基于分布式控制的DC/DC变换器并联系统自动交错方案

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             较之传统的单电源供电而言,并联电源具有很多优点,如可实现大容量、高效率,能够达到较高的可靠性,能够根据需要配置成为冗余系统,能够实现电源的模块化等。而几个DC/DC模块并联运行时,如果能够实现各模块的交错运行,则可以减小总的电压和电流纹波幅值,提高纹波频率,从而提高输出电压电流的质量。对一台CCM模式运行的N模块并联电源系统而言,实现交错运行将使得系统的纹波幅值较之单模块大为减小,而纹波频率则提高N倍。 

             交错运行方案已被广泛采用于DC/DC并联电源系统中,不过现有方案多采用集中式控制,通过一个独立的控制模块产生一系列频率相同而相位差为2πPN的触发脉冲来驱动相应的变换器。这种方案优点是控制简单,但其缺点也显而易见,即该方案难以适应模块数目变化的情况。此外集中控制单元的采用也使得系统的可靠性极大地取决于控制单元的可靠性,提高了系统的运行风险。为了解决集中式控制的不足,有文献提出了一种基于交错线的自动交错控制方案,该方案采用分布式控制,能够适应模块数目变化的情况,而且分布式控制的采用也降低了系统由于集中式控制单元而带来的运行风险。较之传统的集中式控制方案而言,这种控制方案的优势是很明显的,但其缺点也很明显,那就是交错线的引入一方面使得系统的模块化无法真正实现,另一方面,交错线极易受到干扰,这使得系统的可靠性受到影响。 

            为了解决现有交错运行控制方案的缺点,本文研究了一种无交错线自动交错控制方案,这种方案采用分布式控制,而且不需要交错线,能够提高系统运行的可靠性,并且实现真正的模块化。 

            无交错线自动交错原理 

            基于无交错线自动交错控制方案的三模块并联系统的电路结构图如图1所示,其中主电路采用普通BUCK变换器。由于模块2、3的结构与模块1完全一样,故而简化之。 

            图1 三模块并联系统结构图 

             从图1可以看出,三个参与并联的模块只有输出端通过负载相互连接,此外模块之间再无其他连接线。在每个模块中,主电路向控制电路反馈输出电压、本模块输出电流以及本模块主电路主开关管的开关信号,而控制电路向主电路提供PWM控制信号来控制主电路主开关管的导通与关断。 

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