【摘 要】
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近年来,各种先进的硬件平台对供电电源的质量要求越来越高。为了提高电源的容量和可靠性,提出了一种带串并联管理的组合开关电源。该电源结合了 ISOP（输入串联输出并联）与IPOP（输入并联输出并联）的组合方式,由四个反激变换器模块通过串并混合连接的方式组成。该方案有效减小了功率器件的电应力,同时具有模块功率均衡、故障诊断和容错控制功能。功率均衡控制策略具体实施方式为系统中ISOP部分采用同占空比控制。
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近年来,各种先进的硬件平台对供电电源的质量要求越来越高。为了提高电源的容量和可靠性,提出了一种带串并联管理的组合开关电源。该电源结合了 ISOP（输入串联输出并联）与IPOP（输入并联输出并联）的组合方式,由四个反激变换器模块通过串并混合连接的方式组成。该方案有效减小了功率器件的电应力,同时具有模块功率均衡、故障诊断和容错控制功能。功率均衡控制策略具体实施方式为系统中ISOP部分采用同占空比控制。占空比的大小取决于平均电流环与输出稳压环组成的双闭环模糊PI控制,确保了输出电压稳定与各电源模块功率均衡。同时,建模分析了储能器件参数失配对同占空比控制的影响程度并给出选型建议。故障诊断与容错控制策略具体实施过程是根据输入端分压电容在与其相并联的模块发生短路或断路故障时产生不同的电压变化趋势和变化速度,建立故障数学模型、计算出故障判断阈值。由ARM实时采样分压电容端电压特性,与故障判断阈值比较后判断是否有故障发生及故障类型。在模块出现故障后迅速报警并将其进行容错控制。针对在容错控制中浪涌电流的问题,通过控制继电器切换时序和加入限流电阻的方式来抑制浪涌电流。完成了四个反激变换器模块和基于STM32F103RCT6控制平台的硬件设计,并进行了软件编程和实验验证。实验结果验证了理论推导的正确性,在稳态和动态切换过程中功率均衡控制误差小于10%;同时,断路故障和短路故障能够获得有效识别,响应时间小于0.25s。
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