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开关电源并机均流原理小伙伴们！今天咱们来唠唠开关电源并机均流这个超有趣的事儿。
咱先得知道啥是开关电源并机。
你就想象啊，有好几个开关电源，就像一群小伙伴手拉手，它们一起工作来给设备供电呢。
那为啥要并机呢？这就好比一个人搬东西可能有点吃力，多几个人一起搬就轻松多啦。
多个开关电源并机可以提供更大的功率，满足那些对电源需求比较大的设备。
那均流又是啥呢？这可太重要啦。
要是这几个开关电源一起工作的时候，有的特别卖力，有的在那儿偷懒，那可就乱套了。
均流就是要让这些并机的开关电源都能合理地分担电流，就像大家一起分任务一样公平公正。
咱来聊聊均流的原理哈。
有一种是通过硬件电路来实现均流的。
这里面有个很关键的东西叫均流电阻。
你可以把这个均流电阻想象成一个小裁判。
每个开关电源输出的电流都要经过这个均流电阻。
如果哪个电源输出的电流大了，在这个电阻上产生的电压就会高一些。
这个电压信号就会告诉这个电源：“你太猛啦，收敛点。
”然后这个电源就会调整自己的输出，让电流降下来一点。
这样呢，各个电源输出的电流就会慢慢变得差不多啦。
还有一种是通过软件算法来实现均流的哦。
这就更高级啦。
它就像一个超级聪明的大脑在指挥着这些开关电源。
软件会不断地监测每个电源的输出电流情况。
如果发现有电源输出的电流不均匀，它就会根据预先设定好的算法来调整每个电源的工作状态。
比如说，它会给输出电流大的电源发个指令：“你悠着点，分点活给其他小伙伴。
”然后给输出电流小的电源说：“你加把劲呀。
”这个软件算法就像是在协调一群调皮的小朋友，让它们都能好好干活。
你知道吗？均流对开关电源并机系统的稳定性可太重要啦。
如果不均流，有的电源可能会因为负担过重而提前“累垮”，也就是损坏啦。
这就像一群人抬东西，要是有个人一直承担大部分重量，他肯定先受不了。
而如果均流做得好，这些开关电源就可以和谐共处，一起为设备稳定地供电，设备也就可以安心地工作啦。
而且啊，均流还能提高整个电源系统的可靠性呢。
开关电源并联运行及其均流技术摘要：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。
关键词：并联均流控制外特性模块1 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。
采用多个电源模块并联运行，来提供大功率输出是电源技术发展的一个方向。
并联系统中每个模块处理较小功率，解决了上述单台电源遇到的问题。
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。
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;均流方案无需外加均流控制单元;使用一条公共的低带宽均流总线来连接各模块单元。
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。
一般开关电源是一个电压型控制的闭环系统，均流的基本思想是采样各自输出电流信号，并把该信号引入控制环路中，来参与调整输出电压。
机载计算机开关电源的并联均流技术
机载计算机开关电源的并联均流技术
简单的介绍了机载计算机开关电源的工作原理,机载计算机开关电源在并联时,严重地存在着负载电流不能被各个机载计算机开关电源均匀分担的问题,经过理论分析,简单说明了并联对机载计算机开关电源的影响,以及机载计算机开关电源的并联均流方式,同时介绍了负载均衡控制器UC3907实现机载计算机开关电源并联均流技术的原理.
