一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，包括：恒壓/恒流判別電路、輸出電壓比較電路和均流繼電器控制電路；恒壓/恒流判別電路包括比較器U5A和與比較器U5A輸出端連接的二極管D6；輸出電壓比較電路包括比較器U4B；均流繼電器控制電路包括比較器U4A、與比較器U4A連接的三極管Q1、以及繼電器JD1。電源模塊在采用本實(shí)用新型的模塊失效識(shí)別與處理電路后，單機(jī)工作時(shí)，不工作的電源模塊與均流母線完全斷開，互不影響；多電源模塊工作時(shí)，對(duì)出現(xiàn)輸出短路故障的電源模塊能準(zhǔn)確識(shí)別并斷開均流母線，可自動(dòng)脫離并機(jī)系統(tǒng)，也可自動(dòng)投入并機(jī)系統(tǒng)；并聯(lián)電源模塊個(gè)數(shù)理論上可以不限。
【專利說明】一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及高頻電力電子電路領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在電源的實(shí)際使用過程中，要滿足各種負(fù)載對(duì)供電可靠性的不同要求，當(dāng)單臺(tái)電源不能給負(fù)載提供足夠的電力時(shí)，就需要多個(gè)電源模塊并聯(lián)使用，以提高電源供電量和運(yùn)行的可靠性。通常，多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行或者并聯(lián)冗余運(yùn)行，其原理就是將N個(gè)電源模塊并聯(lián)使用以提供負(fù)載所需電量或大于負(fù)載所需電量。
[0003]相對(duì)于傳統(tǒng)的集中式供電，分布式電源通過將多個(gè)中、小功率的電源模塊并聯(lián)來組建積木式大功率電源系統(tǒng)。在空間上，各電源模塊供電量與負(fù)載所需電量接近，供電質(zhì)量高，通過改變并聯(lián)電源模塊的數(shù)量來滿足不同功率的負(fù)載，設(shè)計(jì)靈活，每個(gè)電源模塊承受較小電應(yīng)力，開關(guān)頻率可以達(dá)到兆赫級(jí)，從而提高了系統(tǒng)的功率密度。
[0004]大功率輸出和分布式電源，使電源模塊并聯(lián)技術(shù)得以迅速發(fā)展。在電源并聯(lián)擴(kuò)流過程中，為了提高系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，可采用N+m冗余的方法。其中N代表向負(fù)載提供額定電流的電源模塊個(gè)數(shù)，m代表冗余電源模塊個(gè)數(shù)，N和m均為自然數(shù)。m越大直流電源的可靠性越高，但成本也越高。
[0005]在實(shí)際的使用過程并不是簡單的把各個(gè)電源模塊并聯(lián)使用就可以讓電源平均承擔(dān)功率。這是由于電源模塊各自參數(shù)的分散性，使得每個(gè)電源模塊的開路電壓和內(nèi)阻均會(huì)存在差異，通常由于電源模塊的內(nèi)阻都非常小，因此很小的開路電壓差異就會(huì)導(dǎo)致各電源模塊的輸出電流有較大的差異，這種狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致各個(gè)電源模塊的壽命衰減不一致，達(dá)不到電源的可靠性和穩(wěn)定性的要求，這就要求在電源并聯(lián)使用過程中使用均流技術(shù)。
[0006]均流技術(shù)對(duì)于多個(gè)直流電源模塊并聯(lián)運(yùn)行的基本要求是:一、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、控制各電源模塊的輸出電流，實(shí)現(xiàn)負(fù)載電流平均分配，均流動(dòng)態(tài)響應(yīng)良好。為提高電源系統(tǒng)可靠性，并聯(lián)電源系統(tǒng)應(yīng)該具備以下特性:實(shí)現(xiàn)冗余；當(dāng)任意電源模塊發(fā)生故障時(shí)，其余電源模塊繼續(xù)提供足夠電能，整個(gè)電源系統(tǒng)不會(huì)崩潰；實(shí)現(xiàn)熱拔插，電源系統(tǒng)真正意義上的不間斷供電；均流技術(shù)無需外加均流控制單元；使用一條均流總線來連接各電源模塊。
[0007]常用的幾種并聯(lián)均流技術(shù):斜率控制法；主/從控制法；外部控制電路法；平均電流型自動(dòng)均流法；最大電流自動(dòng)均流法(自動(dòng)主/從法、民主均流法)；強(qiáng)迫均流法。
