一種多路輸出的電源系統(tǒng)及其構(gòu)建和控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電源系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及一種多路輸出的電源系統(tǒng)及其構(gòu)建和控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電源系統(tǒng)是一種常見(jiàn)的系統(tǒng)，將輸入電壓進(jìn)行變換并輸出到用電的負(fù)載。負(fù)載包括各種用電設(shè)備，電池也是一種負(fù)載，很多情況下需要對(duì)電池充電。多路輸出的電源系統(tǒng)有多個(gè)輸出分路，常用于同時(shí)對(duì)輸出分路供電的情況。在有些場(chǎng)合，需要對(duì)各分路的電壓、電流、功率、開(kāi)關(guān)機(jī)等參數(shù)獨(dú)立地控制，一種典型的情況是一個(gè)電源系統(tǒng)對(duì)多個(gè)獨(dú)立的電池組進(jìn)行充電，比如一個(gè)電源系統(tǒng)同時(shí)對(duì)多輛電動(dòng)汽車(chē)充電。
[0003]圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)，在需要兩路獨(dú)立輸出時(shí)，使用了兩組獨(dú)立的電源，使兩路輸出可以完全獨(dú)立地控制電壓、電流、功率、開(kāi)關(guān)機(jī)等各種參數(shù)。圖1中，電源模塊單元(PMU)實(shí)現(xiàn)把輸入電壓SVin變換成所需的輸出，其中#1、#2電源模塊單元(PMU)和#1系統(tǒng)控制單元(SOT)對(duì)應(yīng)第一路輸出，#3、#4電源模塊單元(PMU)和#2系統(tǒng)控制單元(SOT)對(duì)應(yīng)第二路。這種方案設(shè)計(jì)容易，組建方便，但有顯著的缺點(diǎn):多路輸出對(duì)應(yīng)的電源模塊單元(PMU)是獨(dú)立的，兩組電源的電源模塊單元(PMU)不能共享，這樣系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須按兩路輸出的最大容量設(shè)計(jì)，所用的電源模塊單元數(shù)量多，因此成本高，體積大。同時(shí)，當(dāng)一組電源的電源模塊單元(PMU)出現(xiàn)故障時(shí)，該組電源的輸出能力下降，由于兩組電源之間不能共享，無(wú)法根據(jù)優(yōu)先級(jí)調(diào)配，總體可靠性低。而兩組電源使用了獨(dú)立的控制，控制的集成度低，操作不便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提出成本低、可靠性、操作方便的多路輸出的電源系統(tǒng)方案。
[0005]本的技術(shù)方案I為，一種多路輸出電源系統(tǒng)的構(gòu)建與控制方法，所述的多路輸出電源系統(tǒng)的輸入源為單相交流電或三相交流電或直流電，輸出為交流電或直流電:
[0006]所述的多路輸出電源系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制單元(SCU)、K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)、K個(gè)切換模塊單元(QMU)、N組輸出分路(PBS)、通信總線(SComBus)、K個(gè)通信處理單元(COMU)、切換控制總線(QCBus)，其中K大于等于2，N大于等于2，N組輸出分路(PBS)分為 PB1、PB2、-,PBN ；
[0007]所述的每個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)包括I個(gè)或多個(gè)電源模塊單元(PMU)，各電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)包括的電源模塊單元(PMU)的數(shù)量可以相同或不同；
[0008]所述的通信處理單元(COMU)與電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ) —一對(duì)應(yīng)；所述的K個(gè)切換模塊單元(QMU)也與K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ) —一對(duì)應(yīng)，每一個(gè)切換模塊單元(QMU)對(duì)應(yīng)一個(gè)電源模塊單元(PMU)的基礎(chǔ)組；
[0009]所述的電源模塊單元(PMU)包括輸入接口(PMVinPort)、輸出接口(PMVoPort)、控制接口(PMCtrPort)，其中控制接口(PMCtrPort)包括通信接口(PMComPort);所述的切換模塊單元(QMU)包括輸入接口(QMVinPort)、控制接口(QMctrPort)、N個(gè)輸出接口(QMVoS)，N個(gè)輸出接口(QMVoS)分別為QMVol、QMVo2、…、QMVoN ;所述的通信處理單元(COMUU)包括對(duì)上通信接口(COMHPort)和對(duì)下通接口(COMLPort);所述的系統(tǒng)控制單元(SCU)包括對(duì)下通信接口(SCComPort)、切換控制接口(SCQMCPort)；