作者：谢军贤付金泉纪传滨韩钰欣 XIE Jun-xian FU Jin-quan JI Chuan-bin HAN Yu-xin 作者单位：中国航空计算技术研究所,陕西,西安,710068 刊名：航空计算技术ISTIC英文刊名：AERONAUTICAL COMPUTING TECHNIQUE 年，卷(期)：2007 37(1) 分类号：V242.2 关键词：机载计算机开关电源并联均流。
电源并联均流
电源并联均流是一种电源管理技术，它可以将多个电源并联起来，使它们的电流和电压保持一致，从而实现对负载的均分供应。
在这种技术中，多个电源被并联连接在一起，它们共享同一个公共总线，通过控制电流和电压的分配比例，使得每个电源都能够输出相同的电流和电压。
电源并联均流的优点包括：
1. 提高电源的利用率，减少电源的闲置时间，降低电源的能耗。
2. 提高电源的可靠性和稳定性，减少电源的故障率和波动。
3. 提高负载的响应速度和平稳度，减少负载的波动和噪声。
电源并联均流的缺点包括：
1. 需要较高的控制精度和响应速度，否则会出现电流和电压的不均衡现象。
2. 需要较高的成本和复杂度，因为需要多个电源和控制器。
3. 在一些特定的应用场景中，可能会出现电源之间的干扰和影响，例如电磁干扰等。
因此，电源并联均流技术适用于需要高效、可靠、稳定
和高精度的电源管理的应用领域，如工业自动化、医疗设备、通信设备等。
分布式直流开关电源并联技术作者：彭建学叶银忠刘以建来源：《上海海事大学学报》2009年第01期摘要：在分析电压降均流技术和电流降均流技术的基础上,得出相关的均流调压计算公式,提出1种基于电流环技术的由并联均流技术和电流环电压源技术组成的分布式直流开关电源实用方案.5 kW分布式直流电源系统试验结果为:均流精度优于3%，突加满载动态响应时间小于1 ms，最大跌落电压小于2%,突甩满载动态响应时间小于5 ms，最大超调电压小于1%,表明该技术方法的有效与可行.关键词：分布式电源；开关电源；并联电源；均流；电流环中图分类号：TP933; TP331.2文献标志码：AParallel technology in distributed DC switching power supplyPENG Jianxue， YE Yinzhong， LIU Yijian(Logistics Engineering College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 200135, China)Abstract： By analyzing the voltage drop current sharing technology and the current drop current sharing technology, a formula about current sharing and voltage regulating is obtained, and a practical distributed DC switching power supply technology combined by the parallel current sharing technology and the current loop voltage supply technology is proposed based on the current loop technology. From the tests of a 5 kW distributed DC switching power supply system, it follows that the current sharing precision error is less than 3%, the dynamic response time under instantaneous full loads is less than 1 ms, the maximum voltage drop is less than 2%, the dynamic response time under instantaneous swing full loads is less than 5 ms, and the maximum overshooting voltage is less than 1%. It indicates that this method is effective and feasible.Key