开关电源并联系统的数字均流技术

分布式电源系统应用中，并联开关变换器模块间需要采用均流措施，它是实现大功率电源和冗余电源的关键。主要讨论了电源模块并联系统均流控制的数字化问题，提出了基于CAN总线的电源模块间实时通信方案。     

模块化大功率电解电源的研究

模块化大功率电解电源需模块间并联输出大电流,由于电源模块的差异化或偶然发生故障,会引起系统功率降低甚至整个系统崩溃。目前电解电源多采用模拟电路的控制方式,该控制方式对外通信不方便,控制方式不灵活,不能满足电源的高精度与高稳定性的要求。在此提出一种基于CAN总线通讯的最大电流均流法。该方法将传统模拟电路中用到的最大电流法与CAN总线通讯控制相结合,通过CAN总线通信控制的方式来实现电源的均流,实现了电源的数字化控制。并针对电源效率优化问题,设计了一种基于辅助电流源网络的电源拓扑结构,提高了电源的效率。在仿真和实验中电源模块实现了软开关,提高了电源的效率,基于CAN总线通讯的最大电流法实现了并联系统的自动均流,且均流效果良好。     

开关电源模块设计及其并联均流研究

提出了一种基于CAN总线控制的直流软开关电源并联系统,其中电源模块采用加箝位二极管的零电压开关(ZVS)软开关拓扑,并联系统采用基于CAN总线通讯的自动选主主从均流法,控制系统以TMS320F2812型数字信号处理器(DSP)为核心,并采用Bang-Bang+比例积分微分(PID)控制算法。在实验样机中电源模块顺利实现了软开关,筘位二极管有效抑制了输出整流管的电压振荡与尖峰,提高了电源模块的可靠性;基于CAN总线的自动选主算法与均流算法实现了并联系统的自动主从设置,达到了冗余控制的目的,且均流不平衡度小于3%,获得了很好的均流效果。     

平均电流法均流在数字DC/DC电源中的应用

针对两个数字控制DC/DC电源模块实现并联均流的问题,设计了一款由四个运算放大器组成的均流控制器,该控制器是基于平均电流模式的自动均流控制。介绍了数字控制电源系统的并联均流总体方案,重点分析设计了均流控制电路,研究了数字控制电源的电压反馈控制。通过在基于ADP1053数字式DC/DC电源模块上进行试验,验证了该均流控制电路的合理性。     

基于整流侧辅助调控的交错并联LLC谐振变换器

交错并联技术是提高电源模块输出能力的有效手段,谐振腔参数的微小差异会导致交错并联LLC谐振变换器严重的不均流问题.该文通过在LLC谐振变换器的高频整流电路中引入有源开关、构建混合型整流器,利用整流侧的辅助控制,主动对输出电流较小模块的电压增益进行补偿,从而实现了相同开关频率交错并联运行的LLC谐振变换器的均流调节.文中详细分析混合整流LLC谐振变换器的工作原理和特性,并根据具体应用场景给出均流电路的不同实现方式.最后,通过实验结果证明了所提出的均流控制方法的可行性和有效性.     

LLC谐振变换器并联均流技术的研究

正随着开关器件的不断发展,开关电源逐渐向高频、大功率的方向发展,而采用并联均流技术的模块化电源,可以提高系统的功率密度和可靠性,同时降低成本。LLC谐振变换器由于其高效率、高功率密度而得到广泛应用。UCD3138是一款新型的数字电源控制器,并且其内部集成有硬件均流模块,所以可以极大提高系统的效率和可靠性。设计了两个相同的12 V/300 W的LLC谐振变换器实验样机,采用民主均流法进行控制,实验结果也验证了数字控制的可行性和有效性。     

一种具有自动均流功能的开关电源设计

随着整机系统用电功率的增加,对开关电源的并联均流精度和均流数量提出了更高的要求.设计了一款具有自动均流功能的开关电源,在传统的并联均流方案基础上,通过采用数字控制来代替模拟均流方案,提高了并联系统的均流精度,同时为系统增添了智能特性,提高了并联系统的可靠性.参与均流的电源模块交错互补输出,减小了 系统的输出纹波,增强了电源模块的动态响应能力.基于以上方法,设计了一款试验电路,仿真和试验电路测试结果表明,设计的开关电源满足要求。     

基于移相控制的三相交错并联LLC谐振变换器均流控制策略

为了适应大功率应用场合,多相LLC谐振变换器的交错并联结构得到了广泛关注和研究.由于并联各相LLC谐振变换器谐振参数(励磁电感Lm、谐振电容Cr和谐振电感Lr)的差异,各相的电压增益互不相同,进而导致各相电流不平衡.为了解决这一问题,基于原副边星形连接的三相交错并联LLC谐振变换器电路拓扑,详细分析了各谐振参数对并联LLC谐振回路均流的影响程度;提出了一种基于移相控制的均流控制策略,运用余弦定理求出谐振电流相位的关系,转化为开关管的相位驱动信号,在不增加任何附加电路的情况下,实现并联各相LLC谐振回路的自动均流,提高了系统整体运行的可靠性.最后通过仿真和实验分析了所提控制方法的有效性和准确性.     

基于虚拟阻抗的LLC谐振变换器并联均流控制

近年来,LLC谐振变换器因其优越的性能得到了广泛的应用。LLC谐振变换器并联结构对于低压大电流的场合十分适用。但是难点在于模块间的均流,谐振网络参数的微小差异就可能引起较大的模块电流不平衡。从阻抗的角度出发,利用虚拟阻抗来模拟谐振网络串联阻抗,通过该串联阻抗来调整等效输出阻抗,从而获得均流特性的改善。以两路并联LLC模块为例,给出基于虚拟阻抗的控制框图和实现方法。最后,利用DSP数字控制,搭建一台400V输入、12V/80A输出的两路并联LLC谐振变换器原理样机,实验结果表明,所提控制方法可在全负载范围内将输出电流不平衡度减小在5%之内,验证了该方法的有效性。     

交错并联LLC谐振变换器的研究

LLC谐振变换器可实现软开关,近年来被广泛应用。但单路LLC变换器输出电流纹波大,输出滤波电容往往需要多只电容并联,对系统的体积、重量和寿命带来了很大的挑战。为解决输出电流纹波较大的问题,可采用交错并联技术,但谐振元件参数的误差使得LLC谐振变换器并联时难以均流。研究了加入输出均流电感实现两路均流的方案,通过计算验证了均流电感的均流原理,仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性。     

三相LLC谐振变换器制氢电源研究

氢能作为一种洁净高效的二次能源,而广泛应用于生产和生活中。电解水制氢作为产生绿色氢气的重要制备方式之一,开发高效率且稳定的制氢电源模块具有重要意义。此处根据电解水制氢的电源工作特性,首先提出一种整流并联三相LLC谐振变换器制氢电源拓扑结构,在此基础上完成了主电路参数计算及其磁性元件设计;基于三相LLC谐振变换器的小信号数学模型,完善了比例积分(PI)补偿器的设计,通过调频控制实现在宽电压和宽负载范围内开关管的软开关特性,同时完成输出电流的宽范围调节,验证了三相LLC拓扑在降低输出电流纹波方面具有较大优势,满足制氢电源模块的要求;最后,基于PLECS电力电子仿真软件完成了三相LLC谐振变换器的仿真研究,且搭建了6 kW的实验样机对变换器的性能进行了实验验证。     

基于电流平衡单元的输入并联输出并联型LLC谐振变换器模块

输入并联输出并联(IPOP)型直流变换器广泛适用于低电压大电流工作场合,难点在于如何实现各子模块之间的输入电流均流(ICS)和输出电流均流(OCS)问题,现有解决方法均为闭环控制策略。提出了基于电流平衡单元的IPOP型LLC谐振变换器模块,通过电流平衡单元电磁耦合作用可以开环实现LLC谐振变换器模块间ICS和OCS,使整体IPOP型直流变换器稳定工作。LLC谐振变换器工作在近似谐振频率下可实现高频隔离直流变压器功能,保证逆变侧零电压开关(ZVS)及整流侧零电流开关(ZCS),同时具备高功率密度和高效率。采用电流平衡单元代替传统闭环控制策略解决IPOP系统模块间电流不平衡问题,省去采样和控制电路,提高系统稳定性,降低系统成本。通过对电流平衡单元的电磁模型分析,导出等效电路模型,并通过其工作暂态电流与稳态电流仿真说明电流平衡原理。最后搭建基于电流平衡单元的IPOP型LLC直流变换器实验系统,验证所提出电流平衡方案的有效性和正确性。     

PWM控制LLC谐振变换器开关特性研究

在标准通信电源模块等宽范围输出电压及负载变化范围较大的场合,由于LLC谐振变换拓扑的高频区不单调现象及考虑开关频率的限制等情况,单纯的调频控制难以满足要求,业界常用的处理方案是在PFM控制基础上在特定条件下引入PWM控制;针对目前为止对LLC谐振变换器PWM态开关特性的研究并不多见的现状,以半桥LLC谐振变换器为例,通过仿真分析和研究了PWM控制不同占空比下LLC谐振变换器的工作模态及开关管的开关特性,并得出能否实现ZVS软开关的结论。     