[0008]平均電流型自動(dòng)均流法是一項(xiàng)已知技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)精確的均流。這種均流技術(shù)采用一個(gè)窄帶電流放大器，輸出端通過阻值為R的電阻連到均流母線上，η個(gè)單元采用η個(gè)這種結(jié)構(gòu)，η為自然數(shù)。
[0009]如圖1所示現(xiàn)有均流技術(shù)的原理圖，當(dāng)輸出達(dá)到均流時(shí)，電流放大器輸出電流I1為零，這時(shí)101處于均流工作狀態(tài)。反之，在電阻R上產(chǎn)生一個(gè)電壓uab，由這個(gè)電壓控制放大器A1,由放大器A1再控制開關(guān)電源的功率級(jí)的輸出電流，最終達(dá)到均流。
[0010]這種均流技術(shù)的缺點(diǎn)是當(dāng)均流母線短路或電源模塊不工作時(shí)均流母線電壓下降，將促使每個(gè)電源模塊電壓下降，甚至達(dá)到下限，造成故障。解決辦法是自動(dòng)地把故障模塊從均流母線上切除。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0011]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路?？朔F(xiàn)有技術(shù)的存在的問題:如果有一個(gè)模塊均流線短路，則系統(tǒng)無法均流。單個(gè)模塊限流也可能會(huì)引起系統(tǒng)不穩(wěn)定；在大系統(tǒng)中，系統(tǒng)穩(wěn)定性與負(fù)載均流瞬態(tài)響應(yīng)的矛盾很難解決，會(huì)出現(xiàn)因不均流而導(dǎo)致的過流故障或過溫故障的缺陷，而采用本實(shí)用新型的模塊失效識(shí)別與處理電路將不存在上述問題。
[0012]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0013]一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，包括:恒壓/恒流判另IJ電路、輸出電壓比較電路和均流繼電器控制電路；恒壓/恒流判別電路包括比較器U5A和與比較器U5A輸出端連接的二極管D6 ;輸出電壓比較電路包括比較器U4B，二極管D6連接到比較器U4B的反向輸出端；均流繼電器控制電路包括比較器U4A、與比較器U4A連接的三極管Q1、以及繼電器JD1，繼電器JDl的輸入側(cè)與三極管Ql的集電極連接，繼電器JDl的輸出側(cè)分別與內(nèi)部均流母線和外部均流母線連接。
[0014]在優(yōu)選的方案中，所述的應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，還包括電流環(huán)，電流環(huán)包括比較器U2，比較器U2的輸出端連接到比較器U5A的同相輸入端。
[0015]在優(yōu)選的方案中，繼電器JDl的輸出側(cè)通過外部均流母線接口 IFE與外部均流母線連接。
[0016]在優(yōu)選的方案中，內(nèi)部均流母線分別連接到比較器U3A和電流放大器。
[0017]在優(yōu)選的方案中，比較器U3A連接到電壓環(huán)。
[0018]設(shè)置有本實(shí)用新型的應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路后的電源模塊，具有如下有益效果:
[0019]I)電源模塊單機(jī)工作時(shí)，不工作的電源模塊處于待機(jī)狀態(tài)，并且與均流母線完全斷開，互不影響。
[0020]2)多電源模塊工作時(shí)，對(duì)出現(xiàn)輸出短路故障的電源模塊能準(zhǔn)確識(shí)別并斷開均流母線，即將內(nèi)部均流母線與外部均流母線斷開；可自動(dòng)脫離并機(jī)系統(tǒng)，也可自動(dòng)投入并機(jī)系統(tǒng)。
