冗余开关电源均流试验分析说课讲解
一种实用的开关电源均流线路资料
一种实用的开关电源均流线路马利军，尹斌（河海大学电气工程学院，南京，210098）摘要：本文主要讨论了开关电源模块中的平均值自动均流法的原理，并在此基础上提出了一种改进思路及其实际的均流线路，做了相关实验，验证电路的可行性。
关键词：平均值自动均流法、开关电源、均流线路在电源的实际使用过程中，各种负载对于供电的可靠性要求不同，当单台电源不能提供负载的全部容量的时，就需要多个电源模块并联使用，以提高电源的容量和运行的可靠性。
通常的使用方式是并联运行或者并联冗余运行，其原理就是将 N 个电源模块并联使用提供负载的全部容量或大于负载的全部容量。
在实际的使用过程并不是简单的把各个电源并联使用就可以让电源平均承担功率。
这是由于电源各自参数的分散性，使得每个电源的开路电压和内阻均会存在差异，通常开关电源的内阻都非常小，因此开路电压很小的差异就会导致各电源的输出电流有较大的差异，这种状态会导致各个电源的寿命衰减不一致，达不到电源的可靠性和稳定性的要求，这就要求在电源并联使用过程中使用均流技术[1]。
常用的均流方法有：输出阻抗法（又称下垂（Droop）法）、主从设置法、平均电流自动均流法、热应力自动均流法、外加控制器均流法和最大电流自动均流法。
本文主要分析平均值自动均流方式以及在实际使用中的改进方式。
1、平均值电流自动均流方式[2][3]图 1.平均电流自动均流法原理图平均电流自动均流方法是建立在数学模拟电路（平均值电路）的基础上，因而不需要外部控制器，用单一总线连接所有电源模块就可以。
如图1：每个电源模块的负载电流经电流检测和放大为与负载电流成比例的电压信号Vi，各模块的Vi与均流母线的电压V相比较，b其中V为n 个电源模块的电流信号的平均值，改变电流误差放大器产生电流误差信号Ve，b叠加电源的给定电压信号Vr以调节电源电压的基准Vr' ，调整后的电压基准Vr' 与模块的反-1-馈电压 Vf 相比较产生电压误差信号，以达到控制电源 PWM 及驱动电路的目的，从而改变模块的输出电压，调节输出电流，实现模块间的负载电流的均分。
基于开关电源并联均流问题的分析
基于开关电源并联均流问题的分析作者：佘国君来源：《科技资讯》2017年第28期摘要：开关电源具有效率高、尺寸小等优点，在交转直供电系统中应用广泛。
然而随着输出功率的持续增加，如果仅单个大功率开关电源供电，那么一旦出现故障就会带来不可预测的损失，因此，出现了使用几个小功率开关电源并联使用的新模式。
本文就对其中的并联均流这一重要问题进行分析。
关键词：开关电源并联运行均流分析中图分类号：TM44 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（a）-0034-02开关电源体积小、效率高，在交转直供电系统中应用广泛。
为弥补单个开关电源无法断电、功率不足等缺点，可以采用几个开关电源并联使用。
并联均流供电技术可较好地实现高可靠性运行和大功率均匀供电，但要满足如下要求。
（1）整个直流供电系统的外部特性在线电压或者负载变化时要保持输出电压稳定。
（2）为减少均流失败的因素，各个供电模块之间要实现自动负载均流，简化外部的控制。
（3）一个供电模块发生故障时，其他模块要能提供充分的电流容量，以维持整个系统正常工作。
（4）实现好的负载均流瞬态响应；用低阻抗带宽均流母线连接所有功率模块。
上述为附加要求。
开关电源并联使用的示意图和端口特性如图1、图2所示。
图1中的R1和R2为单个开关电源分别的输出总电阻，其中包含了输出端导线的电阻。
在阻性负载情况下，输出电压和输出电流呈现线性关系，电压变化量和电流变化量的比值就是输出总电阻。
由于存在内阻，结合图1和图2可列出两条支路的端口特性表达式分别为式（1）和（2）：由式（5）（6）可知单个开关电源的输出电流与输出电阻，负载输出电压有关，故为了实现开关电源的并联均流运行需要关注下述两点。
（1）在开关电源的设计过程中，需要尽量采用参数一致的电子元件，PCB布局和走线均要做到对称，减少对外参数的不对称。
（2）可以采用反馈控制的方法，通过负反馈解决两路输出外特性差异，从而让两路参数实现一致。
开关电源的并联运行及其数字均流技术
