專利名稱：直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動(dòng)化控制技術(shù)，尤其是一種直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)領(lǐng)域，直流均流輸出系統(tǒng)是指一條直流母線向多個(gè)負(fù)載提供電源，此時(shí)如果不對(duì)直流母線上的直流進(jìn)行均流控制或者均流控制不準(zhǔn)確，則可能造成提供給一個(gè)負(fù)載或者多個(gè)負(fù)載的電流過大，從而導(dǎo)致負(fù)載燒毀。直流均流輸入系統(tǒng)存在三種形式，當(dāng)輸入電源為交流電源時(shí)交流電源通過AC/DC 變換器進(jìn)行交流/直流變換，AC/DC變換器將變換后的直流輸出給均流控制裝置進(jìn)行均流處理，并且均流控制裝置將直流均流提供給多個(gè)負(fù)載；為了維持整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定，當(dāng)輸入電源為直流電源時(shí)需要進(jìn)行直流/直流變換，直流電源通過DC/DC變換器輸入至均流控制裝置，均流控制裝置將均流后的直流均流提供給多個(gè)負(fù)載。當(dāng)然，在輸入電源為直流電源時(shí)， 直流電源也可以經(jīng)由均流控制裝置均流后，將直流均流輸出給DC/DC變換器進(jìn)行直流/直流變換。目前，常見的均流控制方法包括輸出阻抗法(即下垂法、斜率法)、主從設(shè)置法、平均值均流法和最大值均流法，其中輸出阻抗法是利用電流反饋調(diào)整各模塊的輸出阻抗或者直接改變模塊單元的輸出電阻，使外特性斜率趨于一致，以達(dá)到并聯(lián)模塊接近均流的目的， 這種方法為一種簡單的電流分配方法，其精度比較低；主從設(shè)置法中均流控制電路的各模塊之間必須有通信，使得系統(tǒng)比較復(fù)雜而且當(dāng)主模塊失效時(shí)整個(gè)系統(tǒng)便不能再工作；平均值均流法是將并聯(lián)模塊的電流放大器的輸出端連接一個(gè)相同的電阻至一條公共母線上，并聯(lián)模塊的電流取平均值后，將平均電流值送給每個(gè)模塊，各模塊都以這個(gè)平均電流值為目標(biāo)調(diào)節(jié)自己的輸出電流，從而達(dá)到均流的目的；最大值均流法和平均值均流法相似，區(qū)別在于每路電流通過一個(gè)二極管連接到一條公共母線上；平均值均流法和最大值均流法中如果均流公共母線發(fā)生短路或者在均流公共母線上的任何一個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，將會(huì)使均流母線的電壓降低，從而使得各模塊的輸出電壓降低，甚至達(dá)到其下線值，引起整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置，通過構(gòu)建RC均流控制電路，調(diào)整該RC均流控制電路中第一電容與第二電容之間電壓差的比值即可實(shí)現(xiàn)控制各均流控制電路輸出對(duì)應(yīng)比例的直流均流，結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高并且各均流控制電路不相互關(guān)聯(lián)，穩(wěn)定性高，易于維護(hù)，在一個(gè)總電源向多個(gè)負(fù)載提供電源時(shí)可以避免負(fù)載因供應(yīng)電流過大而燒毀。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置，其特征在于由N個(gè)均流控制電路(3)、一個(gè)第一電流采樣電路(I)、N個(gè)第二電流采樣電路(2) 和控制器(4)組成，N為大于I的整數(shù)，每一均流控制電路(3)分別連接有一個(gè)第二電流采
3樣電路(2)；
所述N個(gè)均流控制電路(3 )用于接收ー個(gè)總電流且每ー均流控制電路(3 )分別輸出一個(gè)直流均流，所述第一電流采樣電路(I)用于采集該N個(gè)均流控制電路(3)接收的總電流并發(fā)送給該控制器(4 )，且所述第ニ電流采樣電路(2 )用于采集對(duì)應(yīng)均流控制電路(3 )輸出的直流均流并發(fā)送給該控制器(4)；
其中每ー均流控制電路(3)均包括濾波線圈、第二電阻(R2)、第一電容器(Cl)和第二電容器(C2)，其中該濾波線圈等效于串聯(lián)的電感(L)和第一電阻(R1)，該電感(L)的自由通過該第二電阻(R2)與接地的第一電容(Cl)連接，該第一電阻(Rl)的自由端與接地的第二電容器(C2 )連接，所述N個(gè)均流控制電路(3)中電感(L)的自由端用于接收ー個(gè)總電流，且每ー均流控制電路(3)中第一電阻(Rl)的自由端分別輸出ー個(gè)直流均流；