words： distributed power supply; switching power supply; parallel power supply; current sharing; current loop引言分布式直流开关电源系统［1］取代传统的集中式直流开关电源系统已成为大功率电源系统的发展方向：（1）单台大功率电源容易受技术、成本的限制；（2）单台直流开关电源故障会导致整个系统故障，而分布式电源系统由若干电源模块并联组成，某个电源模块故障不会导致整个电源系统故障；（3）可根据实际负荷的变化，自动确定需要投入运行的模块数量或解列退出的模块数量，对变负荷运行很有意义；（4）由于多个电源模块并联运行，使每个电源模块承受的电应力较小，具有较高的运行效率，且具有较好的动态和静态特性.分布式电源系统需要解决的主要问题是实现多个并联运行的电源模块输出相同的功率，即自动均流.［2］本文介绍2种分布式直流开关电源并联均流技术，即电压降均流技术和电流降均流技术；同时介绍新型的电流环电压源.1 电压降均流技术直流电压源的电压—电流静态特性见图1.图1 一般电源的电压—电流硬特性线该特性为硬特性，即当负载电流变化时，输出电压维持空载给定值不变.假设两台并联的直流电压源具有相同的电压—电流静态特性，并且是硬特性，则并联工作线见图2.图2 硬特性电源并联工作线图2中，两台电压源的电压—电流静态特性重合，U0为输出电压，点1为电源1的工作点，点2为电源2的工作点，I1为电源1的输出电流，I2为电源2的输出电流.假设总负载电流为I0不变，则1′和2′两点分别为两台电压源并联运行时可能的工作点，此时电源1的输出电流为I1′,电源2的输出电流为I2′,显然有I1+I2=I1′+I2′=I0，即电压—电流静态特性为硬特性的直流电压源并联时，工作点不唯一，无法实现均流.［3］因此，要求并联运行的直流电压源的电压—电流静态特性具有一定降特性（电压随电流增大呈一定线性下降）.［4］图3是两台具有相同电压降特性的直流电压源并联调压原理，1和2分别为两电源的工作点，U0为输出电压，I1和I2分别为两电源的输出电流，Ug1和Ug2分别为两电源的给定空载电压，负载电流为两电源的输出电流之和.［5］假设两电源的给定空载电压不变，当负载电流减小时，输出电压增大为U0′,电源的工作点分别移到1′和2′两点，两电源的输出电流分别减小为I1′和I2′.假设此时负载电流不变（两电源的输出电流分别为I1′和I2′），为将输出电压调回到U0，需要将两电源的特性线分别向下平移到L1′和L2′，即将两电源的给定空载电压分别减小为Ug1′和Ug2′，此时两电源的工作点分别为1″和2″.图3 电压降特性电源并联调压原理设电源模块的电压—电流静态特性为U=Ug－KI（1）式中：U为输出电压；Ug为给定空载电压；I为输出电流；K为电压降因数.当给定输出电压为U0,当前输出电压为U,在输出电流不变情况下，将输出电压调回到U0,则电源模块的给定空载电压改变量为ΔUg＝U0－U（2）图4为电压降特性电源并联均流的原理.图4 电压降特性电源并联均流原理图4中，L1和L2为当前电源1和2的电压—电流特性线，1和2两点分别为两电源的当前工作点，U0为输出电压，I1和I2分别为两电源的输出电流，Ug1和Ug2分别为两电源的给定空载电压，总电流为两电源的输出电流之和.［6］假设输出电压保持U0不变，增大电源1的给定空载电压至Ug3，即将电源1的电压—电流特性线向上平移.同时，减小电源2的给定空载电压至Ug3，即将电源2的电压—电流特性线向下平移，使两电源的电压—电流特性线重合为L3，两电源的工作点重合为点3，此时两电源的输出电流相等，为I3.假设均流前，两电源的输出电流分别为I1和I2，则总电流为I1+I2，如保持输出电压不变，则两电源的给定空载电压增量分别为ΔUg1＝K(I2－I1)/2(3)ΔUg2＝K(I1－I2)/2(4)为使均流的同时能调压，两电源的合成调节公式为ΔUg1＝U0－U+K(I2－I1)/2(5)ΔUg2＝U0－U+K(I1－I2)/2(6)推广到n个电源模块并联运行情况，则第i（i＝1，2，...，n）个电源模块的调节公式为ΔUgi＝U0-U+K［(I1+I2+...+In)/n－Ii］(7)式中：I1，I2， (I)分别为1，2，…，n号电源模块的输出电流.负载电流I0=I1+I2+…+In，则ΔUgi＝U0-U+K(I0/n－Ii)(8)图5为分布式电压降直流开关电源模块的结构原理图，由市电输入整流滤波、电压内环单元、电压降单元和均流调压单元组成，均流调压单元根据电流和电压误差改变内环的空载电压给定值.