Ａｂ ｔａ ｔ：Ａ ｓ ａ ｔｅ ｐｔｔ ｍ ｐ ｏ ｅ ｔ ｅ ｒ ｌ ｂｉｉｙ ａ ａ ｔｔ ｌ ｒ ｎｔｃ ｐ ｃｔ ｆｐ ｓｒ ｃ ｎ ａ ｔ ｍ ｏ ｉ ｒቤተ መጻሕፍቲ ባይዱｖ ｈ ｅ ｉ ｌｔ ｎｄ ｆ ｕｌ ｏ ｅ ａ ａ ａ ｉｙ ｏ ｏｗ ｅ ｕ ａ ｒ ｓ ｐｐｌ ｙ — ｙ ｓ ｓ
维普资讯
第 １ ５卷 第 １ 期 ２０ ０ ６年 ３月
淮海工学院学报（ 自然科学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨ ａ ｈ ｉＩ ｓｉｕ ｅ ｏ ｃ ｎ １ ｇ （ ｔ ｒ１ ｃｅ ｃ ｓＥ ｉ ｏ ） ｏ ｒ ａ ｕ ｉ ａ ｎ ｔｔ ｔ ｆＴｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｎａ ｕ ａ Ｓ ｉ ｅ ｄｔ ｎ ｏ ｎ ｉ
Ｖｏｌ １ Ｎｏ．１ ｜５
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文 章 编 号 ： ６ ２６ ８ （ ０ ６ ０ —０ ９ ０ １ ７ — ６ ５ ２ ０ ） １０ ２ — ４
开 关 电源 的并 联 运 行 及 其 数 字 均 流 技 术
张 天 芳
（ 州 理 工 大 学 电 气 与 信 息 工 程 学 院 ， 肃 兰 州 ７ ０ ５ ） 兰 甘 ３０ ０
摘 要 ： 为提 高电源 系统 的可靠性 和 冗余 能力 ， 首先 分析 了电 源 的并联 特 性 及 均流 的 一般 原 理 ， 又
详 细分 析 了几种 电源 并联均 流 的控制 方案 ， 并在 分析 直 流 开关 电 源模 拟量 控 制 均 流技 术 原 理及 特
点 的 基 础 上 ， 出 了 以 双 ＤＳ 为 控 制 核 心 ， 于 ＣＡＮ 总 线 的 数 字 均 流 技 术 方 案 ， 现 了数 字 均 流 提 Ｐ 基 实
ｇ ｏｄ ｅ ｆ ｃ ｎ ａ ｔ ｌｐｒ ｃ ｉｅ ｏ ｆ ｅ ｔ ｉ ｃ ｕａ ａ ｔｃ ． Ｋｅ ｒ ｓ： ｓ ｉｃ ｎｇ ｐ ｗ ｅ ｕｐ ｙ； ｃ ｒ ｎ ｈ ｒ ｙ ｗｏ ｄ ｗ ｔ ｈｉ ｏ ｒ ｓ ｐｌ ｕｒ ｅ ｔ ｓ ａ ｅ； ｄｉ ｔ ｌ ｃ ｎｔ ｏ ； ａ ａ ｏ ｏｎ ｒ ； ＣＡ Ｎ ｓ； ｇｉａ ｏ ｒ ｌ ｎ ｌ ｇ ｃ ｔ ｏｌ ｂｕ ｆ ｃ ｄ ｂ １ ｎｃ ｄ Ｃｌｒ ｎ ｏｒ ｅ ａ ａ ｅ １ ｅ ｔ ｒ
浅析开关电源模块并联均流方法
浅析开关电源模块并联均流方法张伊凡; 王乐【期刊名称】《《电子测试》》【年(卷),期】2013(000)005【总页数】3页(P34-35,41)【关键词】开关电源; 并联; 均流【作者】张伊凡; 王乐【作者单位】西安石油大学电子工程学院 710065【正文语种】中文1 引言随着我国工业生产中对大功率电源系统需求的不断增加和开关电源模块化的发展趋势，以及半导体功率器件和磁性材料等方面的因素对单片开关电源输出功率的限制，开关电源模块往往需要并联成电源系统运行，这样既可以增加电源容量，也可以提高电源系统供电的可靠性。
但在实际应用中，由于各电源模块之间的差异，并联运行时会出现电源系统中各模块输出不均流的现象，进而引起电流应力和热应力的不均匀分配，影响电源模块的使用寿命和可靠性[4]。
所以并联均流技术成了实现组合大功率电源系统的关键。
2 电源模块不均流的原因分析从电源模块的控制系统来看，所有的电源模块并联运行，则输出电压U0都相等，也就是电压反馈值都相等，但是每个模块的给定量Ugi和反馈比例系数Kfi都有差异，运算放大器的失调电压也不同，所以给控制器件的误差信号也不相同，使有些误差信号为正的模块，电压调节器正向积分，输出电流增加；有些误差信号为负的模块，电压调节器反向积分，输出电流减小。
当系统进入稳态以后，最多有一个模块的误差为零，电压调节器正常工作。
所以负载电流都要由误差为零的模块承担，就出现了电流不平衡的现象。
另外，电源模块外特性的差异也是不均流的原因，如图1中两个电源模块并联运行，输出电压分别是U1和U2，电流分别为I1和 I2，内阻分别为 R1和 R2，母线电压为 UO，其输出特性见式（1）、（2）[5]。
由式（1）、（2）可以看出，不均流的原因是输出电压和等效内阻不一致。