由于每ー均流控制電路(3)輸出的直流均流I表示為I= (Uci-Uc2) /R，其中Uci表示第一電容器(Cl)上的電壓值，Uc2表不第二電容器(C2)上的電壓值，R表不第一電阻(Rl)的電阻值，因此僅需調(diào)節(jié)各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)與第二電容器(C2)之間電壓差的比值即可保證每ー均流控制電路(3)按照比例需求輸出直流均流I ;
所述控制器(4)用于根據(jù)該N個(gè)均流控制電路(3)接收的總電流以及每ー均流控制電路(3)輸出的直流均流，分別調(diào)節(jié)各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)和第二電容器 (C2)的性能參數(shù)，其中該性能參數(shù)包括電容值和帶電量中至少ー個(gè)，從而調(diào)節(jié)各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)與第二電容器(C2)之間電壓差的比值，進(jìn)而控制每一均流控制電路(3)按照比例需要輸出直流均流。每ー均流控制電路還包括ニ極管(D)，該電感(L)的自由端還連接ニ極管(D)的負(fù)極，且該ニ極管(D)的正極接地。每ー均流控制電路還包括與該電感(L)的自由端連接的開關(guān)器件(Q)，由該開關(guān)器件來控制總電流的輸入。該第一開關(guān)器件(Q)采用MOSFET管，其中該MOSFET管的漏極用于接收輸入電源， 源極連接該電感(L)的自由端且柵極連接該控制器，由該控制器控制該MOSFET管導(dǎo)通或者斷開。在各均流控制電路中該第一電阻(Rl)的電阻值相等。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是
1、増加了濾波線圈、第二電阻、第一電容器和第二電容器，從而構(gòu)建RC均流控制電路， 通過調(diào)整該RC均流控制電路中第一電容與第二電容之間電壓差的比值即可實(shí)現(xiàn)控制各均流控制電路輸出對(duì)應(yīng)比例的直流均流，結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高并且各均流控制電路不相互關(guān)聯(lián)，穩(wěn)定性高，易于維護(hù)，在一個(gè)總電源向多個(gè)負(fù)載提供電源時(shí)可以避免負(fù)載因供應(yīng)電流過大而燒毀；
2、在RC均流控制電路中增加了ニ極管，由該ニ極管向第二電阻和第一電容提供積分電壓并具有防反的作用；
3、在RC均流控制電路中增加開關(guān)器件，由該開關(guān)器件來控制總電流的輸入；
4、各均流控制電路中濾波線圈的型號(hào)相同，使得各均流控制電路中第一電阻的電阻值相等，簡化了運(yùn)算以及器件選型。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中
圖I是本發(fā)明中該均流控制裝置的電路原理圖2是本發(fā)明中基于單路均流控制電路的均流控制裝置的電路圖3是本發(fā)明中基于兩路均流控制電路的均流控制裝置的電路圖。
具體實(shí)施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。如圖I所示，該直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置包括由N個(gè)均流控制電路3、一個(gè)第一電流采樣電路1、N個(gè)第二電流采樣電路2和控制器4組成，N為大于I的整數(shù)，其中每一均流控制電路3分別連接有一個(gè)第二電流采樣電路2。該N個(gè)均流控制電路3用于接收一個(gè)總電流且每一均流控制電路3分別輸出一個(gè)直流均流，該第一電流采樣電路I用于采集該N個(gè)均流控制電路3接收的總電流并發(fā)送給控制器4，該第二電流采樣電路2用于采集對(duì)應(yīng)均流控制電路3輸出的直流均流并發(fā)送給控制器4，該控制器4根據(jù)該N個(gè)均流控制電路3接收的總電流以及各均流控制電路3輸出的直流均流，控制各均流控制電路3按照比例需求輸出直流均流。如圖2所示，本發(fā)明中每一均流控制電路3均由開關(guān)器件Q、濾波線圈、第二電阻 R2、第一電容器Cl、第二電容器C2和二極管D組成，其中該濾波線圈等效于串聯(lián)的電感L和第一電阻Rl。電感L的自由端通過第二電阻R2與接地的第一電容器Cl連接，該電感L的自由端還連接二極管D的負(fù)極并且該二極管D的正極接地；該第一電阻Rl的自由端與接地的第二電容器C2連接。N個(gè)均流控制電路3中電感L的自由端通過開關(guān)器件Q用于接收一個(gè)總電流，且每一均流控制電路3中第一電阻Rl的自由端分別一個(gè)直流均流。在電感L、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容器Cl和第二電容C2組成的回路中， 在總電流的作用下，由第二電阻R2和第一電容器Cl組成的支路以及第二電容C2上不通過電流通過，由電感L和第一電阻Rl組成的支路上通過電流且該電流即為該均流控制電路3 輸出的直流均流I。