一种电压源跨导模式控制电路的利记博彩app
【技术领域】
[0001] 本发明电路涉及电压源跨导模式控制电路，主要应用于开关电源、线性电源及采 用平均电流模式控制的其它领域。
【背景技术】
[0002] 跨导模式（即平均电流模式）控制，因其易于并联冗余备份，抗干扰性强，单一设 备、自动均流、限流等功能，广泛应用在各种采用电源子模块并联的电压源变换器中。电压 源的带宽和输出阻抗是其关键性指标，由于电压源所接负载特性需求多种多样，为保证电 压源的应用范围，需针对各种工况下负载的电性能指标的最大包络进行设计，重点集中在 环路稳定特性和输出阻抗特性的设计。图1所示为现有电压源跨导模式控制电路的电路结 构示意图。
[0003] 跨导模式控制的外环为电压环，内部并联的电源子模块为压控电流源，该控制方 式在获得高动态响应的同时，可自动实现各并联子模块的输出均流，参与并联的子模块可 以工作在热备份或是冷备份模式，并联的子模块的数量改变输出总功率而不影响输出电压 的变化。
[0004] 现有的研宄工作主要集中在跨导模式控制的工作原理，等效小信号模型。但对于 当并联的子模块的数量变化时，电压源的环路特性及输出阻抗如何保持恒定的研宄工作尚 未开展。
[0005] 电压源的所有参与并联工作的子模块处于热备份工作状态，因故障、开关机等原 因，参与并联工作的子模块可以随时退出或者接入。子模块的数量发生变化时，电压源的环 路特性、带宽及输出阻抗特性随之发生改变，对外呈现的时域电特性为动态响应会发生改 变，子模块数量减少则电压源输出响应阶跃性负载的电压尖峰变大。当输出阻抗增大到一 定程度时，母线响应负载电流变换斜率A/s的能力随之变小，因此该电压源对动态响应需 求高的载荷已经不能继续开机使用。
[0006] 在设计电压源时，一般仅会确保1-2个子模块退出并联工作情况下的阻抗指标要 求。这存在如下问题：
[0007] 并联的电源子模块数量减小，会引起电压源带宽降低和输出阻抗加大，而不适应 某些高带宽负载特性应用场合的缺点，例如，若因故障等原因导致退出工作的子模块超出 限制数，尚无应对带宽及输出阻抗下降的措施，会出现电压源能输出功率但不适应某些负 载电性能需求的情况；
[0008] 为保证额定的环路带宽和输出阻抗，即使母线负载较轻时，所有并联的子模块均 需处于工作状态，不能根据负载需求随时调节参与并联工作的子模块数量，让并联的子模 块处于最优效率点，或增加冷备份模块数量，以提高可靠性。
【发明内容】
[0009] 本发明为解决上述技术问题，本发明提出一种电压源的跨导模式控制电路，包括： 相互并联的N个电压控电流源子模块，所述N个电压控电流源子模块各自的输出端汇接于 用于为负载供电的母线输出端，电压采样电路连接所述母线输出端以对母线输出电压采 样，外部误差计算及传递电路用于接收所述电压采样信号并与参考电压信号比较后产生误 差电压信号、再以电压传递函数A(S)变换所述误差电压信号后输出至跨导补偿器；所述跨 导补偿器的输出分为相同的N路，分别与所述N个电压控电流源子模块各自的电压控制信 号端一一对应地连接；所述跨导补偿器的受控端连接各所述子模块的开关机状态信号端以 接收各所述子模块的开关机状态信号；所述跨导补偿器用于根据各所述子模块的开关机状 态信号判断处于工作状态的所述子模块的数量并根据该数量按比例调节该跨导补偿器的 跨导增益。
[0010] 本发明的有益效果：本发明增加了环路补偿器电路，可使得即使参与并联的电源 子模块数量发生变化时，电源输出母线电压仍能够维持环路带宽和输出阻抗恒定。
【附图说明】
[0011] 图1所示为传统的电压源跨导模式控制电路的电路结构示意图
[0012] 图2所示为传统的电压源跨导模式控制电路的闭环控制框图；
[0013] 图3所示为本发明实施例的电压源跨导模式控制电路的闭环控制框图（每个电压 控电流源子模块向母线输出端V bus流入电流，所以是" + "的运算；负载R1m^由母线输出端 Vbus流出电流，所以是的运算）；
[0014] 图4所示为本发明实施例的电压源跨导模式控制电路的电路结构示意图；
[0015] 图5所示为本发明实施例控制电路中的子模块的电路结构示意图（未示出与子模 块开关机状态相关的电路结构）；
[0016] 图6所示为图3、4中使用的跨导补偿器的电路结构示意图；
[0017] 图7所示为图4、6中使用的模块数量检测电路的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0019] 如下图2所示，为现有的跨导模式控制的电压源的闭环控制框图，其包括：相互并 联的N个电压控电流源子模块，其输出汇接于母线输出端；电压采样电路连接母线输出端 以对母线输出电压采样，外部误差计算及传递电路接收电压采样信号并与参考电压值比较 计算出误差电压信号、以电压传递函数A(S)变换误差电压信号后分为相同的N路，分别与N 个子模块各自的电压控制信号端一一对应地连接。其中，电压采样电路和外部误差计算及 传递电路可集成于主误差放大器（MEA)中。