图1 两模块并联运行原理图所以，各电源模块之间不均流的根本原因是由于电源模块中各器件的差异引起的，只能通过增加外部设备或控制部件的方法来解决，其主要思想就是增加一个均流母线，通过均流母线传递均流信号，或者根据电源的热应力来调节负载电流的分配，防止一台或多台模块运行在电流极限状态。
基于CAN总线的开关电源并联运行的均流
基于CAN总线的开关电源并联运行的均流摘要：本文介绍了开关电源并联运行时的一种均流方法，通过控制器之间的CAN通信来传递控制信息，就能实现均流控制。
电源的控制部分以DSP 的TMS320LF2407A为核心构成，通过DSP控制器之间的CAN通信和相应的算法实现电源并联时的均流运行。
文章最后通过实验验证了该方法的正确性，其效果良好。
关键词：开关电源；均流；数字信号处理器；CAN总线1．前言与传统的相控整流电源相比，开关电源具有效率高、体积小、重量轻、功率因数高等优点，目前开关电源已经被广泛应用于各种工业。
本文设计并开发了一种新型的开关电源，每台电源的额定输出为12V/1000A；可以实现多台电源并联运行，输出更大的电流，以满足工业的实际需要，最多可16台电源并联运行，而采用多机并联运行有许多优点：1）输出功率可以扩展，易于安装维护；2）可以实现功率冗余，提高系统可靠性；3）每台电源只处理较小的功率，降低了电力电子器件的电流应力；4）能够降低损耗。
对电源并联运行的基本要求是[1]：1）并联的各台电源电流能自动平衡，实现均流；2）为提高系统的可靠性，尽可能地不增加外部均流控制措施；3）当输入电压或负载电流变化时，应保持输出电压的稳定，并使均流的瞬态响应好。
电源并联运行时，应使负载电流在电源间平均分配，称为均流。
均流的目的是保证各电源之间电流应力和热应力均匀分配，防止一台或多台电源运行在电流极限值状态，而另外的电源轻载运行，甚至空载运行，由此将导致分担电流多的电源热应力大，寿命下降，降低可靠性[3]。
并联运行的电流不均衡度是并联均流控制的最重要指标之一，其定义为[1]：（1）式中S：表示电流不均衡度：表示第k个电源所承担的电流；：表示第k个电源的额定输出电流；：表示并联系统的负载电流；：表示并联的电源数量。
目前关于开关电源的并联运行控制，出现了多种均流方法，如外特性下垂法、主从均流法、自动均流法、民主均流法等[4-5]。
自-用开关电源并联运行实现仪表24V冗余电源的可靠性问题
仪表24V N+M并联冗余电源的可靠性问题【背景】2009年１2月,我在代表中国石化集团公司总部对某（天津石化、镇海炼化100万吨/年）乙烯工程进行质量检查时,发现各装置仪表24Ｖ电源是应用模块化开关电源并联运行实现Ｎ＋M（其中,N表示向负载提供额定电流需要的模块个数、M表示系统冗余模块个数，本次检查中的N和M相等、在2~５之间)冗余的,各开关电源模块间没有通讯线或均流母线等联系,仅在输出端设计了“解偶二极管”，以防止某一或某些开关电源输出电压较低或短路时成为其它电源的负载,其电路原理如图1所示。
查阅该开关电源技术说明书，其电压/电流的特性如图2所示。
PSU 1 PSU 2 ……PSU n+m R0负载图1 仪表24V并联电源原理图图2 开关电源电压/电流特性曲线【问题】用模块化开关电源实现Ｎ＋M并联冗余仪表２4Ｖ电源,目前尚无国家标准支持，石化行业标准《石油化工仪表供电设计规范》ＳH/Ｔ308２-2０03第５.３.4条只有简单要求，不能足以判定N＋M并联冗余仪表24V电源的可靠性。
签于仪表24V电源直接涉及化工石油装置安全运行的重要性,本人与(中国石化)业内最具权威性的工程设计单位（中国石化工程公司的副总、自动化仪表总工林融）就上述电源运行中可能存在的各模块的均流、可靠性等问题进行了沟通,据(林总)介绍他们也曾经设计过类似的电源装置，在使用不到一年的时间里,因部分开关电源模块过热、使用寿命短、可靠性低的问题，致使整个化工石油装置安全运行存在质量隐患，他们重新对仪表负荷进行了组合、分配,构建了较成熟的多个1+１冗余仪表24V电源,使用情况较好。
为什么会发生实际使用中N＋M（N、M大于1）比１+1并联冗余仪表24V电源的可靠性低、出现与冗余可靠性模型计算结果相反的结论呢？本人在工程质量检查讲评会上，从冗余可提高设备可靠性理论的限制条件、电源各模块间均流技术对电子线路的要求二个方面进行如下分析。
