直流均流輸出系統的均流控制裝置的製作方法

2024-03-10 03:59:15

專利名稱：直流均流輸出系統的均流控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及自動化控制技術，尤其是一種直流均流輸出系統的均流控制裝置。
背景技術：
在電力系統領域，直流均流輸出系統是指一條直流母線向多個負載提供電源，此時如果不對直流母線上的直流進行均流控制或者均流控制不準確，則可能造成提供給一個負載或者多個負載的電流過大，從而導致負載燒毀。直流均流輸入系統存在三種形式，當輸入電源為交流電源時交流電源通過AC/DC 變換器進行交流/直流變換，AC/DC變換器將變換後的直流輸出給均流控制裝置進行均流處理，並且均流控制裝置將直流均流提供給多個負載；為了維持整個系統的穩定，當輸入電源為直流電源時需要進行直流/直流變換，直流電源通過DC/DC變換器輸入至均流控制裝置，均流控制裝置將均流後的直流均流提供給多個負載。當然，在輸入電源為直流電源時， 直流電源也可以經由均流控制裝置均流後，將直流均流輸出給DC/DC變換器進行直流/直流變換。目前，常見的均流控制方法包括輸出阻抗法(即下垂法、斜率法)、主從設置法、平均值均流法和最大值均流法，其中輸出阻抗法是利用電流反饋調整各模塊的輸出阻抗或者直接改變模塊單元的輸出電阻，使外特性斜率趨於一致，以達到並聯模塊接近均流的目的， 這種方法為一種簡單的電流分配方法，其精度比較低；主從設置法中均流控制電路的各模塊之間必須有通信，使得系統比較複雜而且當主模塊失效時整個系統便不能再工作；平均值均流法是將並聯模塊的電流放大器的輸出端連接一個相同的電阻至一條公共母線上，並聯模塊的電流取平均值後，將平均電流值送給每個模塊，各模塊都以這個平均電流值為目標調節自己的輸出電流，從而達到均流的目的；最大值均流法和平均值均流法相似，區別在於每路電流通過一個二極體連接到一條公共母線上；平均值均流法和最大值均流法中如果均流公共母線發生短路或者在均流公共母線上的任何一個模塊出現故障時，將會使均流母線的電壓降低，從而使得各模塊的輸出電壓降低，甚至達到其下線值，引起整個系統發生故障。

發明內容
本發明的目的是提供一種直流均流輸出系統的均流控制裝置，通過構建RC均流控制電路，調整該RC均流控制電路中第一電容與第二電容之間電壓差的比值即可實現控制各均流控制電路輸出對應比例的直流均流，結構簡單、控制精度高並且各均流控制電路不相互關聯，穩定性高，易於維護，在一個總電源向多個負載提供電源時可以避免負載因供應電流過大而燒毀。為了實現上述目的，本發明提供了一種直流均流輸出系統的均流控制裝置，其特徵在於由N個均流控制電路(3)、一個第一電流採樣電路(I)、N個第二電流採樣電路(2) 和控制器(4)組成，N為大於I的整數，每一均流控制電路(3)分別連接有一個第二電流採
3樣電路(2)；
所述N個均流控制電路(3 )用於接收ー個總電流且每ー均流控制電路(3 )分別輸出一個直流均流，所述第一電流採樣電路(I)用於採集該N個均流控制電路(3)接收的總電流並發送給該控制器(4 )，且所述第ニ電流採樣電路(2 )用於採集對應均流控制電路(3 )輸出的直流均流並發送給該控制器(4)；
其中每ー均流控制電路(3)均包括濾波線圈、第二電阻(R2)、第一電容器(Cl)和第二電容器(C2)，其中該濾波線圈等效於串聯的電感(L)和第一電阻(R1)，該電感(L)的自由通過該第二電阻(R2)與接地的第一電容(Cl)連接，該第一電阻(Rl)的自由端與接地的第二電容器(C2 )連接，所述N個均流控制電路(3)中電感(L)的自由端用於接收ー個總電流，且每ー均流控制電路(3)中第一電阻(Rl)的自由端分別輸出ー個直流均流；
由於每ー均流控制電路(3)輸出的直流均流I表示為I= (Uci-Uc2) /R，其中Uci表示第一電容器(Cl)上的電壓值，Uc2表不第二電容器(C2)上的電壓值，R表不第一電阻(Rl)的電阻值，因此僅需調節各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)與第二電容器(C2)之間電壓差的比值即可保證每ー均流控制電路(3)按照比例需求輸出直流均流I ;