[0020] K为母线电压采样分压比，A(S)为MEA的传递函数，IlM$电压源负载，C bus为电 压源输出电容。
[0021] 图2所示结构中，各子模块均是严格一致的，因此每个子模块的压控电流源频谱 也是一样的，每个子模块的压控电流源频率传递函数为G(S)，则N个子模块并联后的跨导 系数是N*G(s)。
[0022] 上述并联外环的环路特性和母线输出阻抗为：
[0026] 上述电压控电流源子模块数量的变化直接反应到环路特性和输出阻抗的变化上。 假定所有子模块均为理想压控电流源，则G(S)的幅频特性的幅值为单个子模块的压控电 流源跨导系数，相频特性恒定为0°。M个子模块数量的变化主要体现在所有子模块内环跨 导系数（N-M)*G(s)的变化。
[0027] 本发明电压源的跨导模式控制电路，针对该变化关系，增加跨导补偿器，其包括模 块检测电路及线性补偿环节K b，如图3所示为基于本发明的电源跨导模式控制电路的闭环 控制框图，其展示了本发明的电路设计思路，相对于现有电源跨导模式控制电路，其增加了 跨导补偿电路。
[0028] 增加跨导补偿器后，电压源环路特性及母线输出阻抗变为：
[0030] 如此，无论处于工作状态的电压控电流源子模块的数量是多少，总的环路特性与 母线输出阻抗均恒定在N个子模块正常并联工作的状态，实现了本发明的目的。
[0031] 如图4所示本发明实施例的电压源跨导模式控制电路，其包括：相互并联的N个电 压控电流源子模块，N个子模块各自的输出端汇接于用于为负载供电的母线输出端，电压采 样电路连接母线输出端以对母线输出电压采样，外部误差计算及传递电路用于接收电压采 样信号并与参考电压信号比较计算出电压误差信号、以传递函数A(S)变换误差电压信号 后输出至跨导补偿器；跨导补偿器的输出分为相同的N路，分别与N个子模块各自的电压控 制信号端一一对应地连接；跨导补偿器的受控端连接N个子模块各自的开关机状态信号端 以接收各子模块的开关机状态信号；跨导补偿器根据各子模块的开关机状态信号判断处于 工作状态的子模块的数量并根据该数量按比例调节该跨导补偿器的跨导增益。
[0032] 本实施例的控制电路还包括接于母线输出端和地之间的电容Cbus;电压采样电路 包括电阻R3和电阻R 4，电阻R3-端接母线输出端，另一端分别接电压采样电路的输出端和 电阻R4的一端，电阻R 4的另一端接地。
[0033] 如图5所示，每个并联入系统的子模块均设计成电压控制电流源形式，即子模块 内部采样该子模块的输出电流，送到内环控制器以与跨导补偿器输出的控制电压进行比较 计算出内环控制误差信号，再将内环控制误差信号送入比较器与PWM波进行比较，控制内 环的开关管来调节输出电流。该子模块可以根据输入输出电压电流需求选用任何拓扑结构 (图5中示出是一个升压Weinberg拓扑结构），只要是采用电压控电流源的控制方式即可。
[0034] 由此可看出，平均电流模式控制是一个双环控制系统，外部电压环检测输出电压， 内部电流环检测每个子模块的输出电流来控制输出电流。
[0035] 跨导补偿器需要实时响应处于正常工作状态的电压控电流源子模块的数量变化， 并进行对应的跨导比例调节。跨导补偿器根据各子模块的开关机状态信号判断出处于工 作状态的子模块的数量（N-M)，并根据该数量按比例调节该跨导补偿器的跨导增益为N/ (N-M)。如图4、6所示，跨导补偿器包括模块数量检测电路和跨导调节电路；模块数量检测 电路的输入端接外部误差计算及传递电路的输出端，其输出端接跨导调节电路，其受控端 与跨导补偿器的受控端连接；跨导调节电路的输出端与跨导补偿器的输出端连接；模块数 量检测电路根据各子模块的开关机状态信号判断出处于工作状态的子模块的数量（N-M)， 跨导调节电路根据该数量调节跨导补偿器的跨导增益为W(N-M)。
[0036] 其中，跨导调节电路包括第一运算放大器和反向电路；第一运算放大器的同向输 入端接地，其反向输入端与模块数量检测电路的输出端连接，其输出端接反向电路的输入 端，反向电路的输出端接跨导补偿器的输出端；第一运算放大器的负反馈支路上接有阻值 为N*R S的电阻R 7，反向电路用于将第一运算放大器的输出电压反向后作为跨导补偿器的输 出；模块数量检测电路检测处于工作状态的子模块的数量（N-M)并根据其调节该模块数量 检测电路的阻值为（N-M) *RS。
[0037] 每个电压控电流源子模块均有一个开关机状态信号端，输出表不开关机状态的信 号，即State_i(i = 1，2,…，N)，这个信号是一个高低电平（"0"，"1"）状态，该状态在设 计子模块时有不同的电路实现形式。
[0038] 具体的，如图7所示，模块数量检测电路包括N个开关控制单元和相互串联的N个 开关电阻单元；N个开关控制单元各自的输入端与N个电压控电流