【评析】随着化工石油装置大型化及其自动化程度的提高，控制系统需要组建一个大容量、安全可靠的仪表2４Ｖ电源系统。
一种电源系统冗余设计方案及其功能测试的方法
一种电源系统冗余设计方案及其功能测试的方法
尹鑫;姚万业
【期刊名称】《工业控制计算机》
【年(卷),期】2012(25)11
【摘要】以某核电厂的核岛三废处理控制系统(KSN)设计为例,介绍了其电源系统的冗余与容错技术及其测试方法.由于电源系统承担了向各种控制设备提供工作电源的任务,一旦电源发生故障,将使整个系统瘫痪,造成严重后果.因此,KSN系统对电源系统采用了冗余设计,从而提高了系统的可靠性,降低了部件的失效率,提高了整个系统的平均无故障时间(MTBF).要达到以上的效果,必须通过测试对其冗余功能进行验证.通过在其功能测试过程中的研究,得出了一种思路清晰、测试内容覆盖面广的测试方法,具有一定的使用推广价值.
【总页数】3页(P116-117,119)
【作者】尹鑫;姚万业
【作者单位】华北电力大学控制与计算机工程学院,河北保定071003;华北电力大学控制与计算机工程学院,河北保定071003
【正文语种】中文
【相关文献】
1.多重转换:冗余电源系统电流限制的一种新方法 [J], Roger Chan;Alan Hastings
2.一种基于铷原子钟的频率基准源冗余设计方案浅析 [J], 张守中;赵瑞青
3.一种加速器用高压电源系统设计方案 [J], 史平君
4.一种地铁BAS系统PLC热备冗余功能设计方案的优化与实现 [J], 高明
5.一种基于铷原子钟的频率基准源冗余设计方案浅析 [J], 张守中[1];赵瑞青[1]因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
冗余电源设计原理
优点：
（1）：瞬时期间有较稳定的均流效果 （2）：精确的输出电压调整率。
缺点：
提高模块化的困难
冗余开关电源均流设计方案及线路分析
B、按均流误差讯号方式分： （1）、平均电流法：
工作特点： • 利用电阻将每一部电源模块输出电流平均，此平均电流讯号提供给每 一部电源模块作为共同电流参考命令。 优点：
（1）：系统较稳定且均流准确度高 （2）：均流控制抗噪声免疫力佳。
优点：
（1）：系统有较佳的故障容忍度 （2）：易扩充及实现模块化。
缺点：
（1）：瞬时时电流分配较差 （2）：均流控制易发生错误
(3)：均流排抗噪声能力差。
冗余开关电源均流设计方案及线路分析
五、自动主仆法CS-BUS相互干扰在线路上的改进： A、机台CS-BUS相互干扰原因分析：
当仆模块的电流增加超越主模块时，其主、仆的角色将会互换，但是如果每个模块的电流太接近的话将会造成角色互 换的动作太过于频繁而产生输出电流低频振荡。
4、缺点：
（1）：较差的负载调整能力 （2）：在不同负载需求下均流效果比较差
冗余开关电源均流设计方案及线路分析
四、主动均流法： 1、架构方框图：
2、原理特征：
• 机台间能获得彼此间输出电流的信息，而其输出电流的信息传递的管道称为均流母线(Currintsharing bus, CS_Bus)。这个均流母线的功用是提供一电流参考讯号，使得每一个并联的模块能够根 据此电流参考讯号来调整本身的控制讯号，最后使负载电流能平均分散到每一部并联的模块。
4、主动均流法的分类： A、按控制架构分： （1）、外回路调整架构：
工作特点：
每一个电源模块本身已经有一个电流回路当作是内回路用来改善系统的动态响应以及稳定度， 另外，有一个电压外回路来调整模块的输出电压。使用外回路并联电源模块，只需在每一 个电源模块电压回路外，加入一个响应较慢的均流回路利用模块的输出电流的误差来调整 外部电压回路的参考值，此调整动作将持续到负载电流被平均分配至每一个模块为止。
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 ．
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。
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。
