【正文】 (PWM)式；②脈沖頻率調(diào)制(PFM)式；③PWM與PFM混合式。我國的直流控制電源的技術(shù)發(fā)展大致分為三個(gè)階段：1．初級(jí)應(yīng)用階段20世紀(jì)80年代初為初級(jí)應(yīng)用階段。在此期間電力設(shè)計(jì)、研究和制造部門進(jìn)行了三件事：（1）編制修訂了一系列直流電源設(shè)計(jì)、施工、設(shè)備應(yīng)用和運(yùn)行管理的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。電力工程直流技術(shù)已跨入一個(gè)嶄新的現(xiàn)代電源技術(shù)時(shí)代。電阻R1和R2對(duì)輸出進(jìn)行采樣，主要任務(wù)是檢測(cè)輸出電壓的變化，并與基準(zhǔn)電壓Ur比較，誤差電壓Ue經(jīng)過放大和脈寬調(diào)制（PWM）電路，再通過驅(qū)動(dòng)電路控制功率管，調(diào)節(jié)開關(guān)器件的占空比，從而調(diào)整輸出電壓的大小。提高開關(guān)頻率后，能改善反饋放大器的頻率特性，也能解決開關(guān)電源的瞬態(tài)響應(yīng)問題。下面介紹推挽型和全橋型這兩種常見的隔離型變換器。圖23 推挽型變換器電路和工作波形開關(guān)S1和S2交替導(dǎo)通，當(dāng)S1導(dǎo)通時(shí)，二極管V1處于通態(tài)；當(dāng)S2導(dǎo)通時(shí)，二極管V2處于通態(tài)；當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，V1和V2都處于通態(tài)，各承擔(dān)一半的電流，S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為2Ui[1]。而兩對(duì)開關(guān)導(dǎo)通存在時(shí)間差。圖24 全橋型變換器電路圖25 全橋型變換器工作波形當(dāng)濾波電感L的電流連續(xù)時(shí)，輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系是： （22）全橋DC/DC變換器的優(yōu)點(diǎn)有兩個(gè)：一是DC/DC變換器只需一個(gè)原邊繞組，通過正、反向電壓得到正、反向磁通，副邊繞組采用全橋式全波整流輸出。 PWM控制器模塊脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制器就是通過重復(fù)通、斷開關(guān)的工作方式把一種直流電壓（或電流）變換為高頻方波電壓（或電流），再通過整流濾波電路變成另一種直流電壓輸出。隨著開關(guān)工作頻率的提高，濾波電感L，變壓器T等磁性元件以及濾波電容C等都可以小型化。另一種是保持導(dǎo)通時(shí)間ton不變，改變開關(guān)工作周期Ts的脈沖頻率調(diào)制（PFM）方式。 高頻開關(guān)電源并聯(lián)特性與線性電源相同，開關(guān)電源也具有如圖31所示的外特性（輸出特性）。由圖31(a)可知，開關(guān)電源的負(fù)載電壓與負(fù)載電流的關(guān)系為： （32）如圖31(b)所示，兩臺(tái)容量相同、參數(shù)相同的開關(guān)變換器并聯(lián)，負(fù)載電壓分別表示如下： （33） （34）式中、分別為模塊1及模塊2的輸出電阻（包括電纜電阻）。這就要求系統(tǒng)在任何時(shí)刻都得確保相關(guān)聯(lián)的各臺(tái)電源承受的電、熱應(yīng)力基本相當(dāng)。 輸出阻抗法輸出阻抗法又稱電壓調(diào)整率法，均流控制原理圖見圖32。而且為了實(shí)現(xiàn)均流，各模塊需要個(gè)別調(diào)整，對(duì)于不同額定功率的模塊難以實(shí)現(xiàn)均流。當(dāng)某模塊電流增加得多，上升，下降，使該模塊的輸出電壓隨著下降，即外特性向下傾斜（輸出阻抗增大），接近其它模塊的外特性，使其它模塊電流增大，實(shí)現(xiàn)近似均流，這個(gè)方法是最簡單的實(shí)現(xiàn)均流的方法，本質(zhì)上屬于開環(huán)控制，在小電流時(shí)電流分配特性差，重載時(shí)分配特性要好一些，但仍是不平衡的。