电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
模块电源的并联均流技术
主要内容
一，概述 二，常用并联均流技术 三，应用实例 四，注意事项
一，概述
为什么要并联？
扩容：满足大功率电源系统的负载功率要 求。 冗余：某一个单元电源损坏后整个电源系 统的输出还有足够的负载能力
提高电源系统的工作可靠性
一，概述
早期并联的方法：
功耗大 压降大 可能有环流
V s1 V s 2 V o1 V o 2 V o R2 Vo I o1 R1 R 2 RL Io 2 R 1 V o R1 R 2 RL
Io 2
I o1
Io
电压初始设定相等，外特性斜率不等
二，常用均流技术介绍
空载有环 流
V s1 V s 2 R1 R 2 R V s1 V o I o1 R Io 2 V s 2 V o R
电压初始设定不等，外特性斜率相等
二，常用均流技术介绍
外特性“软化”实现近似均流
Vo
Vo
Vo
Vo
V o
V o
O
I o 2 I o 2
I o 1
I o1
Io
O
I o 2 I o 2
I o 1 I o1
Io
改变斜率
二，常用均流技术介绍
“软化”实现：
串电阻，功耗大； 检测电流信号，控制驱动脉宽
A N G D 5 S A E D V HRA J 1 U0 31 R06 34 1 4 1 23 D0 35 B W6 T A 5L 1 2 1
IS V 5 1
9 1 0
L 34 R M2 D
L 34 R M2 D 1 3 1 8 R07 34
开关电源并联运行及其均流技术
开关电源并联运行及其均流技术摘要：大功率输出和分布式电源是电源技术发展的方向，这使得电源的并联均流技术成为一个研究热点。
为此，本文系统地分析和总结了目前电源并联均流技术原理、主要均流方法。
关键词：并联均流控制外特性模块1 引言大量电子设备，特别是计算机、通讯、空间站等的广泛应用，要求组建一个大容量、安全可靠、不间断供电的电源系统。
如果采用单台电源供电、该变换器势必处理巨大的功率、电应力大，给功率器件的选择、开关频率和功率密度的提高带来困难。
并且一旦单台电源发生故障，则导致整个系统崩溃。
采用多个电源模块并联运行，来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向。
并联系统中每个模块处理较小功率，解决了上述单台电源遇到的问题。
八十年代起，分布式电源供电方式成为电力电子学新的研究热点。
相对于传统的集中式供电，分布式电源利用多个中、小功率的电源模块并联来组建积木式的大功率电源系统。
在空间上各模块接近负载，供电质量高，通过改变并联模块的数量来满足不同功率的负载，设计灵活，每个模块承受较小电应力，开关频率可以达到兆赫级，从而提高了系统的功率密度。
对于多个模块并联运行电源系统的基本要求是[2]：一是输入电压或者负载发生变化时，保持输出电压稳定;二是控制各模块的输出电流，实现负载电流平均分配，均流动态响应良好。
为提高系统可靠性，并联系统应该具备以下特性：实现冗余。
当任意模块发生故障时，其余模块继续提供足够电能，整个电源系统不会崩溃;实现热拔插，电源系统真正意义上的不间断供电;均流方案无需外加均流控制单元;使用一条公共的低带宽均流总线来连接各模块单元。
式中N为并联模块数，Io为负载电流，ΔIomax为最大电流与最小电流之差。
正常情况下，各并联模块输出电阻是个恒值，输出电流不均衡主要是由于各模块输出电压不相等引起。
均流的实质即是通过均流控制电路，调整各模块的输出电压，从而调整输出电流，以达到电流均分的目的。
一般开关电源是一个电压型控制的闭环系统，均流的基本思想是采样各自输出电流信号，并把该信号引入控制环路中，来参与调整输出电压。
电路设计必看 CCM模块电源并联均流原理分析
电路设计必看CCM模块电源并联均流原理分析
提起CCM模式，相信很多工程师必然不会陌生。
在模块电源以及适配器等电子产品的设计过程中，一个很重要的环节就是要进行电感电流连续模式（CMM）下工作稳定性的检测。
今天我们将要进行的是CCM模块电源并联均流技术分析，看CCM工作模块是如何完成并联电路设置的。
在电路系统的设置中，我们可以看到，CCM电源模块可以等效为一个理想电压源和阻值很小的输出电阻串联而成的高性能电压源，其作用也与高性能电压源类似。
将两个CCM工作模块直接并联，其等效电路如图1所示。
如果每个模块参数相同，即理想电压源和输出电阻都相等，则每个模块均匀承担总输出电流亦即模块间自然实现均流。
图1 两模块并联等效电路
在完成CCM模块的并联连接后，我们就可以进行性能测试和曲线检测了。
下图中，图2为两个CCM工作模块直接并联输出特性曲线，通过曲线图我们可以看到其输出电阻值较小，这也就意味着理想电压源值较高的模块将输出大部分负载电流。
由此我们可以得出一个结论，那就是模块输出电阻越小，其输出特性斜率越大，并联后均流性能越差。
如图3所示，我们可以增大各并联模块输出电阻，使它们输出特性斜率减小。
通过这一方法，能够有效地改善并联均流性能，但同样的这一方法也会相应的造成系统效率下降，尤其在要求输出大电流场合，会使并联系统输出电压调节特性变差。
工程师在电路系统设计时应当及时注意以上问题，并采取相应的控制措施。
图2 两模块直接并联输出特性。
开关电源并联均流技术
开关电源并联均流技术开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。
随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。
目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。
1.主要用途开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。