开关电源并联均流技术
（b）图4
见图4（a）、（b），图中△Imax=△UOImax/△Uslope，内阻RO=△UO/△IO当单元输出电流IO1增加时，IO1在电流检测电阻RS上的压降增加，致使A1输出电压增加，与单元电压反馈信号Uf叠加后送至A2反相输入端，经A2放大后输出Ur变负，利用这个Ur电压控制单元输出电流，从而实现均流。由图4（b）可以看出：当典型值△UO=±0.1％,△Uslope=±2％,则△Imax=0.05Imax,即调整精度为5％。这种调节精度对大多数调节系统来说是能接受的。（2）改变单元输出内阻法（斜率法）特点·小电流时均流效果较差，这点可从公式△Imax=0.05Imax看出。·大电流时均流效果较好。·对电压源来说，内阻RO（斜率）应越小越好，但是这种均流方法利用改变RO来实现均流，降低了电源输出的负载特性，即以牺牲电路的技术指标来实现均流。·随着微处理器技术的发展，这种方法很容易实现程控，从而实现比较理想的均流控制特性。4．2主/从控制法（Master/Slave）（1）工作框图见图5，在这种工作方式下用n个单元，其中一个单元（主控单元）工作在电压源（CV）方式，其余n－1个单元工作于电流源（CC）方式，利用来自输出电流的误差电压△U来实现均流控制。它实际上是由电压环（外环）和电流环（内环）构成电流控制型的双环控制，或说成是电压控制的电流源。（2）主要特点·一旦主控单元出现故障则整个系统崩溃。
图8
强迫均流依赖监控模块，如果监控模块失效，则无法均流，这一点使用时应注意。在强迫均流中，每个监控系统监控的模块数可达100个，参数设置好后（即使模块电压相差较大，如1伏或更大）不需任何调整，均流精度高于2.5％,负载响应快（在几百ms内），无振荡现象。5小结本文主要讨论了6种常用的均流技术。其中改变单元输出内阻法（斜率法）和最大电流自动均流法、强迫均流法应用较广，并且已有现成的集成控制芯片。同时，随着微处理技术的迅速发展，整个系统可采用智能总线结构，从而实现均流冗余控制、故障检测、故障信息显示等功能，就会使均流效果更理想、使用界面更友好、更方便。
冗余电源设计原理
3、电压下降法与主动均流比较：
• 电压下降法虽然比较简单、容易达成，不过是属于被动的并联方式，且其均流准确度和 电压调整率无法同时具备。主动均流技术虽然比电压下降法复杂，不过确可以改善电压 下降法的缺点，而且可以同时具备高均流准确度和高电压调整率，也是目前最常采用的 并联方式。
冗余开关电源均流设计方案及线路分析
优点：
（1）：均流准确度高 （2）：系统与输出电压较稳定。
缺点：
• 故障容许能力不佳，假如主模块故障 的话将会使得均流排上的电流讯号变 为零，结果会让其它的从模块会无法 接受均流相应。
冗余开关电源均流设计方案及线路分析
（3）、自动主仆法：
工作特点：
• 利用二极管将输出电流最高的电源模块之输出电流，做为其它电源模块之共同电 流参考命令，其它电源模块会相应其命令使自身电流更接近最高的电源模块之输 出电流。
4、缺点：
（1）：较差的负载调整能力 （2）：在不同负载需求下均流效果比较差
冗余开关电源均流设计方案及线路分析
四、主动均流法： 1、架构方框图：
2、原理特征：
• 机台间能获得彼此间输出电流的信息，而其输出电流的信息传递的管道称为均流母线(Currintsharing bus, CS_Bus)。这个均流母线的功用是提供一电流参考讯号，使得每一个并联的模块能够根 据此电流参考讯号来调整本身的控制讯号，最后使负载电流能平均分散到每一部并联的模块。
优点：
（1）：系统有较佳的故障容忍度 （2）：易扩充及实现模块化。
缺点：
（1）：瞬时时电流分配较差 （2）：均流控制易发生错误
(3)：均流排抗噪声能力差。
冗余开关电源均流设计方案及线路分析
五、自动主仆法CS-BUS相互干扰在线路上的改进： A、机台CS-BUS相互干扰原因分析：
冗余开关电源均流试验分析
冗余开关电源均流试验分析冗余开关电源（Redundant Switching Power Supply）是指在一组电源系统中，系统能够通过切换电源模块来实现能量供应的不间断。
当其中一个模块出现故障时，其他模块可以接管其功能，从而保证系统的持续运行。
为了确保冗余开关电源的可靠性和稳定性，需要进行均流试验来评估电源模块的性能。
