数字式PWMAC-DC/DC电源并联系统分析与研究

　　1、引言

　　随着电子技术的发展，很多场合都需要大功率大电流的直流电源，为了获得需要的容量和一定的冗余，需要将电源模块并联使用。传统并联系统多是采用模拟的方法实现模块间的电流均流的，还存在着一些共同的不足：1)必须有均流控制母线，需要增加专门的均流控制器，抗干扰能力较弱;2)难于保证电源模块调制频率的一致。针对模拟均流存在的问题，本文提出了一种新型的数字化AC/DC电源并联系统，以数字通讯的方法实现均流信息的传递和系统冗余，满足了并联系统的各种要求。

　　2、数字式AC/DC并联系统结构

　　结合计算机控制思想，采用主从方式设计了数字式AC/DC直流电源并联拓扑结构如图1所示，并联主电路采用独立的AC-DC/DC直流电源并联[1]、[2]。

　　这种拓扑结构可保证每个模块的独立性，还可在DC/DC环节设置均流环节，选择合适的调整方式和控制策略即可实现系统良好的动静态性能。

　　3、DC/DC调制方式选择

　　以两个模块并联为例。模块中的DC/DC部分主电路是PWM桥式电路，有三种PWM调制方式：双极型、单极型、受限单极型。

　　受限单极型只有一个管子在开关调制，可靠性比较高，不存在同一桥臂的两个管子同时导通的可能;且开关损耗与双极型，单极型相比较小。

　　当模块并联时，稳态时并联系统中各模块的PWM工作状态相同，即要么都工作在一类工作状态或都工作在二类工作状态。若采用双极型或单极型，当两组电源工作不同步或占空比不一致时，会出现模块1和模块2直通的现象，使管子甚至整个系统的损坏;而采用受限单极型，只要模块的工作状态一致，可以避免电流经直通短路的现象。

　　下面从负载电流脉动的角度，来分析比较当负载电流较大时一个开关周期，受限单极型(同单极型)与双极型PWM转换器负载电流脉动比较的情况。设第i个模块开关周期为Ti，开通时间为ti。

　　对于受限单极型方式，一个开关周期此模块的动态方程如下：

　　[0≤t≤ti ] (1)

　　[ti≤t≤T] (2)

　　可得模块输出负载电流为：

　　 (3)

　　式中、(为各模块均衡电抗器，如L1,L2)分别为平均负载电流和负载回路电磁时间常数。此模块单独作用负载电流脉动脉动量为：

　　式中占空比Di=ti/Ti。可得电流最大脉动量为：

　　(4)

　　可见此时i模块单独作用负载电流的最大脉动量与电源电压成正比，与电感L和开关频率成反比。

　　对于双极型PWM变换器，对应动态方程为：

　　[0≤t≤ti ] (5)