多模块高压电源并联为大型静电分离器供电的均流
在矿物加工、废塑料回收等工业领域，大型板式或滚筒式静电分离器需要数千伏至数万伏的高压直流电场，以分离不同介电常数或电导率的颗粒。这类设备的电极面积大，处理量大，所需的总电流可达数百毫安甚至数安培。单一高压电源模块往往难以同时满足高电压和大电流的要求，或者从可靠性、冗余和维护角度考虑，采用多个高压模块并联输出，共同为一个大型负载供电，成为更优的解决方案。然而，将多个高压源直接并联会面临一个根本性问题：如何确保各模块均衡地分担负载电流，即实现“均流”。不均流会导致某些模块过载而过早失效，同时其他模块利用率不足，整体系统可靠性下降。
均流挑战的根源在于各并联模块的输出特性不可能完全一致。即使型号相同，由于元器件参数的容差、老化程度不同以及散热条件的微小差异，它们的开路输出电压（即空载设定电压）和输出内阻都会存在细微差别。根据戴维南等效模型，两个电压源并联时，电流分配由它们的开路电压和内阻决定。即使开路电压仅有0.1%的差异，在低内阻的高压电源中，也可能导致电流分配的严重失衡。因此，必须采用主动的均流控制策略。
常见的均流技术主要有以下几种：
下垂法（电阻法）：这是一种模拟方法，通过人为地在每个模块的输出端串联一个小阻值的电流检测电阻，并利用该电阻上的压降去微调模块的电压设定点。具体而言，模块的输出电压设定值Vset会随着其输出电流Iout的增加而线性下降，即Vout = Vset - Iout * Rd，其中Rd为“下垂电阻”。这种方法强迫各模块的输出外特性具有一个正斜率的内阻。当并联时，输出电流大的模块其输出电压会自动降低，从而将部分电流转移给输出电压稍高的模块，最终自动达到一个平衡点。下垂法简单可靠，无需模块间通信，但为了达到较好的均流效果，需要引入一定的电压调整率（即负载增加时总输出电压会下降），这在许多需要高稳压精度的场合是不可接受的。
主从设置法：指定其中一个模块作为“主模块”，工作在电压控制模式，负责稳定总输出电压。其他“从模块”则工作在电流控制模式，其电流设定值由主模块的电流或平均电流信号决定。所有从模块追踪同一个电流指令，从而实现均流。这种方法均流精度高，但存在单点故障风险：如果主模块失效，整个系统将失控。因此通常需要主模块冗余或自动切换逻辑。
平均电流自动均流法：这是最常用的数字均流方法之一。每个模块都测量自身的输出电流，并通过一条共享的“均流总线”将所有模块的电流信号连接在一起。均流总线上的电压代表所有模块电流的平均值。每个模块将自己的电流与这个平均值比较，通过一个均流控制器来调整自身的电压设定值，使自身电流向平均值靠拢。这种方法精度高，且具有民主特性，不存在单一主模块，可靠性好。实现均流总线需要模块间有可靠的通信链路，可以是专门的模拟信号线，也可以是数字通信总线（如CAN）。
对于高压大功率应用，还需特别考虑均流控制与高压隔离的兼容性。电流采样通常在每个模块的高压输出侧进行，采样信号必须经过隔离（如线性光耦、隔离放大器）后才能送入位于低压侧的控制电路。均流总线信号在模块间的传输也需要隔离，这增加了系统的复杂性和成本。
此外，均流控制环路的稳定性必须仔细设计。均流环通常作为一个外环，叠加在原有的电压稳压内环之上。两个环路的带宽需要合理设置，一般电压环带宽远高于均流环，以避免相互干扰引发振荡。在启动、负载突变或模块投入/退出时，均流系统需要平稳过渡，避免产生大的电流冲击。
在实际的大型静电分离器中，电极可能分为多个区域，有时会采用多个电源模块分区供电以优化电场分布。此时，均流可能不仅发生在并联为同一对电极供电的模块间，还可能涉及不同区域间功率分配的协调。这需要更上层的工艺控制器根据分离效果反馈，动态调整各区域电源的电压或电流设定点，实现更智能化的全局功率管理。
综上所述，为大型静电分离器并联多个高压电源模块，并实现稳定、精确的均流，是一个涉及电力电子、控制理论和系统集成的综合性技术。成功的均流设计能够充分发挥模块化供电系统的优势——高可靠性、易维护性和可扩展性，确保分离设备能够长期、稳定、高效地运行，为资源回收行业提供强劲而稳定的静电场动力。
