開關電源模塊并聯均流技術研究

徐彬　王磊

【摘 要】并聯均流技術作為分布式電源系統中的關鍵技術，能夠將多個電源模塊并聯工作，共同分擔電流，即實現均流。本文首先介紹幾種在開關電源模塊中常用的并聯均流方法及其優缺點；其次，對造成電源模塊不均流的原因進行了分析；最后，基于PID技術研究了數字并聯均流的方法，因其良好的靈活性、抗干擾性和控制精度在工程中得到了廣泛的應用。

【關鍵詞】并流均流方法；不均流原因分析；基于PID技術的并聯均流法

隨著科學技術的飛速發展，對電源功率的輸出要求越來越大，而由于單個電源的功率有限就成為了一個很大的問題。將多個電源模塊并聯可解決這個問題。開關電源并聯系統就是通過多個模塊來承擔負載輸出電流，即實現均流。將控制電路進行均流，調整對各模塊的輸出電壓，從而調整輸出電流，以達到均流的目的。

1 幾種常用的并流均流方法

在開關電源模塊并聯系統中，就系統輸出電流如何在系統各模塊中進行平均分配，涌現出了多種并聯均流方法。

1.1 輸出阻抗法

輸出阻抗法就是通過改變系統的輸出阻抗使并聯模塊達到均流的目的，它是一種最簡單的自動均流方法。優點：1）無需各模塊之間的控制線；2）模塊間的特性較好；缺點：1）電壓調整率低，均流不好實現；2）均流性能隨著系統的運行大幅下降。

1.2 主從設置法

先設置一個主模塊，主模塊與各并聯模塊的輸出電壓通過電壓控制器進行控制，使各個模塊被電流型內環控制，實現均流的效果。優點：各模塊的輸出特性能夠適當的進行調整，有利于實現均流。缺點：當主控電源出現故障時，整個系統將無法正常運行。

1.3 平均電流法

平均電流法要求通過一個電阻將各模塊的電流放大器輸出端接到公用母線上，稱為均流母線。平均電流法的均流效果雖然精確，但在實際運用中也存在著一些問題。當均流母線出現短路時，則連在公用母線上的各個模塊將不能工作，導致母線上的電壓下降，從而各模塊上的電壓也下降，最終會造成電源系統的故障。

1.4 最大電流法

將n個模塊并聯好，其中輸出電流最大的模塊將自動生成為主模塊，其余的則為從模塊，逐個整定電壓誤差。優點：基準電壓通過調整放大器來改變，自動均分電流。缺點：某些線路可能要限制電流的限值。

2 不均流原因分析

大功率器件的直流電流系統的主要供電方式是將開關電源的各模塊進行并聯。但是這在實際情況下也有不均流的現象發生，從而對系統的可靠性有所影響。為確保系統的穩定運行，已經提出了多種均流方法，如上文介紹的幾種常用的均流方法。但是這些均流方法各有各的優缺點，在實際應用中也存在不足。下面將對不均流的原因進行分析，為新的均流方法的研究提供理論依據。

在控制系統中，若系統各模塊并聯運行時，則其輸出電壓和電壓反饋值將是相等的。而造成運放的失調電壓值出現差異的原因是各模塊的初始值與反饋比例系數不相同，從而使控制器件的誤差信號不同。當給定的誤差信號為正時，輸出電流增加；反之，輸出電流減小。電壓調節器在系統穩態時正常工作，此時各模塊的誤差信號最多只有一個為零。由此可知，當模塊的誤差信號為零時就會出現不均流的情況。各模塊器件的差異是造成開關電源各模塊間不均流的原因，這種差異只能通過外部設備進行解決。而PID就是一種性能優良的調節器，能夠對模塊間的均流效果進行有效的控制。

3 基于PID技術的并聯均流法

基于PID技術的數字均流方法，均流控制法在PID的支持下能夠通過硬件語言進行實現，在控制系統中，能對各模塊的均流情況進行有效的控制。對輸出電流、電壓采樣，通過建立數學模型將得到的數據傳輸到控制器中，輸出電流和電壓由控制器接受并計算出平均值，同時比較各模塊間的輸出電壓和電流并進行有效的控制，從而對均流保持著高精度。其原理圖如圖1所示。

4 結語

本文介紹了開關電源各模塊的并聯均流的方法以及對不均流的原因進行了分析，據此提出了采用PID技術進行數字均流，其控制精度良好，抗干擾能力強，在實際應用中具有良好的優勢。隨著對均流技術研究的深入，均流技術的主要方向將以數字均流法為主。

【參考文獻】

[1]高玉峰，胡旭杰，陳濤，等.開關電源模塊并聯均流系統的研究[J].電源技術， 2011，35（2）：210-212.

[2]凌雁波.開關電源模塊并聯均流研究[J].科技展望，2016，26（23）.

[責任編輯：田吉捷]