張愛(ài)君

（西安科技大學(xué)高新學(xué)院，陜西 西安 710109）

1 主從法控制的交錯(cuò)并聯(lián)Buck電路特點(diǎn)

LED是一種單向?qū)щ娖骷?，被用于直流電流或單向脈沖電流進(jìn)行驅(qū)動(dòng)[1]。隨著其使用范圍的擴(kuò)張，單個(gè)小功率開(kāi)關(guān)電源已無(wú)法滿(mǎn)足其快速發(fā)展與應(yīng)用的需求。如果簡(jiǎn)單地將多個(gè)小功率開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)起來(lái)以滿(mǎn)足大功率需求，將會(huì)出現(xiàn)各個(gè)子模塊電源負(fù)擔(dān)不一致的負(fù)載電壓情況。通俗的講，就是一部分子模塊電源輸出電流小，另一部分子模塊電源輸出電流大，輸出電流大的子模塊電源長(zhǎng)期高負(fù)荷運(yùn)行會(huì)帶來(lái)一定的安全隱患，所以要消除這種現(xiàn)象，需要應(yīng)用均流技術(shù)。均流控制技術(shù)在實(shí)現(xiàn)電流應(yīng)力降低的同時(shí)，還能有效地提高整個(gè)供電系統(tǒng)的靈活性和可靠性。

想要通過(guò)均流技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)子模塊電源的穩(wěn)定并聯(lián)運(yùn)行，需要增加輔助電路來(lái)實(shí)現(xiàn)均流功能，這樣才能使所有子模塊電源均勻分擔(dān)負(fù)載以達(dá)到大功率的輸出。在并聯(lián)輸出中，交錯(cuò)并聯(lián)是一種高效的輸出形式，當(dāng)有N個(gè)子模塊電源交錯(cuò)運(yùn)行，就表示每一個(gè)并聯(lián)的子模塊電源控制開(kāi)關(guān)頻率相同，但每個(gè)子模塊電源的初始導(dǎo)通時(shí)刻都依次推移了1/N個(gè)開(kāi)關(guān)時(shí)間周期。交錯(cuò)并聯(lián)電路與普通并聯(lián)相比，交錯(cuò)并聯(lián)電路能夠有效降低輸出電流和電壓的紋波量，能夠增強(qiáng)輸出電流和電壓的紋波頻率，交錯(cuò)并聯(lián)電路可以在不增加開(kāi)關(guān)頻率、器件應(yīng)力和開(kāi)關(guān)損耗的情況下，最大限度地減小輸出濾波器的重量和體積。

2 主從法均流控制電路

電壓型和電流型為當(dāng)前降壓型直流變換器的主要控制方式。主從法均流控制適用于電流型，并且電流型中的雙環(huán)控制方式通過(guò)電流內(nèi)環(huán)以及電壓外環(huán)閉環(huán)控制，能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。主從設(shè)置法均流控制電路如圖1所示。

由圖1可以看到每個(gè)電源模塊都由雙環(huán)控制系統(tǒng)，在這種控制系統(tǒng)中，模塊1設(shè)置為主模塊并讓其按照電壓控制規(guī)律工作。對(duì)于剩余的N-1個(gè)模塊，它們按照電流型控制方法進(jìn)行工作。Vr為主模塊基準(zhǔn)電壓，Vf為輸出電壓反饋信號(hào)。通過(guò)電壓誤差放大器，就能得到誤差電壓Ve，它作為主模塊的電流基準(zhǔn)，Ve與Vi1比較后，產(chǎn)生控制電壓V，用來(lái)控制調(diào)制器和驅(qū)動(dòng)器[2]。主模塊電流按照電流基準(zhǔn)V進(jìn)行調(diào)制，模塊電流近似與Ve成正比。在完成并聯(lián)設(shè)置后，各個(gè)從模塊的電壓誤差放大器變?yōu)楦S器[3]，當(dāng)主模塊的電壓誤差值Ve輸入至各個(gè)跟隨器，跟隨器輸出電壓均為Ve，為從模塊的電流基準(zhǔn)，因此各個(gè)從模塊的電流均按同一電壓（V）值來(lái)進(jìn)行調(diào)制，與主模塊電流基本一致，從而實(shí)現(xiàn)模塊之間的均流。

3 交錯(cuò)并聯(lián)Buck電路

根據(jù)本文探究的目的，首先設(shè)計(jì)交錯(cuò)并聯(lián)Buck電路，其電路圖如圖2所示。

交錯(cuò)并聯(lián)Buck電路中S1、S2、L1、C1和Controller組成第一級(jí)降壓變換器，S1主控制開(kāi)關(guān)，S2為同步開(kāi)關(guān)；S3、S4、L2、C1和Controller組成第二級(jí)降壓變換器，S3為主控制開(kāi)關(guān)，S4為同步開(kāi)關(guān)。電容C1為兩個(gè)變換器共用電容，Controller為整個(gè)降壓變換器的控制模塊。采用交錯(cuò)并聯(lián)控制后的各相的輸出電流將有規(guī)律地疊加，有效地降低了交錯(cuò)并聯(lián)Buck電路的總輸出電流的紋波電流，提高了系統(tǒng)的帶負(fù)載能力，并且也提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。

4 仿真檢驗(yàn)

本文通過(guò)MATLAB中的Simulink庫(kù)建立一個(gè)模型，再通過(guò)Simulink建立電路系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行仿真檢驗(yàn)，本次探究的系統(tǒng)電路圖如圖3所示。

4.1 仿真參數(shù)設(shè)置

設(shè)定輸入系統(tǒng)電壓25~350 V，輸出電壓100 V，負(fù)載電阻4Ω，相應(yīng)的輸出電流25 A，輸出功率2 500 W，開(kāi)關(guān)頻率取20 kHz。

4.2 仿真波形與分析

對(duì)均流系統(tǒng)進(jìn)行仿真，便得到系統(tǒng)在穩(wěn)定狀態(tài)下的工作波形，輸入電壓波形如圖4所示，相應(yīng)的輸出電壓波形如圖5所示，輸出電流波形如圖6所示。

5 結(jié)論

與傳統(tǒng)線性電源相比，通過(guò)上述仿真，可以看到主從法控制的交錯(cuò)并聯(lián)Buck電路對(duì)多組電源并聯(lián)具有均流控制效果。