所述控制器(4)用於根據該N個均流控制電路(3)接收的總電流以及每ー均流控制電路(3)輸出的直流均流，分別調節各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)和第二電容器 (C2)的性能參數，其中該性能參數包括電容值和帶電量中至少ー個，從而調節各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)與第二電容器(C2)之間電壓差的比值，進而控制每一均流控制電路(3)按照比例需要輸出直流均流。每ー均流控制電路還包括ニ極管(D)，該電感(L)的自由端還連接ニ極管(D)的負極，且該ニ極管(D)的正極接地。每ー均流控制電路還包括與該電感(L)的自由端連接的開關器件(Q)，由該開關器件來控制總電流的輸入。該第一開關器件(Q)採用MOSFET管，其中該MOSFET管的漏極用於接收輸入電源， 源極連接該電感(L)的自由端且柵極連接該控制器，由該控制器控制該MOSFET管導通或者斷開。在各均流控制電路中該第一電阻(Rl)的電阻值相等。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的有益效果是
1、増加了濾波線圈、第二電阻、第一電容器和第二電容器，從而構建RC均流控制電路， 通過調整該RC均流控制電路中第一電容與第二電容之間電壓差的比值即可實現控制各均流控制電路輸出對應比例的直流均流，結構簡單、控制精度高並且各均流控制電路不相互關聯，穩定性高，易於維護，在一個總電源向多個負載提供電源時可以避免負載因供應電流過大而燒毀；
2、在RC均流控制電路中增加了ニ極管，由該ニ極管向第二電阻和第一電容提供積分電壓並具有防反的作用；
3、在RC均流控制電路中增加開關器件，由該開關器件來控制總電流的輸入；
4、各均流控制電路中濾波線圈的型號相同，使得各均流控制電路中第一電阻的電阻值相等，簡化了運算以及器件選型。


本發明將通過例子並參照附圖的方式說明，其中
圖I是本發明中該均流控制裝置的電路原理圖2是本發明中基於單路均流控制電路的均流控制裝置的電路圖3是本發明中基於兩路均流控制電路的均流控制裝置的電路圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求、摘要和附圖)中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。如圖I所示，該直流均流輸出系統的均流控制裝置包括由N個均流控制電路3、一個第一電流採樣電路1、N個第二電流採樣電路2和控制器4組成，N為大於I的整數，其中每一均流控制電路3分別連接有一個第二電流採樣電路2。該N個均流控制電路3用於接收一個總電流且每一均流控制電路3分別輸出一個直流均流，該第一電流採樣電路I用於採集該N個均流控制電路3接收的總電流並發送給控制器4，該第二電流採樣電路2用於採集對應均流控制電路3輸出的直流均流並發送給控制器4，該控制器4根據該N個均流控制電路3接收的總電流以及各均流控制電路3輸出的直流均流，控制各均流控制電路3按照比例需求輸出直流均流。如圖2所示，本發明中每一均流控制電路3均由開關器件Q、濾波線圈、第二電阻 R2、第一電容器Cl、第二電容器C2和二極體D組成，其中該濾波線圈等效於串聯的電感L和第一電阻Rl。電感L的自由端通過第二電阻R2與接地的第一電容器Cl連接，該電感L的自由端還連接二極體D的負極並且該二極體D的正極接地；該第一電阻Rl的自由端與接地的第二電容器C2連接。N個均流控制電路3中電感L的自由端通過開關器件Q用於接收一個總電流，且每一均流控制電路3中第一電阻Rl的自由端分別一個直流均流。在電感L、第一電阻R1、第二電阻R2、第一電容器Cl和第二電容C2組成的迴路中， 在總電流的作用下，由第二電阻R2和第一電容器Cl組成的支路以及第二電容C2上不通過電流通過，由電感L和第一電阻Rl組成的支路上通過電流且該電流即為該均流控制電路3 輸出的直流均流I。