由于用輸出阻抗法均流的系統(tǒng)的電壓調(diào)整率差，因此這一方法不可能用在電壓調(diào)整率要求很高（例如3%或小于3%）的電源系統(tǒng)中[16] [17] [18]。圖33 平均電流自動(dòng)均流控制原理圖電壓放大器輸入為和反饋電壓，是基準(zhǔn)電壓和均流控制電壓的綜合，它與進(jìn)行比較放大后，產(chǎn)生（電壓誤差）來控制PWM及驅(qū)動(dòng)器。（可能大于、也可能小于）。按平均電流均分負(fù)載電流的方法可以精確的實(shí)現(xiàn)負(fù)載均流，但它同時(shí)存在缺陷。主從設(shè)置均流法是在并聯(lián)的n個(gè)變換器模塊中，人為指定其中一個(gè)為“主模塊”，而其余各模塊跟從主模塊分配電流，稱為從模塊。為主模塊的基準(zhǔn)電壓，為輸出電壓反饋信號(hào)。主從控制法均流的精度很高，但存在的最大缺點(diǎn)是一旦主控電源出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)將完全失控。這種方法和平均電流法相似，只是將后者和均流線相連的電阻換成了二極管（令a點(diǎn)接二極管陽極，b點(diǎn)接陰極）。如果某個(gè)模塊電流突然增大，成為n個(gè)模塊中電流最大的一個(gè)，于是上升，該模塊自動(dòng)成為主模塊，其它各模塊為從模塊。因而這種控制方法能夠?qū)收夏K自動(dòng)隔離，便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)冗余和熱插拔，提高系統(tǒng)的可靠性[16] [17] [18]。2．平均電流法可以精確地實(shí)現(xiàn)均流，但均流母線短路，或接在母線上的任一模塊不能工作時(shí)，母線電壓下降，促使各模塊電壓下調(diào)，甚至到達(dá)其下限，結(jié)果造成故障。它為每一個(gè)模塊電源提供一個(gè)電流基準(zhǔn)值，而所有并聯(lián)模塊電源則依據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)值來調(diào)整輸出電流，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總電流在各并聯(lián)電源中的精確均分，是一種優(yōu)良的均流方法[16]。根據(jù)這一特點(diǎn)，Unitrode IC公司開發(fā)出了集成芯片UC3902，其外形有八個(gè)管腳，管腳編號(hào)及功能如圖41所示。因?yàn)榫黩?qū)動(dòng)放大器為單位增益，所以均流驅(qū)動(dòng)放大器的輸出電壓等于電流檢測(cè)放大器的輸出電壓。因此均流檢測(cè)放大器的輸出電壓與主模塊的輸出電流相對(duì)應(yīng)，也就是和均流母線上的電壓相對(duì)應(yīng)。同時(shí)，跨導(dǎo)放大器需要一高的輸入與輸出阻抗，用電流源輸出阻抗代替電壓源輸出阻抗，相應(yīng)的跨導(dǎo)被定義為A/V，乘以帶有補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)阻抗的跨導(dǎo)Gm，就轉(zhuǎn)化為V/V。誤差放大器的輸出電壓是用來調(diào)整變換器模塊的輸出電壓，以平衡所有并聯(lián)模塊的負(fù)載電流，這是通過一調(diào)整放大器和緩沖三極管NPN來實(shí)現(xiàn)的。此芯片只需要很少的外部元器件。各電源模塊間為精確均流，首先要檢測(cè)每個(gè)模塊的輸出電流。最大壓降要與芯片內(nèi)部對(duì)信號(hào)的限制相對(duì)應(yīng)，關(guān)鍵是防止電流檢測(cè)放大器的飽和，電流檢測(cè)放大器輸出的最高電壓是的函數(shù)，根據(jù)芯片手冊(cè)和實(shí)際調(diào)試的經(jīng)驗(yàn)，取左右，相應(yīng)可得：，式中電流檢測(cè)放大器的增益。