[0010]所述的電源模塊單元(PMU)的輸入接口(PMVinPort)連接到系統(tǒng)的輸入SVin，同一電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)的電源模塊單元(PMU)的輸出接口(PMVoPort)都連接到對(duì)應(yīng)的切換模塊單元(QMU)的輸入接口(QMVinPort)，同一電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)的電源模塊單元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)連接到該電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)對(duì)應(yīng)的通信處理單元(COMU)的對(duì)下通信接口(COMLPort);所述的通信處理單元(COMU)的對(duì)上通信接口(COMHPort)通過(guò)通信總線(SComBus)連接到系統(tǒng)控制單元(SCU)的對(duì)下通信接口(SCComPort);所述的切換模塊單元(QMU)的N個(gè)輸出接口(QMvoS)分別——對(duì)應(yīng)地連接到系統(tǒng)的N組輸出分路(PBS)，即輸出接口 I(QMVol)連接到第I輸出分路(PBl)，輸出接口 2(QMVo2)連接到第2輸出分路(PB2)，以此類(lèi)推，輸出接口N(QMVoN)連接到第N輸出分路(PBN)，所述的切換模塊單元(QMU)的控制接口(QMctrPort)通過(guò)切換控制總線(QCBus)連接到系統(tǒng)控制單元(SOT)的切換控制接口(SCQMCPort)；
[0011]所述的通信處理單元(COMU)通過(guò)對(duì)下通信接口(COMLPort)與對(duì)應(yīng)的電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)包括的電源模塊單元(PMU)通信，通過(guò)對(duì)上通信接口(COMHPort)與系統(tǒng)控制單元(SCU)通信，從而把系統(tǒng)控制單元(SCU)的控制信息傳送到相應(yīng)的電源模塊單元(PMU);所述的通信處理單元(COMU)還包括通信識(shí)別單元(ComIDU),所述的通信識(shí)別單元(ComIDU)通過(guò)硬件設(shè)定識(shí)別標(biāo)記，設(shè)定識(shí)別標(biāo)記的方法為:(A)所有通信識(shí)別單元(ComIDU)設(shè)定的識(shí)別標(biāo)記各不相同；(B)識(shí)別標(biāo)記為所述的電源系統(tǒng)正常工作前預(yù)先設(shè)定；所述的通信處理單元(COMU)將該識(shí)別標(biāo)記轉(zhuǎn)換為識(shí)別號(hào)ID，使該通信處理單元(COMU)的對(duì)上通信接口(COMHPort)收發(fā)信息時(shí)具有唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)ID ;并且所有標(biāo)識(shí)號(hào)ID設(shè)置在系統(tǒng)控制單兀(SCU)中；
[0012]所述的電源模塊單元(PMU)根據(jù)從通信處理單元(COMU)傳送的系統(tǒng)控制單元(SCU)控制信息，將輸入電壓SVin變換為需要的電壓、電流或功率，并從輸出接口(PMVoPort)輸出；
[0013]所述的電源切換模塊單元(QMU)包括可控切換開(kāi)關(guān)及相應(yīng)的控制部件；所述的可控切換開(kāi)關(guān)連接于所述的輸入接口(QMVinPort)和所述的輸出接口(QMVos)之間，所述的控制部件從控制接口(QMctrPort)接收控制信號(hào)，控制所述的可控切換開(kāi)關(guān)把從輸入接口(QMVinPort)輸入的信號(hào)切換到所需要的輸出接口(QMVoS)；
[0014]所述的系統(tǒng)控制單元(SCU)的根據(jù)所述的N組輸出分路(PBS)的電壓、電流或功率要求，將K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)整組分配到相應(yīng)的輸出分路(PBS)，并控制與K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)對(duì)應(yīng)連接的切換模塊單元(QMU)切換到該輸出分路(PBS)，具體控制方法為:
[0015](I)所述的系統(tǒng)控制單元(SCT)在所述的電源系統(tǒng)正常工作前設(shè)置K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)對(duì)應(yīng)的通信處理單元(COMU)的識(shí)別號(hào)ID，標(biāo)識(shí)K個(gè)切換模塊單元(QMU)和K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)，并預(yù)先設(shè)置切換模塊單元(QMU)的標(biāo)識(shí)與電源模塊單元(PMU)的基礎(chǔ)組(PMUZ)的標(biāo)識(shí)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；
[0016](2)計(jì)算所述的N組輸出分路(PBS)所需要的電壓、電流或功率，根據(jù)計(jì)算結(jié)果以及可用電源模塊單元(PMU)的輸出電流或總輸出功率，把K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)分成N個(gè)匹配組(PT)，N個(gè)匹配組(PT)與N個(gè)輸出分路(PBS)——對(duì)應(yīng)；把與K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)相對(duì)應(yīng)的切換模塊單元(QMU)也與N個(gè)輸出分路(PBS)相對(duì)應(yīng)；電源模塊單元(PMU)所屬的電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)所對(duì)應(yīng)的輸出分路(PBS)即為該電源模塊單元(PMU)對(duì)應(yīng)的輸出分路(PBS)，從而得到各輸出分路(PBS)所對(duì)應(yīng)的所有電源模塊單元(PMU);分匹配組(PT)的方法為:每個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)，最多分到一個(gè)匹配組(PT)中，可以不分在任何匹配組(PT)中，每個(gè)匹配組(PT)中電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)的數(shù)量為O到N個(gè)；