根據(jù)KVL (Kirhhoff’ s Voltage Law，基爾霍夫電壓定律)原理，在該回路中Ua=I*R+ Ue2，從而可以獲得直流均流I= (Ua-Ue2)/R，其中Uci表示第一電容器Cl上的電壓值，Uc2表示第二電容器C2上的電壓值，R表示第一電阻Rl的電阻值，當(dāng)濾波線圈選定時(shí)該第一電阻Rl的電阻值R保持不變，僅需調(diào)節(jié)各均流控制電路3中第一電容器Cl與第二電容器C2之間電壓差的比值即可保證每一均流控制電路3按照比例需求輸出直流均流。如圖2所示，本發(fā)明中該控制器4用于根據(jù)該N個(gè)均流控制電路3接收的總電流以及各均流控制電路3輸出的直流均流，分別調(diào)節(jié)各均流控制電路3中第一電容器Cl和第二電容器C2的性能參數(shù)，其中該性能參數(shù)包括電容值和帶電量中至少一個(gè)，從而調(diào)節(jié)各路均流控制電路3中第一電容器Cl與第二電容器C2之間電壓差的比值，進(jìn)而控制各路均流控制電路3按照比例需求輸出直流電流。此外，控制器4還與開關(guān)器件連接，控制開關(guān)器件的導(dǎo)通或者斷開，從而控制總電流輸入至各均流控制電路。本發(fā)明中控制器采用PID控制方法， 由于PID控制方法和電流采樣電路為成熟的技木，因此本處不予累述。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，該開關(guān)器件Q選用MOSFET管，該MOSFET管的漏極用于接收ー個(gè)直流電流，源極連接電感L的自由端且柵極連接該控制器。應(yīng)注意的是該開關(guān)器件Q還可以采用IGBT管、功率三極管及其他功率開關(guān)器件。為了簡化運(yùn)算以及器件選型，本發(fā)明的實(shí)施例中每ー均流控制電路中選用規(guī)格相同的濾波線圈，此時(shí)可以視為濾波線圈的等效電阻第一電阻Rl的電阻值R相等。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，以兩路均流控制電路支路為例，如圖3所示，該第一均流控制電路支路由開關(guān)器件Q、第一濾波線圈、第二電阻R2、第一電容器Cl、第二電容器C2 和ニ極管D組成，該第二均流控制電路支路由開關(guān)器件Q’、第二濾波線圈、第二電阻R2’、第 ー電容器Cl’、第二電容器C2’和ニ極管D’組成，其中第一濾波線圈等效于串聯(lián)的電感L和第一電阻R1，且第二濾波線圈等效于串聯(lián)的電感L’和第一電阻R1’。電感L的自由端通過第二電阻R2與接地的第一電容器Cl連接，該電感L的自由端還連接ニ極管D的負(fù)極并且該ニ極管D的正極接地；該第一電阻Rl的自由端與接地的第二電容器C2連接。電感L’的自由端通過第二電阻R2’與接地的第一電容器Cl’連接，該電感L’的自由端還連接ニ極管 D’的負(fù)極并且該ニ極管D’的正極接地；該第一電阻R1’的自由端與接地的第二電容器C2’ 連接。兩路均流控制電路中電感L、電感L’的自由端通過開關(guān)器件Q用于接收ー個(gè)總電流， 該第一電阻Rl的自由端用于輸出第一直流均流I且該第一電阻R1’的自由端用于輸出第二直流均流I’。該開關(guān)器件Q、第一電容器Cl、第二電容器C2、開關(guān)器件Q’、第一電容器Cl’和第 ニ電容器C2’均連接控制器，由控制器控制開關(guān)器件Q/開關(guān)器件Q’的導(dǎo)通或者斷開，并且由該控制器來調(diào)整上述四個(gè)電容器的電容值和帶電量中至少ー個(gè)，從而調(diào)整第一電容器Cl 與第二電容器C2之間電壓差A(yù) U= Ua-Uc2，以及第ー電容器Cl’與第二電容器C2’的電壓差A(yù) U，= Uci，-U。/ ,其中Uci表不第一電容器Cl上的電壓值，Uc2表不第二電容器C2上的電壓值，并且Ua’表不第一電容器Cl’上的電壓值，Uc/表不第二電容器C2’上的電壓值。 在本實(shí)施例中設(shè)定濾波線圈選用相同的型號(hào)，則上述第一電阻R1’與第一電阻R1’的電阻值相等，由于第一均流控制電路支路輸出的直流均流為I= A U /R且第二均流控制電路支路輸出的直流均流為I ’ = A U’ /R’，R =R’，控制器根據(jù)兩路均流控制電路接收的總電流以及分別輸出的直流均流I、I’，調(diào)整AU / AU’的比值即可控制兩路均流控制電路輸出的直流均流1/1’的比值，從而保證兩路均流控制電路按照比例需求輸出直流均流。本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式
。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權(quán)利要求
