[发明专利]一种动态均流控制方法及电路

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是一种动态均流控制方法及电路。

背景技术

采用半导体元件设计的功率模块在并联使用时，通常由于半导体元件特性的差异、外部线路的差异、负载扰动等因数导致并联工作的功率模块的负载无法均衡，进而造成电流或功率不能在并联的功率模块之间平均分配，严重时甚至烧毁功率模块，从而成为工程应用中的一大技术壁垒。

传统的解决方案有多种，例如，加大功率模块的设计裕量，保证即使在不均流的情况下也能正常工作。然而这种解决方案的代价在于：为了加大设计裕量，则需选用超过一倍功率的元件，从而成倍的增加成本、体积和重量，既不利于批量生产，也不适用于对体积、重量、成本要求严格的行业，比如轨道交通车载变流器对体积和重量有着严格的限制。又或者，在多个并联的功率模块中设定输出电流最大的模块自动成为主模块，其余模块为从模块，它们的电压误差依次被整定，以校正负载电流分配的不平衡。然而由于各个功率模块是以“最大电流”为输出电流基值，除实际输出电流为最大值的那个功率模块外，其余功率模块的输出电流都要向上调节，只有输出电流为最大值的那个功率模块的输出电流才会下降，在负载不变的情况下，必然出现多个功率模块输出电流的增加量大于单个功率模块输出电流的减少量，结果导致功率模块输出端电压高于额定电压，产生“过电压”；又或者以“最小电流”为输出电流基值，产生“欠电压”；这两种均会对电源和负载的可靠性、安全性带来不利影响，影响整个系统的动态响应。

另外，由于考虑到多个功率模块在任意组合、随机并联时会带来各路输出之间的电流不均衡，且实现起来较为复杂，相应的成本和电路的体积随之增加，同时整个电路的可靠性降低，因此现有的均流控制电路大多采用单路输出，应用范围窄。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种动态均流控制方法及电路，其可以保证在不增加成本、体积和重量的条件下，实现多个功率模块在任意组合、随机并联后都能达到均流状态，保证均流的可靠性。

实现本发明所提供的控制方法的第一种技术方案如下：

一种动态均流控制方法，包括以下步骤：

（1）由总控制板获取多个并联功率模块各支路上的输出电流i₁, i₂,…,i_k (k≥2)，并对输出电流i₁, i₂,…,i_k (k≥2)进行加运算，得到总输出电流i；再由总控制板计算总输出电流i除以k，得到多个并联功率模块各支路的总限流值i_m；

（2）将输出电流i₁, i₂,…,i_k (k≥2)和总限流值i_m发送到与多个并联功率模块分别相对应的各个子控制板中，由各个子控制板以总限流值i_m为基准来调节多个并联功率模块各支路输出电流i₁, i₂,…,i_k (k≥2)的限流值，使得输出大电流功率模块的输出电流下降，输出小电流功率模块的输出电流上升，直至各支路的输出电流基本相等，达到均流状态；

（3）总控制板通过检测各控制开关的状态获取各功率模块的并联情况，从而将计算出来的均流电流值发送给处于并联状态的功率模块。

进一步，所述多个并联功率模块之间可任意动态组合，随机并联。

进一步，步骤（1）中，由总控制板直接采集或通过通讯获取多个并联功率模块各支路上的输出电流i₁, i₂,…,i_k (k≥2)。

进一步，步骤（2）中，所述输出电流i₁, i₂,…,i_k (k≥2)和总限流值i_m通过光纤通讯或电缆通讯发送到与多个并联功率模块分别相对应的各个子控制板中。

实现本发明所提供的控制方法的第二种技术方案如下：

一种动态均流控制方法，包括以下步骤：

（1）由总控制板获取多个并联功率模块各支路上的输出电流i₁, i₂,…,i_k (k≥2)和干路上的总输出电流i；由总控制板计算总输出电流i除以k，得到多个并联功率模块各支路的总限流值i_m；