根據KVL (Kirhhoff』 s Voltage Law，基爾霍夫電壓定律)原理，在該迴路中Ua=I*R+ Ue2，從而可以獲得直流均流I= (Ua-Ue2)/R，其中Uci表示第一電容器Cl上的電壓值，Uc2表示第二電容器C2上的電壓值，R表示第一電阻Rl的電阻值，當濾波線圈選定時該第一電阻Rl的電阻值R保持不變，僅需調節各均流控制電路3中第一電容器Cl與第二電容器C2之間電壓差的比值即可保證每一均流控制電路3按照比例需求輸出直流均流。如圖2所示，本發明中該控制器4用於根據該N個均流控制電路3接收的總電流以及各均流控制電路3輸出的直流均流，分別調節各均流控制電路3中第一電容器Cl和第二電容器C2的性能參數，其中該性能參數包括電容值和帶電量中至少一個，從而調節各路均流控制電路3中第一電容器Cl與第二電容器C2之間電壓差的比值，進而控制各路均流控制電路3按照比例需求輸出直流電流。此外，控制器4還與開關器件連接，控制開關器件的導通或者斷開，從而控制總電流輸入至各均流控制電路。本發明中控制器採用PID控制方法， 由於PID控制方法和電流採樣電路為成熟的技木，因此本處不予累述。在本發明的第一實施例中，該開關器件Q選用MOSFET管，該MOSFET管的漏極用於接收ー個直流電流，源極連接電感L的自由端且柵極連接該控制器。應注意的是該開關器件Q還可以採用IGBT管、功率三極體及其他功率開關器件。為了簡化運算以及器件選型，本發明的實施例中每ー均流控制電路中選用規格相同的濾波線圈，此時可以視為濾波線圈的等效電阻第一電阻Rl的電阻值R相等。在本發明的第一實施例中，以兩路均流控制電路支路為例，如圖3所示，該第一均流控制電路支路由開關器件Q、第一濾波線圈、第二電阻R2、第一電容器Cl、第二電容器C2 和ニ極管D組成，該第二均流控制電路支路由開關器件Q』、第二濾波線圈、第二電阻R2』、第 ー電容器Cl』、第二電容器C2』和ニ極管D』組成，其中第一濾波線圈等效於串聯的電感L和第一電阻R1，且第二濾波線圈等效於串聯的電感L』和第一電阻R1』。電感L的自由端通過第二電阻R2與接地的第一電容器Cl連接，該電感L的自由端還連接ニ極管D的負極並且該ニ極管D的正極接地；該第一電阻Rl的自由端與接地的第二電容器C2連接。電感L』的自由端通過第二電阻R2』與接地的第一電容器Cl』連接，該電感L』的自由端還連接ニ極管 D』的負極並且該ニ極管D』的正極接地；該第一電阻R1』的自由端與接地的第二電容器C2』 連接。兩路均流控制電路中電感L、電感L』的自由端通過開關器件Q用於接收ー個總電流， 該第一電阻Rl的自由端用於輸出第一直流均流I且該第一電阻R1』的自由端用於輸出第二直流均流I』。該開關器件Q、第一電容器Cl、第二電容器C2、開關器件Q』、第一電容器Cl』和第 ニ電容器C2』均連接控制器，由控制器控制開關器件Q/開關器件Q』的導通或者斷開，並且由該控制器來調整上述四個電容器的電容值和帶電量中至少ー個，從而調整第一電容器Cl 與第二電容器C2之間電壓差A U= Ua-Uc2，以及第ー電容器Cl』與第二電容器C2』的電壓差A U，= Uci，-U。/ ,其中Uci表不第一電容器Cl上的電壓值，Uc2表不第二電容器C2上的電壓值，並且Ua』表不第一電容器Cl』上的電壓值，Uc/表不第二電容器C2』上的電壓值。 在本實施例中設定濾波線圈選用相同的型號，則上述第一電阻R1』與第一電阻R1』的電阻值相等，由於第一均流控制電路支路輸出的直流均流為I= A U /R且第二均流控制電路支路輸出的直流均流為I 』 = A U』 /R』，R =R』，控制器根據兩路均流控制電路接收的總電流以及分別輸出的直流均流I、I』，調整AU / AU』的比值即可控制兩路均流控制電路輸出的直流均流1/1』的比值，從而保證兩路均流控制電路按照比例需求輸出直流均流。本發明並不局限於前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特徵或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.