為保證電壓環(huán)穩(wěn)定，均流環(huán)的交越頻率應(yīng)遠(yuǎn)比電壓環(huán)交越頻率低，一般低至少10倍，這樣均流環(huán)在電壓環(huán)交越頻率處達(dá)到最小，使均流環(huán)不會(huì)干擾到電壓環(huán)。AEA：誤差放大器增益， （45）式中GM為跨導(dǎo)，XCOMP為復(fù)頻函數(shù)補(bǔ)償器件的阻抗。UC3902的工作電壓范圍是，模塊電源的輸出電壓正好在這個(gè)范圍之內(nèi)，故設(shè)計(jì)中UC3902的工作電壓可直接由模塊電源提供。由于RSENSE的選擇要從電阻的最大功耗及其最大壓降來考慮，功耗受效率和器件額定功率的限制。這是因?yàn)檩^小的電流會(huì)增加對(duì)噪音的靈敏度，而過大的電流會(huì)增加緩沖三極管的損耗。 確定補(bǔ)償元件RC和CC補(bǔ)償元件RC和CC可由均流環(huán)增益求得。RL是負(fù)載電阻值， （413） （414） （415）CC一般選擇幾百皮法至幾千皮法，實(shí)際選擇50μF。仿真時(shí)特建立了輸出特性不一致的兩個(gè)模塊進(jìn)行并聯(lián)均流分析。無均流控制時(shí)，兩模塊并聯(lián)運(yùn)行的輸出電流動(dòng)態(tài)波形如圖45所示。5 結(jié)論和展望 最大電流自動(dòng)均流法在電力高頻開關(guān)電源中的應(yīng)用目前，我國正大力實(shí)施變電站的無人值班管理，因此，對(duì)設(shè)備的選擇將會(huì)朝著小型化、無油化、少維護(hù)或免維護(hù)及自動(dòng)化程度高的方向發(fā)展。因直流電源故障而引發(fā)的事故時(shí)有發(fā)生。隨著變電站大量繼電保護(hù)裝置、自動(dòng)化裝置、事故照明、通信電源和交流不停電電源（UPS）的直流逆變負(fù)載的增加，要求組建一個(gè)大容量、安全可靠、不間斷供電的直流電源系統(tǒng)。并聯(lián)系統(tǒng)中每個(gè)模塊處理較小功率，解決了單臺(tái)電源遇到的問題。早期的高頻開關(guān)電源由于生產(chǎn)廠家采用的均流方式不完善，導(dǎo)致500kV襄陽變電站、鳳凰山變電站的直流48V通信用的高頻開關(guān)電源模塊由于不均流過載的模塊損壞，其負(fù)載加至其他運(yùn)行模塊，減少正常模塊的運(yùn)行壽命，導(dǎo)致不安全隱患時(shí)有發(fā)生；相反，直流110V高頻開關(guān)電源生產(chǎn)廠家的設(shè)計(jì)的均流方式全部采用的最大電流自動(dòng)均流法，未出現(xiàn)不均流現(xiàn)象，保證了110V直流系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。同時(shí)本文也存在不足之處，比如二極管總存在正向壓降，因此主模塊的均流會(huì)有誤差；均流是一個(gè)從模塊電流上升并超過主模塊電流的過程，系統(tǒng)中主、從模塊的身份不斷交替，各模塊輸出電流存在低頻振蕩。回首既往，自己最寶貴的時(shí)光能在眾多學(xué)富五車、才華橫溢的老師們的熏陶下度過，實(shí)是榮幸之極。高頻開關(guān)電源是電氣工程學(xué)科一直探討的熱門話題，老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長的支持鼓勵(lì)，是我堅(jiān)持完成畢業(yè)論文的動(dòng)力源泉。感謝2007級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化的各位同學(xué)，與他們的交流使我受益頗多。附錄圖1 推挽型變換器電路附錄圖2 推挽型變換器IL1的動(dòng)態(tài)波形附錄圖3 推挽型變換器UO的動(dòng)態(tài)波形附錄圖4 推挽型變換器US的動(dòng)態(tài)波形附錄圖5 推挽型變換器USO的動(dòng)態(tài)波形附錄圖6 全橋型變換器電路附錄圖8 全橋型變換器Ip的動(dòng)態(tài)波形附錄圖9 全橋型變換器Uinv的動(dòng)態(tài)波形附錄圖10 全橋型變換器UO的動(dòng)態(tài)波形