首先，进行冗余开关电源的均流试验前，需要准备好测试设备和工具。
包括电源模块、负载箱或负载电阻、电压表、电流表、连接线等。
接下来，进行均流试验的步骤如下：1.对冗余开关电源进行电气参数测量，包括输入电压范围、输出电压范围、输出电流范围、功率因数等。
2.将电源模块连接到负载箱或负载电阻上，并将模块之间的通信线连接好。
3.设定并保持所有电源模块的输出电压和输出电流在额定值。
4.使用电流表测量每个电源模块的输出电流，并记录下来。
5.通过比较每个电源模块的输出电流，评估电流分配的均匀性。
如果电流分配相对均衡，则表示冗余开关电源的均流性能良好。
在分析冗余开关电源均流试验结果时，需要注意以下几点：1.对于多模块冗余开关电源，应关注电流分配的差异，以及是否超过了设定的阈值。
如果一些模块的输出电流明显超过其他模块，则可能存在负载不均衡的问题，需要进一步调整和优化。
2.还应考虑电源模块之间的通信性能。
冗余开关电源通常通过模块间的通信线进行数据交换和同步操作。
因此，在均流试验中，还需要观察通信线是否正常工作，是否存在数据传输错误和时序问题。
3.要特别关注电源模块的热量分布。
由于冗余开关电源一般采用模块化设计，电源模块之间的热量分布可能不均匀。
如果一些模块的温度明显高于其他模块，则可能存在散热不良的问题，需要采取相应的散热措施。
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。
开关电源冗余方式探索
Telecom Power Technology供电技术开关电源冗余方式探索宪，张旭，李前，孟庆鹏（中国移动通信集团北京有限公司，北京随着通信业务的不断发展，直流设备的应用范围日益广泛。
开关电源因其稳定高效的特点，大量应用在成为通信行业中最具代表性的直流供电设备。
目前开关电源的备份普遍采用模块冗余形式，但开关电源的进线来源单一，成为其维护过程的薄弱环节，同时给割接改造工作带来挑战。
文章针对开关电源备份方式进行探索，寻求更安全可靠的方案。
Research on Redundancy Mode of Switching Power SupplyZHANG Xu，LI Qian，MENG Qing-pengChina Mobile Communications Group Beijing Co.，Ltd.With the continuous development of communication services DC equipment is widely used. Due toswitching power supply is widely used in various DC power supply systems，and has become the most representative DC power supply equipment in the communication industry. At present楼层低压配电系统开关柜开关电源迸线柜整流柜蓄电池组1蓄电池组2输出柜1直流负载输出柜2图1 开关电源常见冗余方式-08-09宪（1994-），男，北京人，本科，主要从事动力运行维护工作。
2020年9月第37卷增刊1Telecom Power TechnologyＳｅｐ． ２０２０，Ｖｏｌ． ３７ Ｎｏ． Ｓ１ 张 宪，等：开关电源冗余方式探索场争取时间。
维修人员抵达现场后若无法立刻恢复进线侧故障，则可手动切换至冷备进线柜供电模式，开关电源负载整体转换至另一套楼层低压配电系统，为维修工作提供充足的时间保障。
1+1冗余供电电源模块的热仿真分析
1+1冗余供电电源模块的热仿真分析摘要：冗余供电结构能有效地避免电源子系统可能发生的任何故障，以高度的容错性来提高供电的可靠性。
本文对1+1冗余供电电源模块的热仿真分析方法进行了研究，建立了热仿真模型，对电源模块的散热情况进行仿真分析，通过点温测试的方法，得到关键器件点温度测试结果，论证热仿真分析的有效性。
关键词：冗余供电；电源模块；热仿真分析；温度测试。
