[发明专利]直流电源模块的控制电路

说明书

技术领域

本发明总体涉及直流电源模块，尤其涉及并联方式运行的直流电源模块。

背景技术

直流电源系统适于给一些需要不间断电源的用电装置提供直流供电电源，这些需要不间断电源的用电装置例如包括设置在如电厂、变电站等特殊机构中的那些用作控制、通信、自动保护、事故照明等的用电设备。

目前，常见的直流电源系统一般是通过对三相交流电信号进行交/直流变换来得到直流输出。图1示例性地示出了一种常见的三相直流电源模块。这种电源模块可以采用三相四线交流输入，且采取三相电流并联输出，因而无相序要求，无中线电流损耗等。具体地，如图1所示，三相直流电源模块包括分别针对每个单相交流电信号进行变换的单相直流电源模块。每个单相直流电源模块进一步包括：用于将单相交流电转换为中间直流电压的AC/DC变换模块（该模块可带有功率因数校正功能（PFC），例如图1所示PFC_A~PFC_C模块）；用于将该中间直流电压转换为所需直流输出的DC/DC变换模块（例如图1中的DC/DC_A~DC/DC_C模块）。由此得到的三相的直流输出最后并联在一起形成最终送到母线上的一路直流输出Vout。这里，三相直流输出可采用多种方式彼此并联。一种示例性的方式是如图1所示在每个单相直流输出线路上串联一个二极管，从而实现三相直流输出并联。或者，该二极管也可以由场效应管来替代。

由于图1所示的这种三相直流电源模块采取了三相直流并联输出的方式，因此每个单相直流电源中的DC/DC模块的输出不仅需要稳定到一个预定的输出电压Vo_set，还要实现三个单相直流电源模块之间的均流控制，即，使得每相直流电源模块分担近乎相等的电流，以确保彼此并联的三相之间的电流应力和热应力的分布均衡。

图2示例性地示出了图1中带有稳压均流控制环100的单相DC/DC模块的拓扑结构。如图2所示，在此DC/DC模块中，开关电源10接收来自图1中例如PFC_A的输出。开关电源10的输出送入变压器20，并由变压器20变换到总线上所需的直流电压。该直流电压进一步经整流滤波单元30处理后形成输出到总线上的直流输出Out。由于负载的变化等原因，该直流输出Out的输出电压Vout和其输出电流Iout可能会发生波动。为了使得该输出电压Vout稳定在预定电压值Vo_set并且实现如上所述的均流控制，图2中的DC/DC电源模块还配备有一个稳压均流控制环100（以下简称稳压均流环）。该稳压均流环100配置成通过反馈控制图2中的开关电源10的开启时间或开启频率来实现对直流输出Out的稳压和均流。图2还示例性给出了一种稳压均流环的配置方式。具体地，稳压均流环100中的电压采样电路110采样直流输出Out的输出电压Vout，并将其送入比较电路120。在比较电路120中，采样的输出电压Vout与一参考电压Vref进行比较，该参考电压Vref为用于稳压控制的期望输出电压Vo_set和用于均流控制的调节电压Vo_adj之和。比较电路输出采样的输出电压Vout与参考电压Vref之间的电压差值，并将其作为反馈控制信号Ctrl输出给作为开关电源控制电路的例如一个脉宽调制电路（PWM）130，其用于控制开关电源10的开启时间或开启频率。由此图2所述的稳压均流环可以使得单相直流电源模块的直流输出不仅具有稳定电压还能达到期望的均流值。

然而，由于直流输出中还存有部分低频的交流分量，当输出电压较高时，在直流输出端Out会出现较大的纹波电流。例如，对于输出电压大约为几十伏的情况，纹波电流的频率可以达到约100Hz，纹波电流峰峰值为4.3A左右，振荡幅值为额定输出电流的大约54%。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种新的用于单相直流电源的控制电路，其能够较为有效地抑制直流输出中的纹波。本发明的又一个目的在于利用简单的电路来实现纹波抑制，且在最小程度上影响现有电路设计。

为实现上述目的，本发明提出了一种控制电路，其用于控制单相电源模块的直流输出，其中该单相直流电源模块直流输出与至少另一个单相直流电源模块并联，该控制电路包括：稳压均流环，配置成通过反馈控制该单相电源模块中开关电源的开启时间或开启频率来稳定所述直流输出的输出电压并均衡其输出电流；纹波抑制环，配置成以负反馈方式将与检测到的所述输出电流相对应的信号叠加到所述稳压均流环中的反馈控制信号上，其中所述稳压均流环中的反馈控制信号用于控制所述开关电源的开启时间或开启频率。