图5 分布式电压降电源结构原理传统的直流电压源的给定和反馈都是电压信号，通过电压负反馈实现输出电压的稳定，但电流过载能力有限，一般不允许短路.［7-8］本文提出电流环电压源，其结构原理见图6.模块由市电输入整流滤波、电流环单元、调压单元和输出缓冲电容组成.缓冲电容起到输出电压平稳作用［9］；调压单元根据电压误差改变电流环的电流给定值，对于一定的给定电压，限定1个最大电流给定，当输出短路时，输出电流将恒定在最大电流给定值上；外环为电压环，当输出开路时，输出电压将恒定在电压给定值上.因此，电流环电压源允许短路和开路，可靠性较高.图6 电流环电压源结构原理3 电流降均流技术并联运行的电流环直流电压源同样要求其电流—电压静态特性具有一定降特性（电流随电压增大而呈一定线性下降），见图7.图7 电流环电压源的电流降特性线Ig为短路设定电流.图8为两台具有相同降特性的电流环直流电压源并联调压原理图，L1和L2为电源1和2的电流—电压特性线，1和2两点分别为两电源的工作点，U0为输出电压，I1和I2分别两电源的输出电流，Ig1和Ig2分别为两电源的短路设定电流，总电流为两电源的输出电流之和.假设两电源的短路设定电流不变，当负载电流减小时，输出电压增大为U0′,两电源的工作点分别移到1′和2′两点，两电源的输出电流分别减小为I1′和I2′.假设负载电流不变（两电源的输出电流分别为I1′和I2′），将输出电压调回到U0，需将两电源的特性线分别向下平移到L1′和L2′，即将两电源的短路设定电流分别减小为Ig1′和Ig2′，此时两电源的工作点分别为1″和2″.图8 电流降特性电源并联调压原理设电源模块的电流—电压静态特性为I=Ig－KU（9）式中:U为输出电压；Ig为短路设定电流；I为输出电流；K为电流降因数.当给定输出电压为U0,而当前输出电压为U,在输出电流不变情况下，将输出电压调回到U0,则电源模块的短路设定电流改变量为ΔIg＝K(U0－U)（10）图9为电流降特性电源并联均流原理图.图9 电流降特性电源并联均流原理图9中L1和L2为当前电源1和2的电流—电压特性线，1和2两点分别为两电源的当前工作点，U0为输出电压，I1和I2分别为两电源的输出电流，Ig1和Ig2分别为两电源的短路设定电流，总电流为两电源的输出电流之和.假设输出电压保持U0不变，增大电源1的短路设定电流为Ig3，即将电源1的电流—电压特性线向上平移，同时减小电源2的短路设定电流为Ig3，即将电源2的电流—电压特性线向下平移，使两电源的电压—电流特性线重合为L3，两电源的工作点重合为点3，此时两电源的输出电流相等，为I3.假设均流前，两电源的输出电流分别为I1和I2，则总电流为I1+I2，如保持输出电压不变，则两电源的短路设定电流增量分别为ΔIg1＝(I2－I1)/2(11)ΔIg2＝(I1－I2)/2(12)为使均流的同时调节输出电压，则两电源的合成调节公式为ΔIg1＝K （U0－U）+(I2－I1)/2(13)ΔIg2＝K（U0－U）+(I1－I2)/2(14)推广到n个电源模块并联运行情况，则第i（i＝1,2，…，n）个电源模块的调节公式为ΔIgi＝K（U0－U）+［(I1+I2+…+In)/n－Ii］(15)式中:I1，I2，…，In分别为1，2，…，n号电源模块的输出电流.负载电流I0=I1+I2+…+In，则ΔIgi＝K（U0-U）+I0/n－Ii(16)图10是分布式电流降直流开关电源模块的结构原理图，由市电输入整流滤波、电流环、电流降单元和均流调压单元组成，均流调压单元根据电流和电压误差改变电流环的短路电流给定值.电流/A1260.0060.2239.541.760.3628.930.430.0030.5421.122.330.7315.616.14 结论分布式电源系统的显著优点将使其应用越来越广，研究越来越深入.［10］本文介绍的2种并联均流技术和电流环电压源技术为分布式电源系统稳定可靠并联运行提供较为实用的方案.经过5 kW分布式直流电源系统（2个模块，每个模块2.5 kW）实际研制试验验证，均流精度优于3%，突加满载动态响应时间小于1 ms，最大跌落电压小于2%,突甩满载动态响应时间小于5 ms，最大超调电压小于1%.参考文献：［1］段敏, 元迎川. 多路DC-DC变换器并联自动均流问题的研究［J］. 空军雷达学院学报, 2002， 16(2): 45-47.［2］张天芳. 开关电源的并联运行及其数字均流技术［J］. 淮海工学院学报, 2006, 15(1): 29-32.［3］符赞宣, 瞿文龙. 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开关电源并联的均流技术詹新生1,2(1.湖北工业大学,湖北武汉 430068; 2.徐州工业职业技术学院,江苏徐州 221140)[摘 要]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方向,均流技术是实现大功率电源和冗余电源关键。
