大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究
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大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究
大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究
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10S4263
密級：——
單位代碼： !Q墨曼旦
分類號： 工K86
學(xué) 號：Q!!!塑!!!!!!?2
舍肥工學(xué)火警
Hefei of
University Technology
碩士學(xué)位論文
M A S T E R D I S S E R T A T I o N
論文題目： 大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究
學(xué)歷碩士
學(xué)位類別：
學(xué)科專業(yè)：
(工程領(lǐng)域 電力電子與電力傳動
作者姓名： 申 翔
蘇建徽教授
導(dǎo)師姓名：
2007年5月
完成時(shí)間：大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究
摘 要
在大量電子設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用過程中，往往因?yàn)槭褂脝闻_直流電源的輸出參
數(shù)(如電壓、電流、功率)不能滿足要求或發(fā)生故障，這樣就引起整個(gè)系統(tǒng)效率
低下甚至系統(tǒng)崩潰。所以在實(shí)際應(yīng)用中通常采用多個(gè)電源并聯(lián)運(yùn)行。并聯(lián)均流
技術(shù)是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)．大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)利用多個(gè)
中、小功率的電源模塊并聯(lián)，通過改變并聯(lián)模塊的數(shù)量來滿足不同功率的負(fù)載，
每個(gè)模塊承受較小的電應(yīng)力，使得電源保持較高的效率和較快的動態(tài)響應(yīng)，可
以很好地滿足大功率電源在性能、重量、體積、效率和可靠性等方面的要求。
論文中采用推挽式PWM DC／DC電路研制了大功率開關(guān)電源的子模塊，并
設(shè)計(jì)出多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的均流控制電路。論文重點(diǎn)分析了相關(guān)工作原
理，設(shè)計(jì)了電路參數(shù)，研制成功了樣機(jī)并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
文中首先研究了推挽式PWM DC，DC變換器的工作原理，使用控制芯片
SG3525設(shè)計(jì)了控制電路，其次分析和比較了開關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行的常用均流技
術(shù)，詳細(xì)討論了最大電流自動均流法。并且針對最大電流自動均流法的特點(diǎn)，
采用了三環(huán)控制法，對其進(jìn)行小信號分析，并采用均流控制芯片UC3907設(shè)計(jì)
了電源的均流控制電路，使模塊單元具有可并聯(lián)功能，實(shí)現(xiàn)了多電源模塊并聯(lián)
組成更大功率的電源系統(tǒng)，最后分析了原理樣機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果和多臺電源并聯(lián)運(yùn)
行的效果。
關(guān)鍵詞：大功率開關(guān)電源；推挽式變換器；并聯(lián)均流；UC3907Research on the Parallel Current-Sharing System
of High Power Switch Supply
Abstract
In the process of the practical applications in many electronic facilities,
sometimes because the output parameters(for example voltage，current，power)of
the onlyORe DC power supply don’t sarisfy the demand orgo fault．It could leadto
the lowefficiency andyet break downin entire system．Therefore，we usuallyadopt
multi—module power supplies parallel connection in practice．The technique of
parallel current-sharing is atendency of the power electronics，and the middle or
low multi—module power supplies combination can satisfy many different power
load in use of changing the number of the modules，and then each module could
support the lesser electrical stress．So the parallel current—sharing system of high
power switch supply car keep the higher efficiency and the quicker dynamic
response，can well satisfythe need ofhigh—powersupply oncharacteristic，capacity,
weight，volume，efficiency and reliability．
In this paper,a high power switch supply is designed using push-pull PWM
DC／DC oonvelter circuit and the cllrrent—sharing circuit is designed for parallel
operation of mufti—module．The relative operation principle is analyzed and the
circuit parameters are designed．At last，a prototype is developed to validate the
results．
Firstly,the theory of push-pull PWM DC／DC convener circuit is studied and
the controller SG3525 is used for centrel circuit．Secondly，the maximum current
automatic current-sharing method has also been discussed in detail in the paper．
According to the features of the maximum current-sharing method，three loops
