大功率電源系統(tǒng)需要用單個(gè)大功率電源或者多個(gè)開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)來(lái)提供,，但是單個(gè)的大功率電源在設(shè)計(jì)和制造中存在很大的困難，成本也較高,，同時(shí)可靠性和穩(wěn)定性也難以保障。多個(gè)開(kāi)關(guān)電源的并聯(lián)系統(tǒng)能夠很好地克服這些缺點(diǎn),，并具備單個(gè)電源所不具備的優(yōu)點(diǎn)：大容量,、高效率、高可靠性,、冗余特性,、模塊化和成本低[1]。并聯(lián)系統(tǒng)中,，每個(gè)變換器只處理較小功率,，不但降低了應(yīng)力，還可以應(yīng)用冗余技術(shù),，提高系統(tǒng)可靠性,。采用冗余技術(shù)，還可以實(shí)現(xiàn)熱更換,，即在保證系統(tǒng)不間斷供電情況下,，更換系統(tǒng)的實(shí)效模塊。由于以上原因,，以及大功率負(fù)載需求和分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展要求,，開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)的重要性日益增加。但是并聯(lián)開(kāi)關(guān)變換器模塊間輸出特性存在差異,，致使各個(gè)模塊之間的輸出電流不一致,，這樣會(huì)導(dǎo)致某些模塊的電流應(yīng)力過(guò)大，增加了損壞的機(jī)率,，而且還會(huì)由于某個(gè)模塊達(dá)到最大電流限制造成整個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)不能正常工作,。因此均流技術(shù)必然是并聯(lián)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),，具有重要的研究?jī)r(jià)值[2]。

1 兩個(gè)DC/DC開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)的供電系統(tǒng)
    采用兩個(gè)DC/DC開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)的供電系統(tǒng)的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示,。系統(tǒng)由主電路,、控制電路、驅(qū)動(dòng)電路,、保護(hù)電路等組成,。輸入直流電壓經(jīng)濾波，通過(guò)DC/DC并聯(lián)Buck結(jié)構(gòu)降壓均流[3],，經(jīng)STM32芯片采樣,、控制和調(diào)節(jié)，輸出穩(wěn)定的直流電壓[4],?？刂坪驼{(diào)節(jié)完全由芯片程序和算法實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了硬件資源,，同時(shí)通過(guò)算法使系統(tǒng)能隨時(shí)調(diào)節(jié)電路以達(dá)到理想狀態(tài),，避免了單純采用硬件控制時(shí)不可調(diào)節(jié)的缺點(diǎn)，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定和靈活,。同時(shí)系統(tǒng)帶有過(guò)流保護(hù)電路,，采樣電流或電壓大于設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)斷開(kāi)電源,，起到保護(hù)作用,，保障系統(tǒng)安全。

2 模塊并聯(lián)均流控制的技術(shù)策略
    在模塊化電源系統(tǒng)中,，各電源模塊并聯(lián)運(yùn)行,，為保證各模塊間電應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻合理分配，以實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)中各模塊承受的電流的自動(dòng)平衡均流,，以及當(dāng)輸入電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí),，保持各模塊輸出電壓穩(wěn)定，同時(shí)具有較好的瞬態(tài)均流特性,，需引入有效的并聯(lián)均流技術(shù),。均流控制是DC/DC模塊并聯(lián)中十分重要的部分，通過(guò)均流保障每個(gè)模塊的電流相同,，從而防止某個(gè)模塊過(guò)流,，導(dǎo)致器件損壞。穩(wěn)壓控制以輸出電壓作為反饋信號(hào)構(gòu)成單閉環(huán)型控制系統(tǒng)[5],。在穩(wěn)壓的基礎(chǔ)上通過(guò)電流環(huán)進(jìn)行反饋矯正均流相應(yīng)電流值,，從而實(shí)現(xiàn)了均流和穩(wěn)壓，采用電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制系統(tǒng)的框圖如圖2所示,。

3 仿真研究
3.1 仿真模型搭建
    根據(jù)DC/DC模塊并聯(lián)開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理搭建系統(tǒng)仿真模型,如圖3所示,。其輸入電壓為24 V,，電感L為1.5 mH，濾波電容C為4 700 μF,，開(kāi)關(guān)頻率為20 kHz,輸出電壓基準(zhǔn)值為8 V,，輸出負(fù)載電阻為8 Ω。
3.2 仿真結(jié)果
    仿真結(jié)果如圖4所示,，輸出電壓穩(wěn)定在8 V左右,，兩支路輸出電流基本保持在0.5 A，符合設(shè)計(jì)要求,，達(dá)到了穩(wěn)壓均流的效果,。

4 實(shí)驗(yàn)研究
    為了驗(yàn)證前述控制方法及仿真原理的正確性，設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)由兩個(gè)額定輸出功率均為16 W的8 V DC/DC 模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng),。在該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上利用本文所述控制方法對(duì)該樣機(jī)進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究,，調(diào)整負(fù)載電阻，通過(guò)示波器測(cè)量顯示輸出的電壓值和兩路電流值,。由圖5可看出兩路電流值分別為0.485 A和0.520 A,，基本實(shí)現(xiàn)了均流效果。輸出電壓在8.55 V保持穩(wěn)定,，滿足了穩(wěn)壓條件,。
    本文通過(guò)介紹采用數(shù)字PI外環(huán)電壓內(nèi)環(huán)電流調(diào)節(jié)的雙環(huán)控制方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)壓均流，設(shè)計(jì)并制作了并聯(lián)供電系統(tǒng),，完成了相關(guān)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試，并給出了相關(guān)實(shí)驗(yàn)波形,。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了本文所述電路參數(shù)的正確性及控制策略的可行性,，對(duì)設(shè)計(jì)和制作開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)的供電系統(tǒng)的均流技術(shù)的研究具有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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