2.开关电源并联均流技术在实际应用中，往往由于一台直流稳定电源的输出参数（如电压、电流、功率）不能满足要求，而满足这种参数要求的直流稳定电源，存在重新开发、设计、生产的过程，势必加大电源的成本、延长交货时间、影响工程进度。
因此在实用中往往采用模块化的构造方法，采用一定规格系列的模块式电源，按照一定的串联或并联方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。
但是电源输出参数的扩展，仅仅通过简单的串、并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。
不论电源模块是扩压还是扩流，均存在一个“均压”、“均流”的问题，而解决方法的不同，对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性都有很大的影响。
由于目前稳定电源输出扩流应用较多，本文仅讨论开关电源并联均流技术。
均流的主要任务是：（1）当负载变化时，每台电源的输出电压变化相同。
（2）使每台电源的输出电流按功率份额均摊。
提高系统可靠性方法（1）在电源并联扩流过程中，为了提高系统工作稳定性，可采用N＋m冗余的方法。
其中m表示冗余份数，m值越大，系统工作可靠性越高，但是系统成本也相应增加。
（2）采用均流技术保证系统正常工作。
在电源并联扩流中，应用较为广泛的办法是自动均流技术。
电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
1 概述
随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。
若采用多个电源模块并联供电，如图1所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N＋m冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。
图1 多个电源模块并联供电框图
但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。
这将使系统的稳定性降低，会给我们的生产和生活带来严重的后果，而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。
国外有资料表明，电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温（25℃）时的1/6。
因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。
本文从均流电路的拓扑结构出发，介绍几种传统的并联均流方案，对于其他均流方案（比如按热应力自动均流法），暂不做讨论。
对于文中提到的每一种均流方法，都做了详细的介绍，并结合简单电路图，讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。
在文章的最后部分，对并联均流的发展做了简单的展望。
2N＋m冗余结构的好处
采用N＋m冗余结构运行，可以提高系统稳定性。
开关电源并联系统的均流技术
开关电源并联系统的均流技术①谢勤岚 陈红(中南民族大学电子信息工程学院 武汉 430074) 陶秋生(武汉数字工程研究所 武汉 430074)摘 要针对目前有发展前途的开关电源并联系统,提出了开关电源并联的技术要求,简要分析了实现并联系统均流的基础原理,介绍了几种实现均流技术的方案。
关键词 开关电源 电源并联 均流技术1 引言由于大功率负载需求和分布式电源系统的发展,开关电源并联技术的重要性日益增加,并联系统中,每个变换器只处理较小功率,降低了应力;还可以应用冗余技术,提高系统可靠性。
但是并联的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系统的关键。
均流措施用以保证模块间电流应力和热应力的均匀分配,防止一台或多台模块运行在电流极限值(限流)状态。
因为并联运行的各个模块特性并不一致,外特性好(电压调整率小)的模块,可承担更多的电流,甚至过载,从而使某些外特性较差的模块运行于轻载,甚至基本上是空载运行。
其结果必然是分担电流多的模块,热应力大,降低了可靠性。
对若干个开关变换器模块并联的电源系统,基本要求是:①各模块承受的电流能自动平衡,实现均流;②为提高系统的可靠性,尽可能不增加外部均流控制的措施,并使均流与冗余技术结合;③当输入电压和/或负载电流变化时,应保持输出电压稳定,并且均流的瞬态响应好。
2 均流的基本原理与其它电源一样,开关变换器如图1所示的外特性(或称输出特性)V o=f(I o),R为开关变换器的输出阻抗,其中也包括这个开关变换器模块连接到负载的导线或电缆的电阻。
空载时,模块输出电压为V omax。
当电流变化量为△I时,负载电压变化量为△V,故得该模块的输出电阻为R=△V/△I.对模块来说,当电流增加了△I时,其输出电压降落了△V,因此,此式也代表开关电源的输出电压调整率。
由图1可见,开关变换器的负载电压V。
与负载电流I o的关系可用下式表达:V o=V omax-RI o.572003年第4期 舰船电子工程 ①收稿日期:2002年12月17日,修回日期:2003年3月3日图1 开关变换器的外特性 对两台相同容量,具有相同参数的开关变换器相互并联的情况,如图2,则有下式V ol =V omax -R 1I o1,V o2=V omax -R 2I o2图2 两台并联的开关变换器及外特性R 1、R 2分别为模块1及模块2的输出阻抗(包括电缆电阻)。
浅析开关电源并联系统自动均流技术
浅析开关电源并联系统自动均流技术随着我国人数逐渐增加，用电程度中也在逐渐提高。
