组合混联式充电电源及其功率均分策略研究

摘要：为适应大容量和模块化充电电源发展的需求，提出一种基于串并混联结构的充电电源，它由4个改进的移相全桥电路模块构成。该充电电源采用先恒流后恒压的两段式充电方法，控制器则采用电流环和电压环并联切换的结构，同时引入一种外环控制加平均电流的功率均分策略，并根据频域分析法设计了均流和均压控制器。最后，设计了一套2并2串的实验样机。实验结果表明，采用该充电电路拓扑和控制策略，输出电流和电压的不均衡度均小于5％，很好地验证了分析及设计的正确性。
关键词：电源；串并混联；功率均分；移相全桥变换器

1 引言
开关电源系统采用串并混联结构，具有可靠性高，冗余配置，模块特性好等特点，便于系统管理和维护。但混联结构的电源模块之间需采取均流、均压措施，以保证输出电流和电压在各模块之间均衡分配。均流技术分为下垂法和有源均流法，有无均流母线是两者的根本区别下垂法仅适合小功率应用。而有源均流策略实际上包含控制方法和均流母线的形成方法。控制方法有外环控制(OLR)、内环控制和双环控制；均流母线的形成方法包括平均电流(BAP)法和主从(MS)法。其中MS法包括指定主模块法和自动选主法。在此设计的充电电源系统采用改进的移相全桥变换器及OLR+BAP法的功率均分策略，有效解决了电源模块的功率均分问题。

2 串并混联式充电电源拓扑介绍
四模块串并混联结构框图如图1所示。先将模块1～4分别串联，然后再将两串支路并联组成四模块的混联结构。

单模块电路如图2所示，其主电路在传统移相全桥ZVS变换器的变压器初级加了两个箝位二极管VD7和VD8，可有效抑制变压器次级整流二极管的高频振荡，减小电压反向恢复尖峰。