开关转换器的下垂法[2]
发布时间:2008/10/20 0:00:00 访问次数:699
下垂法(droop approach)也称为输出阻抗法。这是一种最简单的均流方法。通过调节电源系统中各个dc/dc转换器的外特性斜率(见图1),即调节其输出阻抗,就可以使并联的各模块实现近似均流,这也就是有的文献将下垂法称做输出阻抗法或电压调整率法的原因。
图1 dc/dc转换器的外特性uo=f(io)
图1(b)所示为一个dc/dc转换器的外特性(输出特性)uo=f(io)。在空载时,假设输出电压为uom可知,当输出电流由零增长△i时,负载电压下降即为模块的等效输出阻抗,其中包括这个模块接到负载的导线(或电缆)电阻。实际上,代表的是模块的输出电压调整率。
由图1可知,dc/dc转换器的外特性uo=f(io)可以用式(11-3)表示:
式中 uo--空载时的输出电压;
r--等效输出电阻,
。
以两个相同容量的dc/dc转换器模块的并联工作为例,如图2所示,设两个模块的最大输出电压(即空载电压)分别为uo1m和uo2m,它们的等效输出阻抗分别为r1和r2,其外特性如下式所示。
图2 两台并联dc/dc转换器及其外特性
由图1及式(11-7)和式(11-8)可知:
(1)当uolm≠uo2m、r1≠r2时,两个模块的空载电压和外特性斜率都不相等。
负载电压为uo,两个模块按空载电压和外特性下垂的程度来分配负载电流io,io=io1+io2,可知电流的分配并不相等。当负载电流增大到i′o=i′o1+i′o2时,负载电压为u′o。
(2)当uolm=uo2m=uom、r1≠r2时,两个模块的空载电压相等,但外特性斜率不相等。
由式(11-8)可得
按照两个模块外特性的下垂程度来分配负载电流io,如图3(a)所示。外特性斜率小(即输出阻抗r1小)的模块1与外特性斜率大的模块2相比,模块1分担的电流要多;而且模块的外特性斜率越大(即r1或r2越大,外特性越软),同样的输出阻抗误差△r=r1-r2或相对误差造成的环流越小。
图3 两台并联dc/dc转换器的外特性
(3)当uolm≠uo2m,r1=r2=r时,两个模块的空载电压不相等,而外特性斜率相等。由式(11-8)可得
两个模块按照空载电压分配负载电流io,如图11-6(b)所示。空载电压高的模块,分担的电流较多;模块的外特性斜率越大(即r1=r2越大,外特性越软),同样空载电压误差造成的环流越小。
由此可以推论,令模块的输出特性曲线有一定的斜率(即输出特性曲线下垂)时,则由此可以改善并联工作模块之间的电流均衡度,这就是外特性下垂法均流的根据。
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下垂法(droop approach)也称为输出阻抗法。这是一种最简单的均流方法。通过调节电源系统中各个dc/dc转换器的外特性斜率(见图1),即调节其输出阻抗,就可以使并联的各模块实现近似均流,这也就是有的文献将下垂法称做输出阻抗法或电压调整率法的原因。
图1 dc/dc转换器的外特性uo=f(io)
图1(b)所示为一个dc/dc转换器的外特性(输出特性)uo=f(io)。在空载时,假设输出电压为uom可知,当输出电流由零增长△i时,负载电压下降即为模块的等效输出阻抗,其中包括这个模块接到负载的导线(或电缆)电阻。实际上,代表的是模块的输出电压调整率。
由图1可知,dc/dc转换器的外特性uo=f(io)可以用式(11-3)表示:
式中 uo--空载时的输出电压;
r--等效输出电阻,
。
以两个相同容量的dc/dc转换器模块的并联工作为例,如图2所示,设两个模块的最大输出电压(即空载电压)分别为uo1m和uo2m,它们的等效输出阻抗分别为r1和r2,其外特性如下式所示。
图2 两台并联dc/dc转换器及其外特性
由图1及式(11-7)和式(11-8)可知:
(1)当uolm≠uo2m、r1≠r2时,两个模块的空载电压和外特性斜率都不相等。
负载电压为uo,两个模块按空载电压和外特性下垂的程度来分配负载电流io,io=io1+io2,可知电流的分配并不相等。当负载电流增大到i′o=i′o1+i′o2时,负载电压为u′o。
(2)当uolm=uo2m=uom、r1≠r2时,两个模块的空载电压相等,但外特性斜率不相等。
由式(11-8)可得
按照两个模块外特性的下垂程度来分配负载电流io,如图3(a)所示。外特性斜率小(即输出阻抗r1小)的模块1与外特性斜率大的模块2相比,模块1分担的电流要多;而且模块的外特性斜率越大(即r1或r2越大,外特性越软),同样的输出阻抗误差△r=r1-r2或相对误差造成的环流越小。
图3 两台并联dc/dc转换器的外特性
(3)当uolm≠uo2m,r1=r2=r时,两个模块的空载电压不相等,而外特性斜率相等。由式(11-8)可得
两个模块按照空载电压分配负载电流io,如图11-6(b)所示。空载电压高的模块,分担的电流较多;模块的外特性斜率越大(即r1=r2越大,外特性越软),同样空载电压误差造成的环流越小。
由此可以推论,令模块的输出特性曲线有一定的斜率(即输出特性曲线下垂)时,则由此可以改善并联工作模块之间的电流均衡度,这就是外特性下垂法均流的根据。
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