本文主要讨论了常见开关电源均流技术的原理和方法。
[关键词]开关电源;均流 中图分类号:TP303+13文献标识码:C1 引 言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方向。
并联运行的各模块特性不一致,可能使电压调整率小的模块承担较大的电流甚至过载,热应力大;外特性较差的模块运行于轻载其至是空载。
其结果必然使电源可靠性降低,寿命减小。
因此需要实现均流措施,来保证模块间电流应力和热应力的均匀分配,防止单个模块运行在电流极限值状态[1]。
2 开关电源并联均流的方法211 输出阻抗法(下垂法、斜率法)其实质是利用电流反馈调整各模块的输出阻抗或直接改变模块单元的输出电阻,使外特性斜率趋于一致,以达到并联模块接近均流的目的。
这种方法是一种简单的大致均流的方法,精度比较低。
图1为输出阻抗法均流原理图,左图为并联开关电源外特性V o =f (I o ),右图中的R 为开关电源的输出阻抗。
图1 输出阻抗法均流原理图 由上图可知,当负载电流为I L =I O1+I O2时,负载电压为V o ,按两个模块的外特性倾斜率分配负载电流,斜率不相等,电流分配也不等;当负载电流增大到I L ′=I O1′+I O2′时,负载电压为V o ′。
可知,模块1外特性斜率小,分配电流的增长比外特性斜率大的模块2增长大。
如果能设法将模块1的外特性斜率调整得接近模块2,则可使这两个模块的电流分配均匀。
只要调整图1中的输出阻抗R ,使各个模块的外特性基本一致即可。
电阻R 不宜选的太大,以减少损耗。
这种方法是最简单的实现均流的方法,在小电流时电流的分配特性较差,大电流时较好。
缺第29卷 第3期2009年 6月农业与技术Agriculture&T echnology V ol.29 N o.3Jun.2009・136 ・点是:电压调整率下降,为了均流,每个模块必须分别调整;对于不同额定功率的模块难以实现均流。
开关电源并联均流技术
1 引言
在实际应用中，往往由于一台直流稳定电源的输出参数（如电压、电流、功率）不能满足要求，而满足这种参数要求的直流稳定电源，存在重新开发、设计、生产的过程，势必加大电源的成本、延长交货时间、影响工程进度。
因此在实用中往往采用模块化的构造方法，采用一定规格系列的模块式电源，按照一定的串联或并联方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。
但是电源输出参数的扩展，仅仅通过简单的串、并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。
不论电源模块是扩压还是扩流，均存在一个“均压”、“均流”的问题，而解决方法的不同，对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性都有很大的影响。
由于目前稳定电源输出扩流应用较多，本文仅讨论开关电源并联均流技术。
均流的主要任务是：
（1）当负载变化时，每台电源的输出电压变化相同。
（2）使每台电源的输出电流按功率份额均摊。
2 提高系统可靠性方法
（1）在电源并联扩流过程中，为了提高系统工作稳定性，可采用N＋m冗余的方法。
其中m表示冗余份数，m值越大，系统工作可靠性越高，但是系统成本也相应增加。
（2）采用均流技术保证系统正常工作。
在电源并联扩流中，应用较为广泛的办法是自动均流技术。
它通过取样、电子控制调节环路来保证整个系统的输出电流按每个单元的输出能力均摊，以达到既充分发挥每个单元的输出能。
开关电源并联系统的均流技术①谢勤岚 陈红(中南民族大学电子信息工程学院 武汉 430074) 陶秋生(武汉数字工程研究所 武汉 430074)摘 要针对目前有发展前途的开关电源并联系统,提出了开关电源并联的技术要求,简要分析了实现并联系统均流的基础原理,介绍了几种实现均流技术的方案。