在开关系统中，利用并联的方式进行供电，在一定程度上，能够为每户人口提供用电。
但是，在实际的使用中容易出现用电分配不均，并且在使用时，电压不稳定。
因此，论文通过对开关电源并联系统造成电流不均匀的原因进行分析，探究开关电源并联系统自动均流技术的有效方式。
此次研究的主要目的是为能够解决在电源并联系统中，电流分布不均问题，促进用户用电的安全以及用电稳定性。
【Abstract】With the increasing population of China，the degree of electricity consumption is also gradually improving. In the switching system，power is supplied in the mode of parallel，which can provide electricity to each household in a certain degree. However，in actual use，it is easy to have uneven distribution of electricity，and the voltage is unstable when in use. Therefore，through the analysis of the causes of the current inhomogeneity caused by the switching power supply parallel system，this paper probes into the effective way of automatic current-sharing technology in the switching power supply parallel system. The main purpose of this paper is to solve the problem of uneven distribution of current in power supply parallel system and to promote the safety and stability of power consumption.标签：开关电源;并联系统;自动均流技术1 引言电力系统在实际的应用中用电量不足时，可以利用开关电源将电源多个模块进行并联，从而解决供电不足或者输出功率较小的问题。
浅析开关电源模块并联均流方法
子
测
试
浅析开关 电源模 块并联均 流方法程 学院
７ １ ０ ０ ６ ５ ）
摘要 ： 随着高频 开关 电源技术 的不断发展 ， 大 功率直流 电源 系统 可 以用多 台开关 电源 模块并联 的方式实现 ， 于是各 电源模 块 之 间均 流技 术的重要性与 日俱增 。 本文在对开关 电源模 块并联运行时不均流 的原 因进行 分析， 还介 绍了现有 的开关 电源模块 并联运行 时常用 的几种均流 的方法 ， 总结了这 些方 法的优缺 点。 并指 出， 随着可编程控制器件在开关 电源模块控制系统中广泛 的应用 ， 基于可编程控制器的数 字均 流方 法也将 以其灵 活性 、 精确性 、 抗干扰能力强等各方面的优点将取代其他均流方法 关键词 ： 开 关 电源 ； 并联 ； 均 流
（ Ｘ ｉ ’ａ ｎ Ｓ ｈ ｉ ｙ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ７ １ ０ ０ ６ ５ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ， ｈ ｉ ｇ ｈ — ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｍ ａ ｄ ｅ ｕ ｐ ｂ ｙ ｍ ａ ｎ ｙ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｓ ，Ｓ Ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ — ｓ ｈ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｅ ａ ｃ ｈ ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ｍ ｏ ｄ ｅ ｌ ｉ Ｓ ｂ ｅ ｃ ｏ ｍ ｉ ｎ ｇ ｍ ｏ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ｍ ｏ ｒ ｅ ｉ ｍ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ，Ｔ ｈ ｉ Ｓ ｄ ｉ ｓ ｓ ｅ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｓ ｏ ｍ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ — ｓ ｈ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｂ ａ ｓ ｅ ｏ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｍ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ， ｓ ｕ ｍ ｍ ｉ ｎ ｇ ｕ ｐ ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｒ ｉ ｔ Ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｍ ｅ ｒ ｉ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ， ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｏ ｕ ｔ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ — ｓ ｈ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｍ ａ ｂ ｌ ｅ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ｗ ｉ １ １ ｒ ｅ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｘ ｉ ｔ ｅ ｄ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ．
并联均流
电源模块并联供电的冗余结构及均流田浩1，杨向宇1，张伟刚2，龚晟1，孙明1(1 华南理工大学电力学院雅达电源实验室，广东 广州 510640）(2 广州四方邦德实业有限公司，广东 广州 510656）摘要：介绍了将电源模块并联，并构成冗余结构进行供电的好处，讲述了几种传统的并联均流电路，讨论了各种方式下的工作过程及优缺点，并对均流技术的发展做了展望。
关键词：电源模块；并联；冗余；均流1 概述随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。
若采用多个电源模块并联供电，如图1所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N＋m冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。
图1 多个电源模块并联供电框图但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。
这将使系统的稳定性降低，会给我们的生产和生活带来严重的后果，而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。
国外有资料表明，电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温（25℃）时的1/6。
因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。
本文从均流电路的拓扑结构出发，介绍几种传统的并联均流方案，对于其他均流方案（比如按热应力自动均流法），暂不做讨论。
对于文中提到的每一种均流方法，都做了详细的介绍，并结合简单电路图，讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。
在文章的最后部分，对并联均流的发展做了简单的展望。
2 N＋m冗余结构的好处采用N＋m冗余结构运行，可以提高系统稳定性。
N＋m冗余结构，是指N＋ m个电源模块一起给系统供电。
这里N表示正常工作时电源模块的个数，m表示冗余模块个数。
m值越大，系统工作可靠性越高，但是系统成本也会相应增加。
DC-DC电源模块并联均流控制技术研究
随着大功率负载和大电流负载的需求，电源模块并联控制技术研究的越来越重要，而如何很好的实现并联电源模块间输出电流的平均分配成为并联技术的核心。针对这个问题，本文介绍了在并联变换器模块的简化、近似线性化的小信号数学模型下的均流方法。
论文简要介绍了常用的均流方法及其优缺点，对Buck变换器的基本电路结构和工作原理作了说明，给出了主电路的主要点的电压电流波形、主要关系式，然后计算出了各元件的参数，并基于这些参数建立了小信号模型，做了一个Buck变换器仿真对结论进行了验证以及补偿的设计。对平均电流自动均流法改进型及其优缺点，最后在matlab上进行了验证性仿真。
近年来，分布式电源供电方式成为电力电子学新的研究热点。相对于传统的集中式供电，分布式电源利用多个中、小功率的电源模块并联来组建积木式的大功率电源系统。在空间上各模块接近负载，供电质量高，通过改变并联模块的数量来满足不同功率的负载，设计灵活，每个模块承受较小的电应力，开关频率可以达到兆赫级，从而提高了系统的功率密度，分布式电源系统可方便地实现冗余，减少产品种类，便于标准化。
图1-4 主从设置法均流控制原理图
该均流法要求主从模块间必须有通讯联系，所以整个系统比较复杂。且如果主模块失效，则整个电源系统不能工作，因此可靠性取决于主模块，只能均流，不适用于构成冗余并联系统。电压环的工作频带宽，容易受外部噪声干扰。
1.3.3 平均电流自动均流法
这种方法要求并联的各个模块的电流放大器输出端各自通过一个相同阻值的电阻接到一条公用母线上，该母线称为均流母线，如图1-5所示
图1-5 平均电流自动均流法控制电路原理图
图中电压放大器输入为 ，反馈电压为Vf， 是基准电压Vr和均流控制电压Vc的综合，它与Vf进行比较放大后，产生电压误差Ve，控制调制器和驱动器。V1为电流放大器的输出信号，与模块的负载电流信号成比例，Vb为母线电压。当n=2，即两个模块并联时， 和 为模块1和模块2的电流信号，都经过阻值相同的电阻R接到母线上，因此当流入母线的电流为零时
电源冗余模块工作原理
电源冗余模块工作原理
电源冗余模块的工作原理是通过将多个电源模块并联连接，来提供冗余电源供电。
当其中一个电源模块失效或发生故障时，其他正常工作的电源模块会自动接管供电，确保系统的稳定和可靠运行。
具体的工作原理如下：
1. 多个电源模块通过并联连接，共享负载电流。
每个电源模块的输出电压保持相等。
2. 通过一个电源管理模块（power management module）或者一个控制器（controller）来监测各个电源模块的状态和运行情况。
