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。
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(wú)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�？刂品椒ㄓ型猸h(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(wèn)題。
2串并混聯(lián)式充電電源拓?fù)?/strong>
介紹四模塊串并混聯(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。
3外環(huán)控制加平均電流功率均分策略
3.1均流策略
采用OLR+BAP法的功率均分策略，其控制電路如圖3所示。當(dāng)UI=Ub時(shí)，R兩端電壓Uab=0，則Uc=0，實(shí)現(xiàn)均流。當(dāng)有均流誤差時(shí)，U1≠Ub.Uab≠0，則均流調(diào)節(jié)器輸出Uc≠0，其通過(guò)控制電壓誤差放大器控制功率級(jí)的輸出電流，最終實(shí)現(xiàn)均流。
3.2控制器的設(shè)計(jì)
主電路參數(shù)為：輸入電壓Uin=520 V，輸出電壓Uo=80 V，變壓器初、次級(jí)匝比n=7：7：24，諧振電感Lr=20μH，輸出濾波電感Lf=100μH輸出濾波電容G=30μF，開關(guān)頻率fs=50 kHz，電壓采樣系數(shù)Fv=0.037 5，電流采樣系數(shù)Fi=0.087 5. 3.2.1電壓環(huán)的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)電壓環(huán)時(shí)，不考慮均流環(huán)對(duì)電壓環(huán)的影響，只要均流環(huán)的截止頻率遠(yuǎn)離電壓環(huán)的截止頻率，均流環(huán)對(duì)電壓環(huán)的影響很小，就可將其影響忽略。電壓閉環(huán)控制框圖如圖4所示。
移相全橋電路占空比對(duì)輸出電壓傳遞函數(shù)：
圖5為電壓環(huán)校正前后波特圖。系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)波特圖如圖5虛線所示，可知系統(tǒng)存在很大穩(wěn)態(tài)誤差，需引入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，在此選擇PI控制器。
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