Thermal simulation analysis of 1+1 redundant power supply modulesWen Wen，Zhao Liang，Zhou Yao，Dong Jin Xi，Zhang Ya Ni，Yang LongAbstract:In this paper，the thermal simulation analysis method of 1+1 redundant power supply power module is studied，the thermal simulation model is established，the heat dissipation of the power module is simulated and analyzed，the point temperature test results of key components are obtained through the point temperature test method，and the effectiveness of thermal simulation analysis is demonstrated.Keywords:Redundant power supply，Power supply module，Thermal simulation analysis，The temperature test。
1.引言近些年来，我国电力电子技术飞速发展，用来给设备提供电能的电源在计算机、军事、航天、医疗等关系到国家安全和国计民生的领域得到广泛应用[1]。
冗余电源详解
冗余电源详解冗余电源是用于服务器中的一种电源，是由两个完全一样的电源组成，由芯片控制电源进行负载均衡，当一个电源出现故障时，另一个电源马上可以接管其工作，在更换电源后，又是两个电源协同工作。
冗余电源是为了实现服务器系统的高可用性。
除了服务器之外，磁盘阵列系统应用也非常广泛。
电源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份、并联均流的N+1备份、冗余热备份等方式。
容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，这对提高可靠性意义不大。
冗余冷备份是指电源由多个功能相同的模块组成，正常时由其中一个供电，当其故障时，备份模块立刻启动投入工作。
这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔，容易造成电压豁口。
并联均流的N+1备份方式是指电源由多个相同单元组成，各单元通过或门二极管并联在一起，由各单元同时向设备供电。
这种方案在1个电源故障时不会影响负载供电，但负载端短路时容易波及所有单元。
冗余热备份是指电源由多个单元组成，并且同时工作，但只由其中一个向设备供电，其他空载。
主电源故障时备份电源可以立即投入，输出电压波动很小。
对于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统，如基站通信设备、*设备、服务器等，往往需要高可靠的电源供应。
冗余电源设计是其中的关键部分，在高可用系统中起着重要作用。
冗余电源一般配置2个以上电源。
当1个电源出现故障时，其他电源可以立刻投入，不中断设备的正常运行。
这类似于UPS电源的工作原理：当市电断电时由电池顶替供电。
冗余电源与UPS的区别主要是由不同的电源同时供电,而UPS则是一个电源供电另一个则随时备用，有需要时自动切换。
传统冗余电源接法传统的冗余电源设计方案是由2 个或多个电源通过分别连接二极管阳极，以或门的方式并联输出至电源总线上。
如图1 所示。
可以让1 个电源单独工作，也可以让多个电源同时工作。
当其中1 个电源出现故障时，由于二极管的单向导通特性，不会影响电源总线的输出。
图1 传统冗余电源方案在实际的冗余电源系统中，一般电流都比较大，可达几十A。
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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)。
仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2。