admin管理员组

文章数量:1530893

2024年3月26日发(作者：)

用开关电源并联运行实现仪表24V电源N+M冗余的问题

【背景】

在对某（镇海炼化100万吨/年）乙烯工程进行质量检查时，监督工程师发现仪表24V

电源是应用模块化开关电源并联运行来实现N+M（4+4）冗余的，各开关电源间没有通

讯线或均流母线等联系，仅在输出端设计了“解偶二极管”，以防止某一或某些开关电源输

出电压较低或短路时成为其它电源的负载，其电路原理如图1所示。查阅该开关电源技术

说明书，其电压/电流的特性如图2所示。

图1 仪表24V并联电源原理图 图2 开关电源电压/电流特性曲线

【评析】

随着石油化工装置大型化及其自动化程度的提高，控制系统需要组建一个大容量、安

全可靠的仪表24V电源系统。但受构成电源模块的半导体功率器件、磁性材料等自身性能

的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。若采

用多个电源模块并联供电，如图3所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N+M

冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得，这也是提供大功率电源的技术发展的一

个方向。

图3 多个电源模块并联供电框图

但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能

完全一样，使电压调整率小的模块承担较大的电流甚至过载，热应力大；外特性较差的模

块运行于轻载其至是空载。其结果必然使电源热应力分配不均，寿命减小，可靠性降低。

有资料表明，工作环境温度每提高10℃，电子元器件寿命约降低1/2，这就是有名的阿雷

尼厄10度法则。因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳

定性的一个必须解决的问题，保证模块间电流应力和热应力的均匀分配，防止单个或部分

模块运行在过载或电流极限值状态

[1]

。

由于大功率电源负载需求的增加以及分布式电源系统的发展，开关电源并联技术的重

要性也日益增加。但是并联的开关变换器在模块间通常需要采用均流（Current sharing）

措施。它是实现大功率电源系统的关键，其目的在于保证模块间电源应力和热应力的均匀

分配，防止一台或多台模块运行在电流极限（限流）状态。因为并联运行的各个模块特性

并不一致，外特性好（电压调整率小）的模块可承担更多的电流，甚至过载，从而使某些

外特性较差的模块运行于轻载状态，甚至基本上是空载运行。其结果必然加大了分担电流

多的模块的热应力，从而降低了可靠性。

对于多个模块并联运行电源系统的基本要求是

[2]

：一是输入电压或者负载发生变化时，

保持输出电压稳定；二是控制各模块的输出电流，实现负载电流平均分配，均流动态响应

良好。不难看出，均流的实质即是通过均流控制电路，调整各模块的输出电压，从而调整

输出电流，以达到电流均分的目的。一般开关电源是一个电压型控制的闭环系统，均流的

基本思想是采样各自输出电流信号，并把该信号引入控制环路中，来参与调整输出电压。

本文标签： 电流电源模块并联输出

版权声明：本文标题：用开关电源并联运行实现仪表24V冗余电源的问题 内容由热心网友自发贡献，该文观点仅代表作者本人， 转载请联系作者并注明出处：https://m.elefans.com/dongtai/1711428187a309259.html， 本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容，一经查实，本站将立刻删除。