DC/DC变换器并联均流技术(三)
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3 其他均流法
有源法如外加控制器法、平均法和主从法,这些方法均需要均流母线,均流母线的存在对系统稳定性有影响且加大了控制回路的设计。解决的途径有2 种,一种是采用无均流线控制,另一种则是改善均流信号获取方法。
运用无均流线控制方法的并联电源系统中,各模块输出端并接在一起给负载供电,除了输入输出的连接线之外,模块之间没有连接线,且各个模块控制电路不需要连接线(即均流母线)。与有均流线的电路相比,这种控制方法简单。鉴于此,符赞宣等[24]提出了1种无均流线控制方法,它将参与并联的模块直接并联,通过输出端上叠加的高频交流信号来传递输出电流的信息,实现均流控制。实验证明这种均流控制方法有效,可以在模块之间没有连接线的情况下很好地实现均流,其控制电路图如图6.文献中介绍了1 种统一占空比法的控制策略,并应用在无需均流线的移相双半桥高频Boost变换器并联系统中,实验验证各模块可平均分配总输出电流。
另一种方法则是采用数字控制的手段,通过每个模块控制器间的通讯,进行各个控制量的信号传递,以代替原有的均流母线。此方法具有可编程、受环境影响少、需要的元器件少、采用相应软件可以实现复杂控制等优点。提出了1 种基于CAN总线的并联均流方案,该方案采用模拟电流内环,数字电压外环的双闭环控制模式;胡雪莲等[27]则将此方案成功应用于DC/DC通信电源并联系统中,且在电动汽车充电电源研究领域。李明[28]设计了基于CAN总线的软件均流方案,对以全桥硬开关变换器为主电路拓扑的充电电源模块进行均流控制,取得了较好的控制效果;罗伟伟等[29]基于此总线结构,设计了2 台特种电源实时并机系统上;Abu Qahouq等[30]则利用FPGA数字控制器对2个Buck电路进行并联均流实验。
为了获得更好的均流效果,随着各种非线性控制理论发展的日趋成熟,新的并联均流技术不断被提出,并付诸研究实践。如:在文献[31-32]中介绍了用模糊控制理论实现自动均流的应用技术;文献[33]中则介绍了1 种基于反步法的并联Buck 变换器的均流控制方法:文献[34-35]中设计了1 种基于滑模变结构状态观测器的混沌同步并联均流电路,研究了Boost 变换器的并联均流问题,对于m个Buck变换器并联模型;文献[36]中提出了协同控制方法。
4 结论与展望
所述并联均流技术及其控制方法已有部分得到应用,其中:外环调节联合最大电流法或平均电流法使用最为广泛;外环调节联合指定主从法在可靠性方面存在缺陷,不易实现均流;内环调节更适合用于多相交错并联的系统中,如内环调节联合平均电流法或指定主从法;双环调节主要应用于需要好的动态均流特性的场合。
目前,对均流效果的要求逐渐提高,特别是在一些应用特殊电源的场合,故研究均流特性对动态性能与稳定性的影响越加深入,其重点在均流环设计和系统稳定性方面。均流母线的存在对系统稳定性有影响,无均流线的均流方案日益受到重视,很多学者正致力于无均流线控制法研究。数字控制的引入简化了均流环的设计,利用数字控制器如单片机、DSP或ARM进行数字均流控制是一个重要的发展方向,而通过对主电路拓扑结构和连接方式改动也可达到均流的目的,电路结构与均流关系的研究有待深入。