一种Buck变换器并联均流系统的设计

Telecom Power Technology
研制开发
变换器并联均流系统的设计
宋　伟，李昊远，张元科，徐浩东，韩　猛
电气与控制工程学院，黑龙江
变换器因其结构简单、体积小、成本低的优点，在中小功率领域获得了广泛应用。

特别是在航天等特殊
电源系统下，要扩大电源容量可采用并联均流技术。

因此，设计了一种
方法，利用逻辑控制器监测各模块的输出电压和电流，比较各输出电压和电流，调制各模块的
基于整个数字控制均流方法的原理，对整个系统进行硬件结构设计和软件部分分析。

最后，对整个并联均流系统进行了实
验测试，实验结果验证了整个并联均流系统具有高动态性能和可靠性。

Buck；并联均流；数字控制；逻辑控制器
Design of a Buck Converter Parallel Current Sharing System
LI Hao-yuan，ZHANG Yuan-ke，XU Hao-dong
Institute of Electrical and Control Engineering，Heilongjiang University of Science and Technology
150000，China）
widely used in the field of
图1　数字逻辑控制均流法电路原理图
2　硬件电路设计
以2路Buck变换器为例，对Buck变换器模块系
统进行均流设计，系统控制原理如图2所示。

对系统
进行电压和电流检测，以2个Buck模块的电流为内环，
采用PID模糊控制方式对2个Buck模块进行控制，使
个Buck模块的电流能够通过PID模糊控制方式按照
定比进行均流[3]。

通过采集模块总的输出电压，将输
出电压与基准电压进行比较，使整个系统的输出电压
稳定在一个恒定值，从而保证均流系统的稳定。

3　软件部分
系统中，软件的主要作用是完成命令输入、输出
采样、软件过流保护和结果显示等功能，主程序流程
如图3所示。

图3　主程序流程图
为监控模块的软件控制流程。

为保护系统的正常运行，对整个并联均流系统进行监控处理。

当出现故障时，整个控制单元会自动中断，以达到保护设备的目的[4]。

图4　监控模块的软件控制流程图
4　实验测试
利用仿真软件仿真测试电路的各个模块，对输入电压进行扰动测试，突增输入电压设为2～34 V，突减输入电压设为2～14 V。

测得相同输入电压扰动下，4种不同均流方法下的输出电压的变化和恢复到稳定所需的时间。

系统的扰动性能指标数据如表
表1　4种不同均流方法下的扰动性能指标数据表均流方法
最大动态电压/mV恢复时间
突增U in突减U in突增U
输出阻抗法37.00112.50978
主从设置法19.6026.60439
平均电流法7.4624.65400
双环模糊PID 5.5012.57325
由表1可知，在输入电压扰动的情况下，
同均流方法下，系统所具有的动态性能是不同的。

在双环模糊PID方法控制下，系统电压波动的幅度最小，且恢复到稳定所需的时间最短。

实验数据说明，
数字控制均流系统具备输出电压稳定、恢复速度快和均流精度高的优点，能进一步提高并联均流系统的动态性能和可靠性。

5　结　论
通过对Buck变换器并联均流系统的研究，分析数字均流方式和双闭环控制系统，并进行了实验测试。

实验结果证明：数字控制均流方法可以达到很好的均流效果；当参数摄动或负载扰动时，设计的系统能保持良好的动态和稳态特性，具有控制灵活、响应快和适应性强的优点，实现了高精度和高鲁棒性控制，具有一定的自适应能力和智能水平。

参考文献：
[1]孙成龙.DC/DC航天用模块电源并联均流技术研究
哈尔滨：哈尔滨工业大学，2014.
[2]张伊凡，王乐浅.析开关电源模块并联均流方法
子测试，2013，（3）：6.
[3]张军明，谢小高，吴新科，等.DC/DC模块有源均流技
术研究[J].中国电机工程学报，2015，（
[4]Rajagopalan J，Xing K，Guo Y，et al.Modeling and
Dynamic Analysis of Paralleled DC/DC Converters with Master-slaveCurrent Sharing Control[C]
Electronics Conference & Exposition IEEE，
图2　系统控制原理图。