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      科普知識
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      模塊電源

      模塊電源中并聯均流有何優缺點

      發布日期:2022-10-09 點擊率:77

      【導讀】通常模塊電源并聯要解決的首要問題就是均流問題。均流以保證模塊間電流應力和熱應力的均勻分配,防止一臺或多臺模塊運行在電流極限狀態。因為并聯運行的各模塊特性并不一致,外特性好的可能承擔更多的電流,甚至過載;而外特性差的運行在輕載,甚至空載。

        

      通常模塊電源并聯要解決的首要問題就是均流問題。均流以保證模塊間電流應力和熱應力的均勻分配,防止一臺或多臺模塊運行在電流極限狀態。因為并聯運行的各模塊特性并不一致,外特性好的可能承擔更多的電流,甚至過載;而外特性差的運行在輕載,甚至空載。這樣不均勻的電流使得熱應力大,降低了可靠性。實驗證明,電子元器件溫升從 25 度上升到 50 度時,其壽命僅為 25 度時的 1/6。

       

      隨著模塊電源市場日趨成熟,一些低電壓輸入超大功率的模塊電源越來越受到客戶的青睞,但是在一些低壓大功率場合中,單臺模塊電源是無法滿足負載功率要求的,于是就需要考慮并聯。利用多臺中 / 小功率的電源并聯,不僅可以達到負載功率要求,降低應力;而且還可以應用冗余技術,提高系統的可靠性。實驗證明,兩臺并聯系統的故障率遠小于單臺電源的故障率,因此多臺的情況下,系統的可靠性將顯著增強。

       

      因此,對若干個開關變換器模塊并聯的電源系統,其要求是:

       

      1) 各模塊承受的電流能自動平衡,實現均流

       

      2) 為提高系統的可調性,盡可能不增加外部均流控制的措施,并使均流與冗余技術結合

       

      3) 當輸入電壓和 / 或負載電流變化時,應保持輸出電壓穩定,并且均流的瞬態響應好。

       

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      常見的均流方法有:

       

      1、 輸出阻抗法(下垂法,電壓調整率法)

       

      并聯的各模塊的外特性呈下垂特性,負載越重,輸出電壓越低。在并聯時,外特性硬(內阻小)的模塊輸出電流大;外特性軟的模塊輸出電流小。輸出阻抗法的思路是,設法將外特性硬(內阻小、斜率小)的外特性斜率調整得接近外特性軟的模塊,使得兩個模塊的電流分配接近均勻。

       

      2、 主從設置法

       

      主從設置法即是認為選定一個模塊作為主模塊(Master Module),其余模塊作為從模塊(Slave Module)。用主模塊的電壓調節器來控制其余并聯模塊的電壓調整值,所有并聯模塊內部具有電流型內環控制。由于各從模塊電流按同一基準電流調制(主模塊的電壓誤差轉換成的基準電流),從而與主模塊電流一致,實現均流。

       

      主從設置法的主要缺點:

       

      1) 主從模塊之間必須有通訊聯系,使系統復雜

       

      2) 若主模塊失效,整個系統將不能工作,不適用與冗余并聯系統

       

      3) 電壓環的帶寬大,容易受外界干擾

       

      3、 平均電流自動均流法

       

      用均流母線來連接所有電源模塊輸出電流取樣電壓的輸出端,均流母線上的電壓由所有并聯電源模塊系統取樣電壓,經各電源模塊的均流電阻所提供。通俗地說,即是均流母線的電壓為各模塊電流信(以電壓呈現)的平均值,然后各模塊的電流信號(以電壓呈現)再與均流信號比較,得到補償量用來進行控制。

       

      平均電流自動均流法可以精確均流。但是,當連接在母線上的某一個模塊不工作時,將導致母線平均值降低,電壓下調,到達下線時出現故障。

       

      4、 最大電流法自動均流

       

      又稱“民主均流法”,該法與主從設置法相似,區別在于主模塊是不固定的,系統中電流最大的模塊自動作為主模塊工作。

       

      5、 熱應力自動均流法

       

      該法按每個模塊的電流和溫度(即熱應力)自動均流。系統中仍以各模塊電流平均值得到均流母線作為比較參考,各模塊的電流信號再與均流母線作比較得到誤差,進而補償控制。(目前不太明白與前面的平均電流法的區別)

       

      6、 外加均流控制器

       

      應用此法時,每個模塊的控制電路中都需要加一個特殊的均流控制器,用以檢測并聯各模塊電流不均衡情況,調整控制信號,從而實現均流。但是均流控制器的引入增加了系統的復雜性,若設計不正確,可能使系統不穩定。

       

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