3. 当一个电源模块失效或者输出电压异常时，电源管理模块或者控制器会检测到并发出故障信号。
4. 接收到故障信号的其他正常工作的电源模块会从备用电源或者其他电源模块的输出端提供电力，接管已故障电源模块的负载。
5. 当失效的电源模块恢复正常或被替换后，系统会自动切换回正常的工作模式，继续提供冗余电源供电。
电源冗余模块的工作原理保证了系统的高可用性和可靠性，即使其中一个电源模块发生故障，系统仍然能够正常运行，不会造成系统的宕机或中断。
电源并联系统的均流技术研究
ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｉ ａｌ Ａｐｐ ｌ ｉ ｃａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ａ ｎ ｄ Ｃｏ ｍ ｍｕｎ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｓ
自 动 化 技术 与 应 用 》 ２ ０ １ ３ 年 第３ ２ 卷 第ｏ ３ 期
电源并 联 系统 的均 流 技 术 研 究
黄天 辰 ， 郭 宇龙 ． 董士英 。 王 康
（ 军械工程学 院 ， 河北 石家庄 ０ ５ ０ ０ ０ ３ ） 拟控制均流方法的基础上 ， 引出数字化均流技术的原理 ， 并重点介绍 了一种基于单片机数字化均 流 的开 关电源并联 系统 。 并联系统的监控模块 以Ｓ ＴＣ ８ ９ Ｃ ５ ８ 单片机 为控 制核 ， 利用模数转换器Ｔ ＬＣ ２ ５ ４ ３ Ｘ ￣ 各单元模块及整个 系统 的电压 、 电流值实 时测量 ， 而软件根据所采集到 的信息调整数模转换器 Ｔ Ｌ Ｖ５ ６ １ ６ 的输 出电压 ， 从而实现均 流。 实践表 明 ， 数字化均流精度高且灵活性强 。
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｓ ｏ ｍｅ ｃ ｏ ｍｍ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｈ ａ ｒ ｉ ｎ ｇ ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ． Ｔｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ
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模块化直流电源并联均流控制方法分析
模块化直流电源并联均流控制方法分析利用多台中/小功率的电源并联，不仅可以达到负载功率要求，降低应力；而且还可以应用冗余技术，提高系统的可靠性。
为了使直流电源并联系统可靠工作，必须采取有效的均流控制措施，保证系统各模块近似均分负载电流。
标签：直流电源；并联均流；模块化1 模块化直流电源并联的优势为适应大功率供电系统负载安全性的考虑，开始对分布式电源系统进行初步研究。
传统的供电系统为提高供电的可靠性，每个负载需要备有两套完全一样的电源设备，其成本增加了一倍。
分布式电源系统利用新电源系统，可以通过利用较小的电功率的电路，通过连接组合成大功率的电源系统，进行分布电源系统的时候，要保证电源体系的独立性，并保证根据用户的实际要求提高电源使用的效率，使电源系统的体积、重量大为降低。
2 并联均流控制方法的介绍（1）输出阻抗法（droop法）并联的各模块的外特性呈下垂特性，负载越重，输出电压越低。
在并联时，外特性硬（内阻小）的模块输出电流大；外特性软的模块输出电流小。
输出阻抗法的思路是，设法将外特性硬（内阻小、斜率小）的外特性斜率调整得接近外特性软的模块，使得两个模块的电流分配接近均匀。
可以简单的理解成输出电流越大，模块输出电压会越低，这样两个模块并联在一起，原来输出电压高的模块，由于输出电流的增加，模块输出电压降低，自然就无法输出更多的电流，那么电流就由其余模块提供了。
（2）主从设置法就是说根据设置的电路版块，根据设置的模式，跟随设置的主要版块模式，从各个电流进行统一的分析，需要根据主模块的电流进行分析，保证电流的均流。
需要人为设置一个主模块，所有模块以该模块为参考，输出电流。
在对工作模式的作用下，设置单元分类，其中一个单元就是对工作电流的分配方式，保障其余单元电流的工作效果，实际上就是对原来的电压和电流之间的电流进行控制，也就是说电压控制的电流源。
这种均流方式最大的缺点就是，主模块是我们设计过程中指定的，如果工作过程中主模块发生问题，那么整套系统将瘫痪。
直流电源模块并联动态均流技术方法研究
直流电源模块并联动态均流技术方法研究
直流电源模块并联动态均流技术方法研究
直流电源模块并联动态均流技术的应用越来越多，能更好的提高负载
的稳定性和质量。
因此，直流电源模块并联动态均流技术的研究也变
得很重要和热门。
具体的直流电源模块并联动态均流技术方法研究如下：
第一步，首先，要对具体的应用要求进行深入分析，判断直流电源模
块并联动态均流技术在应用中能够起到什么作用，以及如何设计更合
理的动态均流控制策略，以达到最佳的系统效果。
第二步，确定直流电源模块的具体规格，根据系统要求确定模块的额
定功率，以及保证电源模块之间不会相互干扰的工作电压和频率，以
及电源模块能够保证系统运行稳定所必须的电流温度，等等。
第三步，针对模块的规格要求，计算其动态均流控制算法，其中包括
模块软件设计及算法调校，以及确定正确的参数进行系统测试，确保
动态均流模式能够正确工作，让所有直流电源模块的输出能够迅速转
换为系统要求的负载电流，并保持均衡输出。
第四步，当使用者配置完参数之后，将需要的信号连接到每个模块上，经过系统的测试和调试，确保动态均流模式可以正常工作，模块可以
根据指令实现正确的动态均流控制。
第五步，最后，就要考虑整体系统的可靠性，确保运行中的模块之间
