冗余开关电源均流试验分析说课讲解

冗余开关电源均流试

验分析

冗余开关电源均流试验分析

摘要：随着数字仪控系统在工业行业应用的日益广泛，效率及可靠性更高的开关电源在数

字仪控系统设计中的应用也越来越多。针对数字仪控系统工程中开关电源的典型应用配电回

路，在电源扩容、电源冗余可靠性设计方面进行分析描述，同时结合试验分析由此设计而产生

的电源模块均流问题对配电回路可靠性的影响。关键词:开关电源；冗余；均流；可靠性；

数字仪控系统

随着数字仪控系统在工业行业的广泛应用，效率及可靠性更高的开关电源在数字仪控系

统设计中的应用也越来越多。采用单台电源供电，电源模块势必在处理巨大功率的同时，因电应力较大，而给功率器件的选择、开关频率和功率密度的提高带来困难。一旦单台电源发生故障，则导致整个系统崩溃，所以，对于使用多个小容量开关电源进行扩容及冗余技术的研究尤为重要。小容量多电源并联冗余的设计有效地解决了大容量单台电源集中使用缺少冗余保护机制的问题，随着大功率输出和分布式电源的出现，使电源模块并联技术得以迅速发展。模块输出间的直接并联运行必须考虑由于各个模块输出特性不一致而造成每个模块输出不均流的问题，以确保各个电源模块分担相等的负载功率[1-2] 。1电源冗余及扩容技术介绍[3]

仪控系统的冗余一般都是通过关键设备并联实现的，例如n取p系统中的二取一冗余方法、

三取二冗余方法、四取二冗余方法、二取二方法、n+m取n方法等。每种冗余方法的基本机理都是通过设备并联并辅以相应的决策机制来完成冗余设计的，高冗余机制系统在有设备发生

故障时，可以降级到低冗余机制运行。例如：当n+m冗余方法中出现p个设备同时故障时，可以降级到n+( m-p)方式运行。

在电源配电回路设计中，经常采用多组n+m电源模块组成冗余扩容电路对系统进行供电，例如采

用1+1型、3+3型等供电设计，通过使用具有相同参数特性的电源模块并联运行来达到配电回路的高可靠度，这样形成的分布式供电体系相对集中供电具有容量易扩充、使用灵活、便于维护、可配置形成冗余机制等优点。当某一组或几组电源出现故障无法正常工作时，由其他热备电源进行供电。在初始特性相同的电源模块运行一段时间以后，不可避免地会出现输出特性的差异，输出特性的变化将影响扩容冗余电源模块组的稳定运行，逐渐出现不同电源模块承担的负载功率不同的情况，长时间运行会导致各个电源模块所承受的电、热应力不同，使部分电源模块过早的损坏。因此，在电源冗余扩容系统设计中，必须根据所用电源的功率、可靠性以及系统所规定的最短平均无故障时间等参数考虑电源的搭配设计，同时制定相应的运行维护措施，确保电源作为仪控系统的能量来源能够安全、可靠、长期、稳定地运行。

典型电源组合示意图。

示。当单个电源低于其他时源时，试验数据如表2所示。(RL=196 mΩ)。

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