[0017](3)對(duì)每一個(gè)輸出分路(PBS)，根據(jù)輸出分路(PBS)的要求，基于相應(yīng)的匹配組(PT)所包括的電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)對(duì)應(yīng)的通信處理單元(COMU)的識(shí)別號(hào)ID，把電壓、電流或功率的控制要求通過(guò)通信處理單元(COMU)發(fā)送到相應(yīng)的匹配組(PT)對(duì)應(yīng)的所有電源模塊單元(PMU)；
[0018](4)根據(jù)切換模塊單元(QMU)與輸出分路(PS)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)切換控制總線(QCBus)向切換模塊單元(QMU)發(fā)出控制信號(hào)，把與該輸出分路(PBS)對(duì)應(yīng)的切換模塊單元(QMU)都切換到對(duì)應(yīng)的輸出分路(PBS)；
[0019](5)當(dāng)所述的輸出分路(PBS)的要求改變時(shí)，從步驟(2)重新開(kāi)始同樣的控制方法。其中⑶和⑷的順序可根據(jù)控制要求調(diào)換。
[0020]技術(shù)方案2,基于技術(shù)方案I所述的多路輸出電源系統(tǒng)的輸入源為交流電,輸出為直流電；所述的電源模塊單元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)和通信處理單元(COMU)的對(duì)下通信接口(COMLPort)為CAN通信接口，通信處理單元(COMU)的對(duì)上通信接口(COMHPort)和系統(tǒng)控制單元(SOT)的對(duì)下通信接口(SCComPort)為RS485通信接口。
[0021]技術(shù)方案3在技術(shù)方案2的基礎(chǔ)上，至少有一個(gè)所述的電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)包括的電源模塊單元(PMU)的數(shù)量大于I。
[0022]技術(shù)方案4為一種多路輸出的電源系統(tǒng),所述的多路輸出電源系統(tǒng)的輸入源為單相交流電或三相交流電或直流電，輸出為交流電或直流電，所述的多路輸出電源系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制單元(SCU)、K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)、K個(gè)切換模塊單元(QMU)、N組輸出分路(PBS)、通信總線(SComBus)、K個(gè)通信處理單元(COMU)、切換控制總線(QCBus)，其中K大于等于2，N大于等于2，N組輸出分路(PBS)分為PB1、PB2、-,PBN ；
[0023]所述的每個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)包括I個(gè)或多個(gè)電源模塊單元(PMU)，各電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)包括的電源模塊單元(PMU)的數(shù)量可以相同或不同；
[0024]所述的通信處理單元(COMU)與電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ) —一對(duì)應(yīng)；所述的K個(gè)切換模塊單元(QMU)也與K個(gè)電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ) —一對(duì)應(yīng)，每一個(gè)切換模塊單元(QMU)對(duì)應(yīng)一個(gè)電源模塊單元(PMU)的基礎(chǔ)組；
[0025]所述的電源模塊單元(PMU)包括輸入接口(PMVinPort)、輸出接口(PMVoPort)、控制接口(PMCtrPort)，其中控制接口(PMCtrPort)包括通信接口(PMComPort);所述的切換模塊單元(QMU)包括輸入接口(QMVinPort)、控制接口(QMctrPort)、N個(gè)輸出接口(QMVoS), N個(gè)輸出接口(QMVoS)分別為QMVol、QMVo2、…、QMVoN ;所述的通信處理單元(COMUU)包括對(duì)上通信別接口(COMHPort)和對(duì)下通接口(COMLPort);所述的系統(tǒng)控制單元(SCU)包括對(duì)下通信接口(SCComPort)、切換控制接口(SCQMCPort)；
[0026]所述的電源模塊單元(PMU)的輸入接口(PMVinPort)連接到系統(tǒng)的輸入SVin，同一電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)的電源模塊單元(PMU)的輸出接口(PMVoPort)都連接到對(duì)應(yīng)的切換模塊單元(QMU)的輸入接口(QMVinPort)，同一電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)的電源模塊單元(PMU)的控制接口(PMCtrPort)中的通信接口(PMComPort)連接到該電源模塊單元基礎(chǔ)組(PMUZ)對(duì)應(yīng)的通信處理單元(COMU)的對(duì)下通信接口(COMLPort);所述的通信處理單元(COMU)的對(duì)上通信接口(COMHPort)通過(guò)通信總線(SComBus)連接到系統(tǒng)控制單元(SCU)的對(duì)下通信接口(SCComPort);所述的切換模塊單元(QMU)的N個(gè)輸出接口(QMVoS)分別——對(duì)應(yīng)地連接到系統(tǒng)的N組輸出分路(PBS)，即輸出接口 I(QMVol)連接到第I輸出分路(PBl)，輸出接口 2(QMVo2)連接到第2輸出分路(PB2)，以此類(lèi)推，輸出接口N(QMVoN)連接到第N輸出分路(PBN)，所述的切換模塊單元(QMU)的控制接口(QMctrPort