没有过大的电流差异，以及在运行过程中能够及时发现和处理模块故
障，以保证系统有足够高的可靠性，能够在各种环境下正常运行。
通过以上五步，我们就可以完成直流电源模块并联动态均流技术的研究，实现对系统的控制和动态调整，从而提高系统的稳定性和质量，达到负载要求。
简单介绍并联开关电源的均流方法
简单介绍并联开关电源的均流方法简单介绍并联开关电源的均流方法LED开关电源技术 2010-08-12 17:12:32 阅读29 评论0 字号：大中小订阅大量电子设备，特别是计算机、通讯、空间站等的广泛应用，要求组建一个大功率、安全可靠、不间断供电的电源系统。
如果采用单台电源供电，该变换器势必处理巨大的功率、电应力大，给功率器件的选择、开关频率和功率密度的提供带来困难。
并且一旦单台电源发生故障，则导致整个系统崩溃。
采用多个电源模块运行，来提高大功率输出是电源技术发展的一个方向。
并联系统中每个模块处理较少功率，解决了上述单台电源遇到的问题。
在大功率DC／DC开关电源中，为了获得更大的功率，特别是为了得到大电流时，经常采用N个单元并联的方法。
多个单元并联具有高可靠性，并能实现电路模块标准化等优点。
然而在并联中遇到的主要问题就是电流不均，特别在加重负载时，会引起较为严重的后果。
普通的均流方法是采取独立的PWM控制器的各个模块，通过电流采样反馈到PWM控制器的引脚FB或者引脚COMP，即反馈运放的输入或者输出脚来凋节输出电压，从而达到均流的目的。
显然，电流采样是一个关键问题：用电阻采样，损耗比较大，电流放大后畸变比较大；用电流传感器成本高；用电流互感器采样不是很方便，州时会使电流失真。
一、一种新的电流采样方法如前所述，在均流系统中一些传统的电流采样力法都或多或少有些缺点。
而本文提出的这种新的电流采样力法，既简单方便，又没有损耗。
下面以图l所示的Buck电路为例，说明这种新的电流检测方法的原理和应用。
电流检测电路由一个简单的RC网络组成，没流过L的电流为iL，流过C的电流为ic，L两端的电压为vL，输出电压为vo上电压为vc，则有vL+iLR1+vo．=vc+icR (1)对式(1)在一个开关周期求平均值得式中：VL是电感上的电压在一个开关周期的平均值，显然VL=O；Vo为输出电压平均值；IL电感电流平均值，等于负载电流ILoad;Ic是电容在一个开关周期内充放电电流的平均值，显然Ic=0；R1为电感的等效串联电阻(ESR)。
直流稳压电源并联均流及实现
直流稳压电源并联均流及实现直流稳压电源并联均流及实现北京信息职业技术学院路秋生摘要本文介绍了直流稳压电源并联均流控制常用方法和工作原理、实现电路。
关键词均流、冗余、电源并联一、简介电源并联运行是电源产品模块化，大容量化的一个有效方法，是电源技术的发展方向之一，是实现组合大功率电源系统的关键。
目前由于半导体功率器件、磁性材料等原因，单个开关电源模块的最大输出功率只有几千瓦，但实际应用中往往需用几百千瓦以上的开关电源为系统供电，在大容量的程控交换机系统中这种情况是时常遇到的。
这可通过电源模块的并联运行实现。
通过直流稳压电源的并联运行可达到以下目的：1.1 扩展容量，实现大功率电源供电系统。
1.2 通过N+1，N+2冗余实现容错功能，带电热插拔，便于在不影响系统正常工作的情况下，对电源系统进行维护，实现供电系统的不间断供电。
二、直流稳压电源并联扩容的要求2.1 N+m（m表示电源系统冗余度）个电源模块并联扩容后，总电源系统的源电压效应，负载效应，瞬态响应等技术指标都应保持在系统所要求的技术指标范围内。
2.2 每个直流稳压电源模块单元具有输出自动均流功能。
2.3 采用冗余技术，当某个电源模块单元发生故障时，不影响整个电源系统的正常工作，电源系统应有足够的负载能力。
2.4 尽可能不改变电源模块单元的内部电路结构，确保电源系统的高可靠性。
2.5 对公共均流总线带宽要小，以降低电源系统噪声。
2.6 确保每个供电单元分担负载电流。
即通过并联均流应使整个电源系统像一个整体一样工作，同时通过并联均流技术使整个供电系统的性能得到优化。
三、常用的几种均流方法3.1 改变输出内阻法（外特性下垂法，改变输出斜率法）利用电流反馈，调节电源模块单元的输出阻抗，实现均流。
3.2 主/从法在并联运行的电源模块单元中，选定一个电源模块单元作为主电源模块，其余电源模块作为从电源模块。
主电源模块工作于电压源方式，而从电源模块工作于电流源方式，电流值可独立设置。
UPS逆变模块的Nm冗余并联结构和均流
UPS逆变模块的Nm冗余并联结构和均流0 引言随着国民经济的发展和用电设备的不断增加，对UPS容量的要求越来越大。
大容量的UPS有两种构成方式：一种是采用单台大容量UPS；另一种是在UPS单机内部采用功率模块N＋m冗余并联结构。
前者的缺点是成本高、体积重量大、运输安装困难、可靠性差，一旦出现故障将会引起供电瘫痪。
后者的好处是提高了供电的灵活性，可以将小功率模块的开关频率提高到MHz级，从而提高了模块的功率密度，使UPS的体积重量减小；并且减小了各模块的功率开关器件的电流应力，提高了UPS的可靠性；同时动态响应快，可以实现标准化，便于维修更换等。
N＋m冗余并联技术是专门为了提高UPS的可靠性和热维修〔也称作热插拔和热更换（hotplug-in）〕而采用的一种新技术。
所谓N＋m冗余并联，是指在一个UPS单机内部，采用N＋m个相同的电源模块（power supply units，简称PSU）并联组成UPS整机。
其中N代表向负载提供额定电流的模块个数，m代表冗余模块个数。
m越大USP的可靠性越高，但UPS的成本也越高。
在正常运行时UPS由N＋m个模块并联向负载供电，每个模块平均负担1/(N＋m)的负载电流，当其中某一个或k个（k≤m）模块故障时，就自行退出供电，而由剩下的N＋（m－k）个模块继续向负载提供100％的电流，从而保证了USP 的不间断供电。