control have been adopted and the small—signal analysis method has been utilized．
The current．sharing controller UC3907 is adoptedto design current—sharing circuit
for power supply,it can realize parallel multi·module to compose power supply
system much more huge than one module．Finally,experimental results of the
prototype are presented in the paper and the results of paralleling operation for
two-power supply are presented．
Key words：Hi曲Power Switch Supply；Push-Pull Converter；Parallel Current-Sharing；
UC3907
n插圖清單
圖1．1分布式電源并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖…………………………………………………………．1
圖2．1兩個(gè)模塊并聯(lián)均流原理圖……………………………………………………7
圖2，2輸出阻抗法原理圖………………………………………………………8
圖2．3主從模塊設(shè)置法均流控制原理示意圖……………………………………一9
圖2．4平均電流法自動均流控制電路原理圖…………………………………lO
圖2．5最大電流法自動均流控制電路原理圖…………………………………．1l
圖2-6熱應(yīng)力自動均流控制電路原理圖………………………………………．1l
圖2．7外加均流控制器的均流控制電路原理圖………………………………12
圖3-1并聯(lián)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖……………………………………………………………．．15
圖3．2推挽變換器原理圖………………………………………………………16
圖3-3推挽變換器的控制電路………………………，…………………………………2l
圖3．4輸入過欠壓保護(hù)和輸出過壓保護(hù)電路……………………………．2l
圖3-5輸出過流保護(hù)電路……………………………………………………………．．22
圖3-6過溫保護(hù)電路………………………………………………………………………．22
圖3．7由UC3844構(gòu)成的控制電源……………………………………………………23
圖4．1整流模塊電源并聯(lián)均流示意圖…………………………………………24
圖4．2 UC3907的引腳排列圖…………………………………………………………．26
圖4．3 UC3907內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖……………………………………………………………27
圖4．4采用最大電流法均流的并聯(lián)DC／DC變換器……………………………．29
圖4．5 n個(gè)DC／DC變換器并聯(lián)工作示意圖…………………………………．29
圖4．6最大電流自動均流法原理圖……………………………………………一30
圖4．7 UC3907在電源模塊的應(yīng)用…………………………………………………．．31
圖4．8 UC3907與SG3525連接示意圖………………………………………………．32
圖4．9 UC3907環(huán)路結(jié)構(gòu)示意圖………………………………………………………．．33
圖4．10單個(gè)電源模塊的小信號框圖…………………………………………～35
圖4．11反饋控制電路………………………………………………………………一37
圖4．12 Z(5)、Z(s)、L(s)三個(gè)開環(huán)傳遞函數(shù)的波德圖…………………。39
圖4．13輸出外部增益T(s)的波德圖………………………………………………～39
圖4．14 UC3907的外部電路圖…………………………………………………………．40
密級：——
單位代碼： !Q墨曼旦
分類號： 工K86
學(xué) 號：Q!!!塑!!!!!!?2
舍肥工學(xué)火警
Hefei of
University Technology
碩士學(xué)位論文
M A S T E R D I S S E R T A T I o N
論文題目： 大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究
學(xué)歷碩士
學(xué)位類別：
學(xué)科專業(yè)：
(工程領(lǐng)域 電力電子與電力傳動
作者姓名： 申 翔
蘇建徽教授
導(dǎo)師姓名：
2007年5月
完成時(shí)間：大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)的研究
摘 要
在大量電子設(shè)備的實(shí)際應(yīng)用過程中，往往因?yàn)槭褂脝闻_直流電源的輸出參
數(shù)(如電壓、電流、功率)不能滿足要求或發(fā)生故障，這樣就引起整個(gè)系統(tǒng)效率
低下甚至系統(tǒng)崩潰。所以在實(shí)際應(yīng)用中通常采用多個(gè)電源并聯(lián)運(yùn)行。并聯(lián)均流
技術(shù)是當(dāng)前電力電子技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)．大功率開關(guān)電源并聯(lián)均流系統(tǒng)利用多個(gè)
中、小功率的電源模塊并聯(lián)，通過改變并聯(lián)模塊的數(shù)量來滿足不同功率的負(fù)載，
每個(gè)模塊承受較小的電應(yīng)力，使得電源保持較高的效率和較快的動態(tài)響應(yīng)，可
以很好地滿足大功率電源在性能、重量、體積、效率和可靠性等方面的要求。
論文中采用推挽式PWM DC／DC電路研制了大功率開關(guān)電源的子模塊，并
設(shè)計(jì)出多個(gè)電源模塊并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的均流控制電路。論文重點(diǎn)分析了相關(guān)工作原
理，設(shè)計(jì)了電路參數(shù)，研制成功了樣機(jī)并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
文中首先研究了推挽式PWM DC，DC變換器的工作原理，使用控制芯片
SG3525設(shè)計(jì)了控制電路，其次分析和比較了開關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行的常用均流技
術(shù)，詳細(xì)討論了最大電流自動均流法。并且針對最大電流自動均流法的特點(diǎn)，
采用了三環(huán)控制法，對其進(jìn)行小信號分析，并采用均流控制芯片UC3907設(shè)計(jì)
了電源的均流控制電路，使模塊單元具有可并聯(lián)功能，實(shí)現(xiàn)了多電源模塊并聯(lián)
組成更大功率的電源系統(tǒng)，最后分析了原理樣機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果和多臺電源并聯(lián)運(yùn)
行的效果。
關(guān)鍵詞：大功率開關(guān)電源；推挽式變換器；并聯(lián)均流；UC3907Research on the Parallel Current-Sharing System
of High Power Switch Supply