一種直流均流輸出系統的均流控制裝置，其特徵在於由N個均流控制電路(3)、一個第一電流採樣電路(I)、N個第二電流採樣電路(2)和控制器(4)組成，N為大於I的整數，每一均流控制電路(3)分別連接有一個第二電流採樣電路(2)；所述N個均流控制電路(3 )用於接收一個總電流且每一均流控制電路(3 )分別輸出一個直流均流，所述第一電流採樣電路(I)用於採集該N個均流控制電路(3 )接收的總電流並發送給該控制器(4 )，且所述第二電流採樣電路(2 )用於採集對應均流控制電路(3 )輸出的直流均流並發送給該控制器(4)；其中每一均流控制電路(3)均包括濾波線圈、第二電阻(R2)、第一電容器(Cl)和第二電容器(C2)，其中該濾波線圈等效於串聯的電感(L)和第一電阻(R1)，該電感(L)的自由通過該第二電阻(R2)與接地的第一電容(Cl)連接，該第一電阻(Rl)的自由端與接地的第二電容器(C2)連接，所述N個均流控制電路(3)中電感(L)的自由端用於接收一個總電流，且每一均流控制電路(3)中第一電阻(Rl)的自由端分別輸出一個直流均流；由於每一均流控制電路(3)輸出的直流均流I表示為I= (Uci-Uc2) /R，其中Uci表示第一電容器(Cl)上的電壓值，Uc2表不第二電容器(C2)上的電壓值，R表不第一電阻(Rl)的電阻值，因此僅需調節各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)與第二電容器(C2)之間電壓差的比值即可保證每一均流控制電路(3)按照比例需求輸出直流均流I ;所述控制器(4)用於根據該N個均流控制電路(3)接收的總電流以及每一均流控制電路(3)輸出的直流均流，分別調節各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)和第二電容器 (C2)的性能參數，其中該性能參數包括電容值和帶電量中至少一個，從而調節各均流控制電路(3)中第一電容器(Cl)與第二電容器(C2)之間電壓差的比值，進而控制每一均流控制電路(3)按照比例需要輸出直流均流。
2.根據權利要求I所述的直流均流輸出系統的均流控制裝置，其特徵在於每一均流控制電路還包括二極體(D)，該電感(L)的自由端還連接二極體(D)的負極，且該二極體(D) 的正極接地。
3.根據權利要求I或2所述的直流均流輸出系統的均流控制裝置，其特徵在於每一均流控制電路還包括與該電感(L)的自由端連接的開關器件(Q)，由該開關器件來控制總電流的輸入。
4.根據權利要求3所述的直流均流輸出系統的均流控制裝置，其特徵在於該第一開關器件(Q)採用MOSFET管，其中該MOSFET管的漏極用於接收輸入電源，源極連接該電感 (L)的自由端且柵極連接該控制器，由該控制器控制該MOSFET管導通或者斷開。
5.根據權利要求I所述的直流均流輸出系統的均流控制裝置，其特徵在於在各均流控制電路中該第一電阻(Rl)的電阻值相等。
全文摘要
本發明公開了一種直流均流輸出系統的均流控制裝置，屬於電力系統領域。本發明中均流控制電路包括濾波線圈、第二電阻、第一電容器和第二電容器，其中該濾波線圈等效於串聯的電感和第一電阻；該電感的自由端用於輸入總電流並且通過該第二電阻與接地的第一電容連接，該第一電阻的自由端用於輸出該直流均流I並且與接地的第二電容器連接；控制器根據第一電流採集電路採集的總電流和第二電流採用電路採集的直流均流，通過調整各均流控制電路中第一電容器與第二電容器之間電壓差的比值來控制各均流控制電路按照比例需求輸出直流均流I。本發明的結構簡單、控制精度高並且各均流控制電路不相互關聯，穩定性高，易於維護。
文檔編號H02M3/06GK102594128SQ20121009655
公開日2012年7月18日 申請日期2012年4月5日 優先權日2012年4月5日
發明者唐林, 熊開蘭, 謝鋒, 鄭武強, 郭鋒, 陳柄燁 申請人:重慶安諧新能源技術有限公司