关键词 开关电源 电源并联 均流技术1 引言由于大功率负载需求和分布式电源系统的发展,开关电源并联技术的重要性日益增加,并联系统中,每个变换器只处理较小功率,降低了应力;还可以应用冗余技术,提高系统可靠性。
但是并联的开关变换器模块间需要采用均流措施,它是实现大功率电源系统的关键。
均流措施用以保证模块间电流应力和热应力的均匀分配,防止一台或多台模块运行在电流极限值(限流)状态。
因为并联运行的各个模块特性并不一致,外特性好(电压调整率小)的模块,可承担更多的电流,甚至过载,从而使某些外特性较差的模块运行于轻载,甚至基本上是空载运行。
其结果必然是分担电流多的模块,热应力大,降低了可靠性。
对若干个开关变换器模块并联的电源系统,基本要求是:①各模块承受的电流能自动平衡,实现均流;②为提高系统的可靠性,尽可能不增加外部均流控制的措施,并使均流与冗余技术结合;③当输入电压和/或负载电流变化时,应保持输出电压稳定,并且均流的瞬态响应好。
2 均流的基本原理与其它电源一样,开关变换器如图1所示的外特性(或称输出特性)V o=f(I o),R为开关变换器的输出阻抗,其中也包括这个开关变换器模块连接到负载的导线或电缆的电阻。
空载时,模块输出电压为V omax。
当电流变化量为△I时,负载电压变化量为△V,故得该模块的输出电阻为R=△V/△I.对模块来说,当电流增加了△I时,其输出电压降落了△V,因此,此式也代表开关电源的输出电压调整率。
由图1可见,开关变换器的负载电压V。
与负载电流I o的关系可用下式表达:V o=V omax-RI o.572003年第4期 舰船电子工程 ①收稿日期:2002年12月17日,修回日期:2003年3月3日图1 开关变换器的外特性 对两台相同容量,具有相同参数的开关变换器相互并联的情况,如图2,则有下式V ol =V omax -R 1I o1,V o2=V omax -R 2I o2图2 两台并联的开关变换器及外特性R 1、R 2分别为模块1及模块2的输出阻抗(包括电缆电阻)。
浅析开关电源并联系统自动均流技术随着我国人数逐渐增加，用电程度中也在逐渐提高。
在开关系统中，利用并联的方式进行供电，在一定程度上，能够为每户人口提供用电。
但是，在实际的使用中容易出现用电分配不均，并且在使用时，电压不稳定。
因此，论文通过对开关电源并联系统造成电流不均匀的原因进行分析，探究开关电源并联系统自动均流技术的有效方式。
此次研究的主要目的是为能够解决在电源并联系统中，电流分布不均问题，促进用户用电的安全以及用电稳定性。
【Abstract】With the increasing population of China，the degree of electricity consumption is also gradually improving. In the switching system，power is supplied in the mode of parallel，which can provide electricity to each household in a certain degree. However，in actual use，it is easy to have uneven distribution of electricity，and the voltage is unstable when in use. Therefore，through the analysis of the causes of the current inhomogeneity caused by the switching power supply parallel system，this paper probes into the effective way of automatic current-sharing technology in the switching power supply parallel system. The main purpose of this paper is to solve the problem of uneven distribution of current in power supply parallel system and to promote the safety and stability of power consumption.标签：开关电源;并联系统;自动均流技术1 引言电力系统在实际的应用中用电量不足时，可以利用开关电源将电源多个模块进行并联，从而解决供电不足或者输出功率较小的问题。
