組合混聯(lián)式充電電源及其功率均分策略研究

摘要：為適應(yīng)大容量和模塊化充電電源發(fā)展的需求，提出一種基于串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)的充電電源，它由4個(gè)改進(jìn)的移相全橋電路模塊構(gòu)成。該充電電源采用先恒流后恒壓的兩段式充電方法，控制器則采用電流環(huán)和電壓環(huán)并聯(lián)切換的結(jié)構(gòu)，同時(shí)引入一種外環(huán)控制加平均電流的功率均分策略，并根據(jù)頻域分析法設(shè)計(jì)了均流和均壓控制器。最后，設(shè)計(jì)了一套2并2串的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用該充電電路拓?fù)浜涂刂撇呗?，輸出電流和電壓的不均衡度均小?％，很好地驗(yàn)證了分析及設(shè)計(jì)的正確性。
關(guān)鍵詞：電源；串并混聯(lián)；功率均分；移相全橋變換器

1 引言
開關(guān)電源系統(tǒng)采用串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有可靠性高，冗余配置，模塊特性好等特點(diǎn)，便于系統(tǒng)管理和維護(hù)。但混聯(lián)結(jié)構(gòu)的電源模塊之間需采取均流、均壓措施，以保證輸出電流和電壓在各模塊之間均衡分配。均流技術(shù)分為下垂法和有源均流法，有無均流母線是兩者的根本區(qū)別下垂法僅適合小功率應(yīng)用。而有源均流策略實(shí)際上包含控制方法和均流母線的形成方法。控制方法有外環(huán)控制(OLR)、內(nèi)環(huán)控制和雙環(huán)控制；均流母線的形成方法包括平均電流(BAP)法和主從(MS)法。其中MS法包括指定主模塊法和自動(dòng)選主法。在此設(shè)計(jì)的充電電源系統(tǒng)采用改進(jìn)的移相全橋變換器及OLR+BAP法的功率均分策略，有效解決了電源模塊的功率均分問題。

2 串并混聯(lián)式充電電源拓?fù)浣榻B
四模塊串并混聯(lián)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。先將模塊1～4分別串聯(lián)，然后再將兩串支路并聯(lián)組成四模塊的混聯(lián)結(jié)構(gòu)。

單模塊電路如圖2所示，其主電路在傳統(tǒng)移相全橋ZVS變換器的變壓器初級(jí)加了兩個(gè)箝位二極管VD7和VD8，可有效抑制變壓器次級(jí)整流二極管的高頻振蕩，減小電壓反向恢復(fù)尖峰。