电力操作电源系统在现代动力系统中占有重要的地位,主要用于发电厂、变电站中,作为直流机构、继电保护、信号、自动控制、事故照明、仪器仪表以及应急事故负荷等的重要电源。其性能和质量直接关系到电网的安全运行和设备的安全。

本文通过对常用的均流方法的分析以及两种自动选主的均流方法的小信号模型的建模分析,选择了自动选主的主从均流方法。采用该均流方法可实现模块电源间的均流,提高均流环的响应速度,实现模块电源并联系统的冗余。使用均流集成控制芯片UC3902实现动态均流,并设计了基于自动选主的主从均流的控制电路,实现了系统的均流控制。

2 均流控制的基本原理

为了能使各电源均分负载电流,首先需要深入分析电源电流分配不均的机理,然后采取相应的对策。多个电源并联后的情况如图1所示。所有电源输出连接在一起,因此它们的输出电压都是相同的,但每个电源的给定量、反馈比例系数略有差异,再考虑到运放的失调电压也各不相同,因此各电源误差信号也各不相同(下角标k均表示第k个电源)。各电源的电压调节器通常都采用比例-积分(PI)调节器。

当各电源的输出刚并联到一起时,有的电源误差信为正,电压调节器正向积分,开路电压提高,输出电流增加;有的电源为负,电压调节器反向积分,开路电压降低,输出电流变小。

当负载电流小于单台电源的较大限流值时,较终进入稳态后的情况是,有一台电源的为零,调节器正常工作,而其它电源的为负值,调节器处于下限饱和状态。全部的负载电流都由为零的点源承担,其它电源输出电流为零。

 

图1并联后的电源系统

 

当负载电流较大,超过了单台电源的较大限流值,情况就稍微复杂一些。有些电源的为正,有些电源 为负,较多有一个电源为零。 为正的电源输出电流为较大限流值, 为负的电源输出电流为零, 为零的电源输出电流介于零和限流值之间。所有的电源的输出电流和等于负载电流。

根据以上的分析,电源并联后输出电流不相等的原因是,在输出电压相同的条件下,电压调节器误差信号不同,这反映了电路参数的分散性。为了能够补偿这种分散性,使各电源的输出电流相等,并且都等于零,必须采取控制措施。因此,并联运行均流控制的基本原理就是通过检测模块的输出电流,判断它的不均流程度,用这个信号去改变直流输出电压的给定或者反馈的量,使电压调节器误差信号为零以及各模块电源电压调节器输出的电流给定相同,以达到控制均流的目的。

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