开关电源并联运行及其均流技术
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2020-10-26
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开关电源并联运行及其均流技术开关电源并联运行及其均流技术
大功率输出和分布式电源是电源技术发展的方向，这使得电源的并联均流技术成为一个研究热点。为此，本文
系统地分析和总结了目前电源并联均流技术原理、主要均流方法。
1 引言引言
大量电子设备，特别是计算机、通讯、空间站等的广泛应用，要求组建一个大容量、安全可靠、不间断供电的电源系统。
如果采用单台电源供电、该变换器势必处理巨大的功率、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。并且一旦单台电源发生故障，则导致整个系统崩溃。采用多个电源模块
八十年代起，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。
大功率输出和分布式电源，使电源模块并联技术得以迅速发展。然而一般情况下不允许模块输出间直接进行并联，必须采
用均流技术以确保每个模块分担相等的负载电流，否则，并联的模块有的轻载运行，有的重载甚至过载运行，输出电压低的模
块不但不为负载供电，反而成了输出电压高的模块的负载，热应力分配不均，极易损坏。
对于多个模块并联运行电源系统的基本要求是[2]：一是输入电压或者负载发生变化时，保持输出电压稳定;二是控制各模
块的输出电流，实现负载电流平均分配，均流动态响应良好。为提高系统可靠性，并联系统应该具备以下特性：实现冗余。当
任意模块发生故障时，其余模块继续提供足够电能，整个电源系统不会崩溃;实现热拔插，电源系统真正意义上的不间断供电;
均流方案无需外加
2 并联特性及均流一般原理并联特性及均流一般原理
图1为两个模块并联工作时的等效电路及其
（a）并联等效电路
（b）输出外特性
图1两个模块并联均流原理图
可见，并联电源系统中各模块按照外特性曲线分配负载电流，外特性的差异是电流难以均分的根源。均流性能的优劣用均
流精度来衡量。均流精度定义为：
CSerror=ΔIomax / （Io/N）
式中N为并联模块数，Io为负载电流，ΔIomax为最大电流与最小电流之差。
正常情况下，各并联模块输出电阻是个恒值，输出电流不均衡主要是由于各模块输出电压不相等引起。均流的实质即是通
过均流控制电路，调整各模块的输出电压，从而调整输出电流，以达到电流均分的目的。一般
3 均流方法均流方法
根据并联电源系统中模块之间有无传递均流信号的互连线，所有均流方法可归成两大类：下垂法和有源均流法，下垂法为
模块之间只有输出端导线相连;有源均流法除了连接输出导线外，还用均流母线把各模块连在一起。
3.1下垂法[4]
下垂法（又叫斜率法，输出阻抗法）是最简单的一种均流方法。其实质是利用本模块电流反馈信号或者直接输出串联电
阻，改变模块单元的输出电阻，使外特性的斜率趋于一致，达到均流。由图1（b）可见，下垂法的均流精度取决于各模块的
电压参考值、外特性曲线平均斜率及各模块外特性的差异程度。
选择不同的电流反馈信号注入点，可以修正控制环路的反馈电压值或基准电压。图2（a）为采用调节基准电压来改变电
压参考值的方式下所对应的外特性曲线图。可见电压参考值的差异越小，均流效果越好。图2（b）为采用调节反馈电压值来
改变斜率的方式下所对应的外特性曲线图。外特性斜率越陡，均流效果越好。
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