将更具吸引力和实用价值。本文将模糊控制与常规PID控制相结合,并采用 积分前馈控制,构成智能均流控制器,试验波形表明电源系统的动、静态性能得到了显著提高。
并联DC/DC模块的主-从均流法
工作原理
如图1a所示,在主从控制方式下的N个模块中#1模块作为主模块(master),工作在电压源(VS)方式(图1b),其余N-1个模块作为从模块(slave),工作在电流源(CS)方式(图1c)。Vr1是主模块的电流基准值,作为PWM控制器的控制电压;从模块的PWM控制器由主模块与从模块输出电流的偏差电压即电流负反馈来调节,CSC是均流控制器。由于从模块电流均按主模块电流进行调节,其输出电流与主模块电流基本一致,从而实现均流。因此,该系统实际上是一个由电压外环和电流内环构成的双闭环控制系统。
图1 并联电源模块的主-从均流法工作原理图
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