高频开关电源双闭环反馈并联系统

单台高频开关电源构成一个电流负反馈控制系统，简称内环.自动控制原理如图3所示.

图3中采用了PI调节器的单闭环电流负反馈控制系统，既保证了动态稳定性，又能做到无静差，很好地解决了动.静态的矛盾.其调节原理：在电流给定值不变的情况下，当负载变动或电源内部原因造成了电源输出电流变动时，自动控制调节过程为：

通过以上的调节过程，可以保证单台高频开关电源输出稳定的电流.这样，把各个单独工作的高频开关电源输出并联在一起，且工作在稳流状态下，接受同一的电流给定值，就可保证各台高频开关电源输出同样大小的电流.

从而实现并联系统的扩流输出.为了提高系统的整体可靠性，还可根据系统的要求，增加N+1冗于设计.这种简单的组合在一起，当某台高频开关电源出现故障，可立即把其关电退出运行并断开输出连接，把备份的高频开关电源通电投入运行即可.从而把处理故障的时间减少到最小.

3.2 系统自动控制原理

双闭环并联系统自动控制原理如图4所示.

图4中在高频开关电源系统外增加了一个比例积分调节器，用来调节并联系统的电压.

把并联系统的输出电压反馈和并联系统给定值进行比较，其差值经信号放大，作为高频开关电源系统电流给定值，而高频开关电源系统根据不断变化的电流给定值来调节自身的输出电压，以此保证自身的输出电流根据给定值变化而变化.从而也保证了并联系统输出电压稳定.从闭环反馈的结构上看，电流调节环在高频开关电源系统内部，是内环;电压调节环在外面，成为外环.二者之间实行串级连接，即以电压调节器的输出作为电流调节器的输入，再用电流调节器的输出作为并联系统输出电压的控制，那么两种调节器作用就能互相配合，相辅相成了.这就形成电压.电流双闭环反馈控制系统.为了获得良好的静.动态性能，两个调节器一般都采用PI调节器.

当由于负载扰动，造成了并联系统电压输出变动，则系统自动控制调节过程为：

上述电压调节过程可以保证并联系统在稳压工作状态下，输出电压稳定.若系统要工作在稳流状态下，只需通过系统内部的选择开关，把外环电压反馈单元关闭，直接把电压给定信号加到各台高频开关电源，由于各台高频开关电源本身工作在稳流状态下，从而可以保证并联系统的每台高频开关电源输出同等大小电流.

从动态稳定性上看，在设计过程中，先把单台高频开关电源设计调整好，使之能稳定的输出额定电流.然后把各台并联连接在一起，加上电压反馈外环，再按系统设计要求并调整外环，使系统输出电压保持稳定.需要注意的是：内环根据其设计指标要逐一开启和外环连调，等所有的内环调整好后，再把所有内环开启，与外环一同调节系统的输出电压和电流.

4.实验与结论

应用以上原理，制作了一台组合式并联的72KW高频开关电源.具体参数为：AC380V±10%,稳压输出18VDC;限流电流4100ADC;稳流输出4000ADC;限压电压18.5VDC.该并联系统由五台单独的高频开关电源并联组合，每台高频开关电源都输出同等的800A/18V.系统在稳压工作时，即使输出短路也能限流在4100A稳定工作;稳流工作时，输出端开路能实现限压而稳定工作.若为了提高并联系统的可靠性，还可增加一台备份.该电源在电镀行业镀铬工艺中现场运行已有近两年，基本上达到了设计要求，用户反应良好.