1 N＋m冗余并联的可靠性、可用性及条件1.1 可靠性的提高由N＋m个小功率模块组成的冗余并联结构形式的UPS如图1和图2所示。
图1是采用n个整流模块、一组蓄电池和k个逆变模块组成的冗余并联结构形式，n可以等于k，也可以不等于k。
图2是采用n个整流模块、n组蓄电池和n个逆变模块组成的UPS模块冗余并联结构形式。
图3是采用单一大功率整流模块、一组蓄电池和一个大功率逆变模块组成的结构形式，是一般UPS常用的结构形式。
图1 n个整流模块和k个逆变模块组成的冗余并联式UPS图2 n个整流模块和n个蓄电池及n个逆变模块组成的冗余并联式UPS图3 单台大容量UPS的结构形式下面我们以图2所示的冗余并联结构为例，说明为什么冗余并联结构能够使可靠性得以提高。
并联逆变器的均流技术
图 ５ 共电压调节器逆变器并联运行的结构图
－ ６０ －
利用 ｓａｂｅｒ 软件对该系统进行仿真，分析器件参数对 均流效果的影响。仿真数据如下：主电路电源为 ５００Ｖ，输 出电压为 ２２０Ｖ，５０ＨＺ，ＫＶ＝１，ＫＩ＝０．７５， Ｖｒ＝２２０Ｖ，ＫＰ＝１２， 。
－ ５９ －
《
》２００５ 年第 ３ 期
一部分为负载电流分量，一部分为环流分量。负载电流分 量总是平衡的（在输出滤波器参数相同时），但环流分量的 存在使各逆变器输出的总电流不相同。由式（４）看出由于 ｒ 仅仅为线路阻抗，其值非常小，两台逆变电源输出电压矢 量在相位、幅值上有所差异时就会在各电源的输出端形成 较大的电流。这一电流大部分不经过负载而在电源之间形 成环流，环流较大时极易损坏逆变器，必须加以控制。
中图分类号： ＴＰ２１７
文献标识码： Ａ
文章编号： １６７２－ ０５４７（ ２００５） ０３－ ００５９－ ０３
１． 引言 逆变器并联运行可实现大容量供电和冗余供电，是当 今逆变技术发展的重要方向之一。多台逆变器并联实现扩 容可大大提高系统的灵活性，使电源系统的体积、重量大 为降低，同时其主开关器件的电流应力也可大大减少，从 根本上提高可靠性、降低成本和提高功率密度。由于逆变 电源模块并联运行组成的是交流电源供电系统，各模块输 出为交流信号，因而，它们之间的并联要比直流系统的并 联运行要复杂得多。要实现两台或多台逆变电源的并联运 行，不但要求它们的输出电压的幅值趋于相等，而且要求 输出电压信号的频率与相位严格一致，即： Ｖ１＝Ｖ２ ；ｆ１＝ｆ２ ；φ１＝φ２ 式中：Ｖ１ ，ｆ１， φ１ 分别为运行的逆变电源的输出电压幅 值、频率、相位； Ｖ２， ｆ２， φ２ 分别为待并的逆变电源的输出电压幅值、频 率、相位。 当各逆变电源的输出电压幅值相等、频率相等和相位 一致时电压差为零，并联工作为最理想状态。但是，在实际 的逆变电源并联系统中，由于电路参数的差异和负载的经 常的变化或由于控制系统的固有特性问题，各个逆变电源 之间的输出电压的瞬时值往往不可能完全相等，这样，势 必存在一定的电压差，从而在系统内部形成环流，而环流 对于各逆变电源的功率器件以及输出滤波器有一定的破 坏影响。因而，在逆变电源并联运行系统中，必须分析和解 决电压同步与均流控制问题。 ２． 环流产生原理 逆变电源并联系统中的环流是由于各逆变电源模块 的输出特性之间的差异所形成的。为简便起见，不妨设图 １ 所示的两台并联供电的逆变电源为相同的容量，它们在 静态下的输出电压 、为标准正弦，不考虑波形畸变的影 响，则由图 １ 可知：
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电源模块并联供电的冗余结构及均流技术摘要：介绍了将电源模块并联，并构成冗余结构进行供电的好处，讲述了几种传统的并联均流电路，讨论了各种方式下的工作过程及优缺点，并对均流技术的发展做了展望。
1 概述
随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。
若采用多个电源模块并联供电，如图1所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N＋m冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。
图1 多个电源模块并联供电框图
但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。
这将使系统的稳定性降低，会给我们的生产和生活带来严重的后果，而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。
国外有资料表明，电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温（25℃）时的1/6。
因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。
本文从均流电路的拓扑结构出发，介绍几种传统的并联均流方案，对于其他均流方案（比如按热应力自动均流法），暂不做讨论。
对于文中提到的每一种均流方法，都做了详细的介绍，并结合简单电路图，讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。
在文章的最后部分，对并联均流的发展做了简单的展望。
2 N＋m冗余结构的好处
采用N＋m冗余结构运行，可以提高系统稳定性。
N＋m冗余结构，是指N＋m个电源模块一起给系统供电。
这里N表示正常工作时电源模块的个数，m表示冗余模块个数。
m值越大，系统工作可靠性越高，但是系统成本也会相应增加。
在正常的工作情况下，由N个模块供电。
当其中某个或者某些模块发生故障时，它们就退出供电，而由m个模块中的一个或全部顶替，从而保证整个系统工作的持续性及稳定性。
以某个输出电流为100A的系统为例来说明冗余结构运行的好处，这里只讨论1＋1，2＋1，3＋1三种工作方式，如图2所示。