1.一種直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置，其特征在于由N個(gè)均流控制電路(3)、一個(gè)第一電流采樣電路(I)、N個(gè)第二電流采樣電路(2)和控制器(4)組成，N為大于I的整數(shù)，每一均流控制電路(3)分別連接有一個(gè)第二電流采樣電路(2)；所述N個(gè)均流控制電路(3 )用于接收一個(gè)總電流且每一均流控制電路(3 )分別輸出一個(gè)直流均流，所述第一電流采樣電路(I)用于采集該N個(gè)均流控制電路(3 )接收的總電流并發(fā)送給該控制器(4 )，且所述第二電流采樣電路(2 )用于采集對(duì)應(yīng)均流控制電路(3 )輸出的直流均流并發(fā)送給該控制器(4)；其中每一均流控制電路(3)均包括濾波線圈、第二電阻(R2)、第一電容器(Cl)和第二電容器(C2)，其中該濾波線圈等效于串聯(lián)的電感(L)和第一電阻(R1)，該電感(L)的自由通過該第二電阻(R2)與接地的第一電容(Cl)連接，該第一電阻(Rl)的自由端與接地的第二電容器(C2)連接，所述N個(gè)均流控制電路(3)中電感(L)的自由端用于接收一個(gè)總電流，且每一均流控制電路(3)中第一電阻(Rl)的自由端分別輸出一個(gè)直流均流；由于每一均流控制電路(3)輸出的直流均流I表示為I= (Uci-Uc2) /R，其中Uci表示第一電容器(Cl)上的電壓值，Uc2表不第二電容器(C2)上的電壓值，R表不第一電阻(Rl)的電阻值，因此僅需調(diào)節(jié)各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)與第二電容器(C2)之間電壓差的比值即可保證每一均流控制電路(3)按照比例需求輸出直流均流I ;所述控制器(4)用于根據(jù)該N個(gè)均流控制電路(3)接收的總電流以及每一均流控制電路(3)輸出的直流均流，分別調(diào)節(jié)各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)和第二電容器 (C2)的性能參數(shù)，其中該性能參數(shù)包括電容值和帶電量中至少一個(gè)，從而調(diào)節(jié)各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)與第二電容器(C2)之間電壓差的比值，進(jìn)而控制每一均流控制電路(3)按照比例需要輸出直流均流。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置，其特征在于每一均流控制電路還包括二極管(D)，該電感(L)的自由端還連接二極管(D)的負(fù)極，且該二極管(D) 的正極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置，其特征在于每一均流控制電路還包括與該電感(L)的自由端連接的開關(guān)器件(Q)，由該開關(guān)器件來控制總電流的輸入。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置，其特征在于該第一開關(guān)器件(Q)采用MOSFET管，其中該MOSFET管的漏極用于接收輸入電源，源極連接該電感 (L)的自由端且柵極連接該控制器，由該控制器控制該MOSFET管導(dǎo)通或者斷開。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置，其特征在于在各均流控制電路中該第一電阻(Rl)的電阻值相等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流均流輸出系統(tǒng)的均流控制裝置，屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域。本發(fā)明中均流控制電路包括濾波線圈、第二電阻、第一電容器和第二電容器，其中該濾波線圈等效于串聯(lián)的電感和第一電阻；該電感的自由端用于輸入總電流并且通過該第二電阻與接地的第一電容連接，該第一電阻的自由端用于輸出該直流均流I并且與接地的第二電容器連接；控制器根據(jù)第一電流采集電路采集的總電流和第二電流采用電路采集的直流均流，通過調(diào)整各均流控制電路中第一電容器與第二電容器之間電壓差的比值來控制各均流控制電路按照比例需求輸出直流均流I。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、控制精度高并且各均流控制電路不相互關(guān)聯(lián)，穩(wěn)定性高，易于維護(hù)。
文檔編號(hào)H02M3/06GK102594128SQ20121009655
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月5日
發(fā)明者唐林, 熊開蘭, 謝鋒, 鄭武強(qiáng), 郭鋒, 陳柄燁 申請人:重慶安諧新能源技術(shù)有限公司