Abstract
In the process of the practical applications in many electronic facilities,
sometimes because the output parameters(for example voltage，current，power)of
the onlyORe DC power supply don’t sarisfy the demand orgo fault．It could leadto
the lowefficiency andyet break downin entire system．Therefore，we usuallyadopt
multi—module power supplies parallel connection in practice．The technique of
parallel current-sharing is atendency of the power electronics，and the middle or
low multi—module power supplies combination can satisfy many different power
load in use of changing the number of the modules，and then each module could
support the lesser electrical stress．So the parallel current—sharing system of high
power switch supply car keep the higher efficiency and the quicker dynamic
response，can well satisfythe need ofhigh—powersupply oncharacteristic，capacity,
weight，volume，efficiency and reliability．
In this paper,a high power switch supply is designed using push-pull PWM
DC／DC oonvelter circuit and the cllrrent—sharing circuit is designed for parallel
operation of mufti—module．The relative operation principle is analyzed and the
circuit parameters are designed．At last，a prototype is developed to validate the
results．
Firstly,the theory of push-pull PWM DC／DC convener circuit is studied and
the controller SG3525 is used for centrel circuit．Secondly，the maximum current
automatic current-sharing method has also been discussed in detail in the paper．
According to the features of the maximum current-sharing method，three loops
control have been adopted and the small—signal analysis method has been utilized．
The current．sharing controller UC3907 is adoptedto design current—sharing circuit
for power supply,it can realize parallel multi·module to compose power supply
system much more huge than one module．Finally,experimental results of the
prototype are presented in the paper and the results of paralleling operation for
two-power supply are presented．
Key words：Hi曲Power Switch Supply；Push-Pull Converter；Parallel Current-Sharing；
UC3907
n插圖清單
圖1．1分布式電源并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖…………………………………………………………．1
圖2．1兩個(gè)模塊并聯(lián)均流原理圖……………………………………………………7
圖2，2輸出阻抗法原理圖………………………………………………………8
圖2．3主從模塊設(shè)置法均流控制原理示意圖……………………………………一9
圖2．4平均電流法自動均流控制電路原理圖…………………………………lO
圖2．5最大電流法自動均流控制電路原理圖…………………………………．1l
圖2-6熱應(yīng)力自動均流控制電路原理圖………………………………………．1l
圖2．7外加均流控制器的均流控制電路原理圖………………………………12
圖3-1并聯(lián)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖……………………………………………………………．．15
圖3．2推挽變換器原理圖………………………………………………………16
圖3-3推挽變換器的控制電路………………………，…………………………………2l
圖3．4輸入過欠壓保護(hù)和輸出過壓保護(hù)電路……………………………．2l
圖3-5輸出過流保護(hù)電路……………………………………………………………．．22
圖3-6過溫保護(hù)電路………………………………………………………………………．22
圖3．7由UC3844構(gòu)成的控制電源……………………………………………………23
圖4．1整流模塊電源并聯(lián)均流示意圖…………………………………………24
圖4．2 UC3907的引腳排列圖…………………………………………………………．26
圖4．3 UC3907內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖……………………………………………………………27
圖4．4采用最大電流法均流的并聯(lián)DC／DC變換器……………………………．29
圖4．5 n個(gè)DC／DC變換器并聯(lián)工作示意圖…………………………………．29
圖4．6最大電流自動均流法原理圖……………………………………………一30
圖4．7 UC3907在電源模塊的應(yīng)用…………………………………………………．．31
圖4．8 UC3907與SG3525連接示意圖………………………………………………．32
圖4．9 UC3907環(huán)路結(jié)構(gòu)示意圖………………………………………………………．．33
圖4．10單個(gè)電源模塊的小信號框圖…………………………………………～35
圖4．11反饋控制電路………………………………………………………………一37
圖4．12 Z(5)、Z(s)、L(s)三個(gè)開環(huán)傳遞函數(shù)的波德圖…………………。39
圖4．13輸出外部增益T(s)的波德圖………………………………………………～39
圖4．14 UC3907的外部電路圖…………………………………………………………．40
