DC-DC电源模块并联均流控制技术研究
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First of all, this paper briefly introduces some common methods of current-sharing control and their advantages and disadvantages, detailed introduces the basic circuit，structure and working principle of buck converter, and gives the waveform, main expression of the main circuit, parameter calculation, small signal model, made a buck converter to verify the conclusion and compensation design.Second,detailed introduces the improving average current sharing control methods and their advantages and disadvantages , and the last in the matlab simulation on the verification.
关键词：并联DC/DC变换器均流控制； 小信号分析； 平均电流自动均流法
RESEARCH ON THE CONTROL TECHNOLOGY OF THE PARALLELED DC/DC CONVERTER MODULES
Abstract
With the increasing demand of large power load and large current load，the important of research on paralleled power supply modules is increasing，while how to achieve the equilibration of output currents is the key technology of marking the modules work in parallel.as for the question,a method of current-sharing control is introduced，which is in condition that the approximate linearization small-signal models.
Key words：paralleled DC/DC converters；current-sharing control；
Small-signal model；the average current sharing controls.
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
随着科技的发展，电子设备往往需要大容量的直流电源供电，例如：巨型计算机系统需要5V、几百安培的电源供电：通讯用电源系统需要50V/2400A的电源供电；固态雷达发射机需要40V/1000A的稳定度高、纹波低且噪声小的电源供电；下一代的微处理器需要1.1V-1.8V/30A-50A的特种电源一电压调整模块供电等等。由于单个电源组件的功率容量毕竟是有限的，在需大容量供电的情况下，如果采用单个电源供电，该变换器势必要处理巨大的功率，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。并且一旦单个电源发生故障，则导致整个系统崩溃。而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新方向。并联电源系统中每个电源模块只处理较小的功率，解决了上述单个电源遇到的问题，而且还可以应用冗余技术，提高系统的可靠性。
摘 要
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。
总而言之，大功率负载需求和分布式电源系统的发展，使得开关电源并联控制技术研究的重要性日益增加。较之传统的单电源供电而言，并联电源系统具有很多优点，例如：可实现大电流、高效率，能够保证较高的可靠性，能够根据需要配置成冗余系统，能够实现电源容量的可扩充性，能够降低成本投入等等。然而，由于工艺水平的限制和误差的不可避免性，实际系统中参与并联的各个模块，它们彼此之间的参数或多或少都会有差异，这种差异只可以尽量缩小，却难以完全避免。此外，各个模块的参数还会随着时间和温度等外界因素的变化而发生变化，而这种由于外界因素而产生的各模块参数的差别可能要比模块本身固有的差别还要大的多。鉴于系统中参与并联的各个电源模块的特性无法做到完全一致，如果将各电源模块直接并联的话，势必很难保证各电源模块均匀分担负载电流，严重影响系统的稳定性和可靠性。因此，并联均流技术成为电源模块并联运行的一个研究热点与难点。
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。
1.2 并联均流控制
1.2.1 均流控制的必要性
DC/DC并联电源稳态输出直流电压，则单个模块的输出电流将直接决定于该模块的等效空载电压和输出电阻的大小，如此一来，参与并联的每个模块都可以等效为一个电压源（代表空载电压）和一个电阻（代表输出电阻）的串联，这种等效的Байду номын сангаас法可以为下面进一步研究DC/DC变换器并联时的电流分布情况提供便利。
关键词：并联DC/DC变换器均流控制； 小信号分析； 平均电流自动均流法
RESEARCH ON THE CONTROL TECHNOLOGY OF THE PARALLELED DC/DC CONVERTER MODULES
Abstract
With the increasing demand of large power load and large current load，the important of research on paralleled power supply modules is increasing，while how to achieve the equilibration of output currents is the key technology of marking the modules work in parallel.as for the question,a method of current-sharing control is introduced，which is in condition that the approximate linearization small-signal models.
Key words：paralleled DC/DC converters；current-sharing control；
Small-signal model；the average current sharing controls.
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景和意义
随着科技的发展，电子设备往往需要大容量的直流电源供电，例如：巨型计算机系统需要5V、几百安培的电源供电：通讯用电源系统需要50V/2400A的电源供电；固态雷达发射机需要40V/1000A的稳定度高、纹波低且噪声小的电源供电；下一代的微处理器需要1.1V-1.8V/30A-50A的特种电源一电压调整模块供电等等。由于单个电源组件的功率容量毕竟是有限的，在需大容量供电的情况下，如果采用单个电源供电，该变换器势必要处理巨大的功率，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。并且一旦单个电源发生故障，则导致整个系统崩溃。而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新方向。并联电源系统中每个电源模块只处理较小的功率，解决了上述单个电源遇到的问题，而且还可以应用冗余技术，提高系统的可靠性。
摘 要
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。
总而言之，大功率负载需求和分布式电源系统的发展，使得开关电源并联控制技术研究的重要性日益增加。较之传统的单电源供电而言，并联电源系统具有很多优点，例如：可实现大电流、高效率，能够保证较高的可靠性，能够根据需要配置成冗余系统，能够实现电源容量的可扩充性，能够降低成本投入等等。然而，由于工艺水平的限制和误差的不可避免性，实际系统中参与并联的各个模块，它们彼此之间的参数或多或少都会有差异，这种差异只可以尽量缩小，却难以完全避免。此外，各个模块的参数还会随着时间和温度等外界因素的变化而发生变化，而这种由于外界因素而产生的各模块参数的差别可能要比模块本身固有的差别还要大的多。鉴于系统中参与并联的各个电源模块的特性无法做到完全一致，如果将各电源模块直接并联的话，势必很难保证各电源模块均匀分担负载电流，严重影响系统的稳定性和可靠性。因此，并联均流技术成为电源模块并联运行的一个研究热点与难点。
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。
1.2 并联均流控制
1.2.1 均流控制的必要性
DC/DC并联电源稳态输出直流电压，则单个模块的输出电流将直接决定于该模块的等效空载电压和输出电阻的大小，如此一来，参与并联的每个模块都可以等效为一个电压源（代表空载电压）和一个电阻（代表输出电阻）的串联，这种等效的Байду номын сангаас法可以为下面进一步研究DC/DC变换器并联时的电流分布情况提供便利。