1 引言

　　在發(fā)電廠和變電所中，為了給控制、信號、保護(hù)、自動(dòng)裝置、事故照明和交流不停電電源等裝置供電，一般都要求有可靠的直流電源。為此，發(fā)電廠和110kV以上的變電所通常用蓄電池作為直流電源，但要求上述電源具有高度的可靠性和穩(wěn)定性，并且其電源容量和電壓能在最嚴(yán)重的事故情況下保證用電設(shè)備的可靠工作。

　　另外，目前由于半導(dǎo)體功率器件、磁性材料等方面的原因，單個(gè)開關(guān)電源模塊的最大輸出功率只有上kW，而實(shí)際應(yīng)用中往往需用幾十kW甚至幾百kW以上的開關(guān)電源為系統(tǒng)供電，因此，要通過電源模塊的并聯(lián)運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)。大功率電源系統(tǒng)需要采用若干臺開關(guān)電源并聯(lián)的形式，以滿足負(fù)載的功率要求。在并聯(lián)系統(tǒng)中，每個(gè)變換器應(yīng)處理較小的功率以降低應(yīng)力，還應(yīng)采用冗余技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性。電源并聯(lián)運(yùn)行是電源產(chǎn)品模塊化、大容量化的一個(gè)有效方法，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)組合大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵。

　　2 常用的均流方法

　　由于大功率電源負(fù)載需求的增加以及分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展，開關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)的重要性也日益增加。但是并聯(lián)的開關(guān)變換器在模塊間通常需要采用均流(Current sharing)措施。它是實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵，其目的在于保證模塊間電源應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻分配，防止一臺或多臺模塊運(yùn)行在電流極限(限流)狀態(tài)。因?yàn)椴⒙?lián)運(yùn)行的各個(gè)模塊特性并不一致，外特性好(電壓調(diào)整率小)的模塊可承擔(dān)更多的電流，甚至過載，從而使某些外特性較差的模塊運(yùn)行于輕載狀態(tài)，甚至基本上是空載運(yùn)行。其結(jié)果必然加大了分擔(dān)電流多的模塊的熱應(yīng)力，從而降低了可靠性。

　　開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)常用的均流方法有：

　　(1)輸出阻抗法;

　　(2)主從設(shè)置法;

　　(3)按平均電流值自動(dòng)均流法;

　　(4)外加均流控制器法;

　　(5)最大電流自動(dòng)均流法(又叫自主均流法)。

　　直流模塊并聯(lián)的方案很多，但用于電力操作電源，都存在著這樣或者那樣的缺陷。其主要表現(xiàn)在：輸出阻抗法的均流精度太低;主從設(shè)置法和平均電流法都無法實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)，因而并聯(lián)電源模塊系統(tǒng)的可靠性得不到很好的保證;外加均流控制器法使系統(tǒng)變得過于復(fù)雜，不利于把這一技術(shù)轉(zhuǎn)化成實(shí)際的產(chǎn)品。而自主均流法以其均流精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，可以實(shí)現(xiàn)冗余技術(shù)等特點(diǎn)，越來越受到產(chǎn)品開發(fā)人員的青睞。

　　所謂自主均流技術(shù)，就是在n個(gè)并聯(lián)模塊中，以輸出電流最大的模塊為主模塊，而以其余的模塊為從模塊。由于n個(gè)并聯(lián)模塊中，一般都沒有事先人為設(shè)定哪個(gè)模塊為主模塊，而是通過電流的大小自動(dòng)排序，電流大的自然成為主模塊，“自主均流法”因此而得名。

　　3 220/10A整流模塊

　　筆者設(shè)計(jì)了一個(gè)220V/40A高頻開關(guān)電源，可用于發(fā)電廠、變電所、變電站等電力控制的直流屏系統(tǒng)。該設(shè)計(jì)方案采用4個(gè)220V/10A模塊并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)模塊間的自主均流，從而為電力系統(tǒng)提供了一種重量更輕、體積更小、效率更高、安全性更好的整流模塊實(shí)現(xiàn)方案。由于篇幅所限，本文只介紹220V/10A整流模塊的實(shí)現(xiàn)方法。

　　高頻開關(guān)電源性能優(yōu)于相控整流電源，它能否得到廣泛工業(yè)應(yīng)用的關(guān)鍵是其可靠性，特別是當(dāng)輸出直流電壓較高時(shí)應(yīng)能可靠工作。除元器件及生產(chǎn)工藝等因素外，開關(guān)電源的可靠性主要取決于其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法。在設(shè)計(jì)該電源模塊時(shí)，選用了可靠性很高的三相電流型PWM整流器來完成三相功率因數(shù)校正及移相全橋諧振拓?fù)洌瑥亩鴮?shí)現(xiàn)DC/DC轉(zhuǎn)換;PWM控制則采用電流型控制方法來實(shí)現(xiàn)。

　　3.1 三相PWM整流器