[0021]3)可以構(gòu)成N+m冗余系統(tǒng)，并聯(lián)電源模塊個(gè)數(shù)理論上可以不限。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1是現(xiàn)有均流技術(shù)的原理圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例的電源模塊失效識(shí)別與處理電路的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026]參見如2，本實(shí)施例提供了一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，包括:恒壓/恒流判別電路、輸出電壓比較電路和均流繼電器控制電路；恒壓/恒流判別電路包括比較器U5A和與比較器U5A輸出端連接的二極管D6 ;輸出電壓比較電路包括比較器U4B，二極管D6連接到比較器U4B的反向輸出端；均流繼電器控制電路包括比較器U4A、與比較器U4A連接的三極管Q1、以及繼電器JD1，繼電器JDl的輸入側(cè)與三極管Ql的集電極連接，繼電器JDl的輸出側(cè)分別與內(nèi)部均流母線和外部均流母線連接。
[0027]均流繼電器JDl的控制信號(hào)包括開關(guān)機(jī)信號(hào)和工作時(shí)模塊的故障邏輯處理信號(hào)，通過二極管D3傳遞到比較器U4A，操作人員打開模塊電源，開機(jī)信號(hào)為低電平，模塊輸出電壓正常時(shí)給比較器U4A低電平，均流繼電器JDl吸合，在模塊輸出短路故障時(shí)輸出高電平給比較器U4A使開均流繼電器輸入側(cè)無電流，輸出側(cè)斷開。
[0028]其中，模塊輸出短路時(shí)電路有兩個(gè)狀態(tài):一是電源模塊短路時(shí)，短路電流會(huì)使恒壓/恒流判別電路轉(zhuǎn)入恒流控制狀態(tài)，恒壓/恒流判別電路恒壓時(shí)比較器U5A輸出高電平，橫流時(shí)比較器U5A輸出低電平；二是電流環(huán)輸出電壓低于IV。在判別短路時(shí)只要同時(shí)具備這兩個(gè)條件視為短路，一旦短路，立即發(fā)出信號(hào)，通過比較器U4A傳遞給均流繼電器JDl斷開均流母線，以免對(duì)其他模塊造成影響。
[0029]恒壓恒流判別電路的功能是準(zhǔn)確的判別電壓環(huán)電流環(huán)的工作狀態(tài)，并將其工作狀態(tài)以恒壓時(shí)高電平恒流時(shí)低電平的邏輯送入輸出電壓比較電路進(jìn)行邏輯控制與工作狀態(tài)的顯示。
[0030]優(yōu)選的，所述的應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，還包括電流環(huán)，電流環(huán)包括比較器U2，比較器U2的輸出端連接到比較器U5A的同相輸入端。
[0031]優(yōu)選的，繼電器JDl的輸出側(cè)通過外部均流母線接口 IFE與外部均流母線連接。
[0032]優(yōu)選的，內(nèi)部均流母線分別連接到比較器U3A和電流放大器。
[0033]優(yōu)選的，比較器U3A連接到電壓環(huán)。
[0034]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，其特征在于，包括:恒壓/恒流判別電路、輸出電壓比較電路和均流繼電器控制電路；恒壓/恒流判別電路包括比較器U5A和與比較器U5A輸出端連接的二極管D6 ;輸出電壓比較電路包括比較器U4B，二極管D6連接到比較器U4B的反向輸出端；均流繼電器控制電路包括比較器U4A、與比較器U4A連接的三極管Q1、以及繼電器JD1，繼電器JDl的輸入側(cè)與三極管Ql的集電極連接，繼電器JDl的輸出側(cè)分別與內(nèi)部均流母線和外部均流母線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，其特征在于，還包括電流環(huán)，電流環(huán)包括比較器U2，比較器U2的輸出端連接到比較器U5A的同相輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，其特征在于，繼電器JDl的輸出側(cè)通過外部均流母線接口 IFE與外部均流母線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，其特征在于，內(nèi)部均流母線分別連接到比較器U3A和電流放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種應(yīng)用平均電流型均流技術(shù)的模塊失效識(shí)別與處理電路，其特征在于，比較器U3A連接到電壓環(huán)。
【文檔編號(hào)】H02J1/04GK204190385SQ201420489019
【公開日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
【發(fā)明者】劉寶磊, 田希亮, 王明清, 張偉, 鄒偉強(qiáng) 申請(qǐng)人:濟(jì)南芯馳能源科技有限公司