基于半桥LLC谐振式通信电源的设计

随着4G网络的普及,人们越来越对网络的便捷性产生依赖,这也对通信网络的稳定性和实时性有了更高的要求。通信电源作为通信系统稳定运行的保障,其可靠性也备受行业关注。设计及制作一款基于半桥LLC谐振式通信电源,以供通信设备使用,该通信电源具有两级结构,为APFC+LLC结构。有源功率因数校正电路的拓扑结构采用Boost作为主拓扑,电路工作在CCM模式,使该通信电源能够达到较高的功率因数,并且有效地降低了输入电流谐波的含量。软开关DC/DC变换器采用半桥LLC作为主拓扑,软开关DC/DC变换器主要通过谐振来实现,在半桥或者全桥变换器的基础上加上谐振网络实现零电压开通或者零电流的关断,设计时我们选择半桥LLC谐振变换器,利用适当的谐振电路设计使输出电压稳定。最后制作了功率为360 W的通信电源,经过仿真验证该通讯电源效率很高。     

基于数字控制的LLC谐振变换器设计

LLC谐振变换器具有高效率、易高频化的特点,因此得到广泛应用。数字控制相比于传统模拟控制,在变换器控制的可靠性、控制策略的灵活性与外部通信的便捷性上具有较大优势。此处介绍LLC谐振变换器基本工作原理,基于STM32F334芯片进行数字控制LLC谐振变换器设计,并制作24 V/1 500 W原理样机,通过实验验证了该数字控制方案的可行性与有效性。     

基于谐振网络优化的双向LLC-DCX多模块并联系统均流优化研究

近年来，双向LLC-DCX在电源系统中得到了越来越广泛的应用。为应对系统功率等级的提升，多模块并联成为实现系统扩容的重要方法。然而，均流性能是LLC谐振变换器并联系统的设计难点，各模块微小的谐振参数差异即可引起较大的电流不均衡。该文根据双向LLC谐振变换器的增益特性，定量分析双向LLC-DCX的并联特性，提出一种通过优化谐振网络参数提升并联均流性能的方法。最后，搭建一套三模块双向LLC-DCX并联系统样机，实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于Freescale DSP的CAN总线通信系统设计

本文提出了一种利用DSP片内CAN控制器实现多机通信的解决方案,给出了详细的硬件和软件设计过程。由于采用DSP芯片内部的CAN控制器,从而使设计简化,减少了硬件开销。该方案在250W数字控制DC-DC通信电源并联系统中成功地完成了均流调节及相关控制,取得了良好的控制效果。     

大功率高频感应加热电源谐振逆变器并联扩容

大功率高频感应电源大多采用多个逆变器并联来提高整机的功率,针对大功率电源LC谐振逆变器与LLC谐振逆变器,对并联逆变器之间的均流情况与工作特性进行了理论、仿真研究与实验分析,并提出了相应的措施以实现并联逆变器之间的均流。     

交错并联LLC谐振变换器的磁集成均流特性

为了扩充容量,LLC谐振变换器多采用两相或多相交错并联结构,然而,由于交错并联LLC谐振变换器中各并联相的谐振元件参数(主要包括谐振电感和谐振电容)不可避免地存在偏差,使得各相LLC谐振变换器之间的电压增益不相等,导致各相电流不均衡。针对这一问题,该文提出一种180°交错并联LLC谐振变换器的磁集成均流方案,通过对各个并联相谐振电感进行磁集成,在不增加额外电路和不改变控制策略的情况下,实现各相LLC电路一次电流和负载电流的自动均衡,不但保持了LLC谐振变换器所固有的软开关特性,而且还提高了效率,并将谐振电感的数量由两个减少为一个。搭建了输出功率为1kW的两相交错并联磁集成LLC谐振变换器实验样机,验证了磁集成均流方案的有效性。     

单级式自动均流大功率LED驱动电源分析

Boost功率因数校正(PFC)电路与LLC谐振电路共用开关管,采用平衡电容解决大功率发光二极管(LED)驱动电源在多路半导体LED并联时的均流,实现单级式自动均流LED驱动电源方案,驱动电路结构简化,电路参数设计简单,仿真和实验结果验证了该驱动的有效性。