各电源模块的工作情况由K n的闭合情况决定。
(a) 1＋1
(b) 2＋1
(c) 3＋1
图2 三种冗余结构
如果采用1＋1冗余结构，即采用两个输出电流为100A的电源模块并联供电。
正常情况下只有一个模块工作，当它发生故障，退出工作时，另一个模块开始工作，系统仍然能正常运行。
如果采用2＋1冗余结构，即采用3个输出电流为50A的电源模块并联供电。
正常情况下只有两个模块工作，当其中之一发生故障，退出工作时，另一个模块开始工作，系统仍然能正常运行。
如果采用3＋1冗余结构，即采用4个输出电流为33A的电源模块并联供电，正常情况下只有3个模块工作，当其中之一发生故障，退出工作时，另一个模块开始工作，系统仍然能正常运行。
比较上面三种工作方式，采用2＋1这种方式最好，这是因为，1＋1方式中有一半的功率被闲置，而3＋1方式中使用元器件太多，成本过高，经济性不好。
3 几种传统的并联均流方案
3．1 下垂法
下垂法全称外特性下垂法，也叫做斜率控制法。
在并联电源模块系统中，各个电源模块是独立工作的。
每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。
在下垂法中，主要是利用电流反馈信号来调节各模块的输出阻抗，也就是调节V o=f(I o)的斜率，从而调节输出电流。
其工作原理图如图3所示。
图3 下垂法工作原理图
R i为任一并联模块输出电流I o的采样电阻，经电流放大产生电流反馈电压信号V i，V f为输出电压反馈，V r为V i与V f的和，V g为控制基准电压（5V），V e为误差电压。
当某一模块输出电流I o偏大时，电压与电流反馈合成信号V r=V i＋V f增大，与V g进行比较后，使V e减小，V e反馈回电源模块的控制部分，使该模块的输出电压I o下降，则I o减小，即V o=f(I o)外特性下调。
每个模块各自调整自己的输出电流，就可以实现各模块的并联均流。
这种方法的优点是简单，不需要外加专门的均流装置，属于开环控制。
缺点是调整精度不高，每个模块必须进行个别调整，如果并联的模块功率不同的话，容易出现模块间电流不平衡的现象。
3．2 主从电源法
主从电源法是将并联的多个电源模块中的一个作为主模块，其他模块跟随主模块工作。
具体工作过程是：主模块的工作电流与输出反馈信号进行比较，将差值信号反馈回各电源模块（包括主模块和从模块）的控制电路，从而调节各模块的输出电流大小。
如图4所示，设模块1为主模块，其输出电流的采样电压为V1，其他模块输出电流的采样电压为V n。
当某一模块输出电流偏大时，相应的V n增大，与V1比较，得到的V e n
减小，反馈给该模块的控制电路中，减小其输出电流，从而实现均流。
图4 主从电源法工作原理图
主从模块法的优点是不须外加专门的控制电路。
其缺点是，各个模块间需要有通信联系，连线比较复杂；其最大缺点是，一旦主模块出现故障，则整个电源系统将崩溃，所以，不能用于冗余结构中。
3．3 自动均流法和最大电流法
自动均流法也叫单线法，其工作原理是，将各电源模块都通过一个电流传感器及一个采样电阻接到一条均流母线上。
如图5所示，当输出达到均流时，输出电流I1为零。
反之，则电阻R上由于有电流I1流过，在其两端产生一个电压U ab，这个电压经过放大器A输出电压U c，它与基准电压U r比较后的ΔU，反馈回电源模块的控制部分，从而调节输出电流，最终实现均流。
图5 单线法工作原理图
自动均流法的优点是，电路简单，容易实现。
缺点是，如果有一个模块与均流总线短路，则系统就无法均流，而且单个模块限流也可能引起系统不稳定。
若将图5中的电阻用一个二极管代替，二极管正端接a，负端接b。
这样，N个并联的电源模块中，只有输出电流最大的那个模块的电流才能使与它连接的二极管导通，从而均流总线电压就等于该模块的输出电压，其他模块则以均流总线上的电压为基准，来调节各自的输出电流，从而实现均流。
如果单纯以二极管来代替采样电阻，则由于二极管本身有正向压降存在，所以，主模块的均流精度会降低，而从模块不受影响。
这里可以用图6所示的缓冲器来代替，从而提高均流精度。
图6 缓冲器电路
采用这种均流方式，参与均流的N个电源模块，以输出电流最大的为基准，这个最大电流模块是随机的，这种均流方法也叫做“民主均流法”。
由于最大均流单元工作于主控状态，别的单元工作于被控状态，所以，也把这种方法叫做“自动主从均流法”。
美国Unitrode公司开发的UC3907系列集成均流控制芯片就是采用这种工作方式。
UC3907芯片使多个并联在一起的电源模块分别承担总负载电流的一部分，并且所承担的负载电流大小相等。
通过监测每个模块的电流，电流均衡母线确定哪个并联模块的输出电流最高，并把它定为主模块，再根据主模块的电流调节其他模块的输出电流，从而实现均流。
3.4 外部控制器法
外部控制器法就是在各并联电源模块之外，加一个专门进行并联均流控制的外部模块，如图7所示。
图7 外部控制法工作原理图
每个模块的输出电流采样，转化为电压信号，与给定的电压V cc进行比较，所得差值输入到各电源模块的控制部分，这样就可以实现各模块输出电流的并联均流。
这种工作方式，需要外加专门控制器，加大了投资，而且控制器与个电源模块要进行多路连接，连线较复杂，但是均流效果非常好，各模块输出电流基本相等。
4 电源并联均流技术发展的现状及未来展望
目前使用较多的并联均流技术是主从控制法，而美国Unitrode公司以最大电流法为基础开发出的UC3907系列芯片，由于其简单的结构，强大的功能，而获得了广泛的应用。
其详细参数及工作过程，可参阅文献[6]。
由于单片机及DSP技术的迅速发展，有人用它们来控制并联的电源模块均流，效果很好。
不过由于芯片造价较高，而且自身A/D及D/A精度不够，若想得到理想的参数，还须外加专门的A/D及D/A芯片，故还未普及使用。