直流电源(6篇)

直流电源篇1

中图分类号：U665文献标识码：A引言

随着电力工业的迅速发展，为提高电网的供电质量，有许多常规的变电站被改成综自站，但是改造后原有直流设备的缺点如：发热量大、没有远方功能、功率因数低、体积较大等逐渐显现出来，而原来的直流设备均采取传统的相控电源，效率低、纹波系数大，在电磁辐射、热辐射、噪声等方面都不尽人意，所以必须引起足够的重视并加以改造，使电网安全、经济运行，并实现电力系统的自动化。1. 智能高频开关电源系统的性能特点 为了保证智能高频开关电源系统的质量，我们组织了多名技术人员对多个生产厂家进行了考察，了解厂家的生产工艺、规模和实验测试手段等情况，经过“货比三家”后，技术改造决定使用GZDW—200/220型操作电源。它是专为电力系统研制开发的新型“四遥”高频开关电源，采取高频软开关技术，模块化设计，输出标称电压为220V，配有标准RS-232接口，易于与自动化系统对接，适用于各类变电站、发电厂和水电站使用。此设备有下列性能特点： 1）模块化设计，N＋1热备，可平滑扩容。 2）监控功能完善，高智能化，采取大屏幕液晶汉字显示，声光告警。 3）监控系统配有标准RS-232接口，方便接入自动化系统，实施“四遥”及无人值守。 4）对蓄电池自动管理及自动维护保养，实时监测蓄电池组的端电压，充、放电电流，自动控制均、浮充以及定期维护性均充。 2. 智能高频开关电源系统的组成及各部分作用 智能高频开关电源系统由交流配电，绝缘检测，监控模块、整流模块、调压模块，直流馈电等组成。 1）交流配电

为系统提供三相交流电源，监测三相电压、电流及接触器状态；判断交流输入是否满足系统要求，在交流输入出现过压、欠压、不平衡时自动切断有故障的一路，并切换到另一路供电，系统发出声光告警。装有每相通流量40kA、响应速度为25μs的三相避雷器，能有效地防止雷击对设备造成的损坏。 2）绝缘监测

采用进口非接触式直流微电流传感器，利用正负母线对地的接地电阻产生的漏电流，来测量母线对地的接地电阻大小，从而判断母线的接地故障。这一技术无须在母线上叠加任何信号，对直流母线供电不会有任何不良影响，彻底根除由直流母线对地电容所引起的误判和漏判，对于微机接地监测技术是一重要突破。 3）调压模块

无论合闸母线电压如何变化，输出电压都被稳定控制在220（1±0.5％）V，具有带电拔插技术、软开关技术和双向调压特性。 4）直流馈电   

设有控制输出、合闸输出、电池输入、闪光、事故照明、48V电源输出等。控制母线有三种途径供电，确保控制母线供电安全可靠。配有智能直流监控单元，可测量母线电压、电流及开关状态等。 5）电池巡检仪

对电池电压进行实时监测，将信息及时反馈到监控模块。 3. 直流系统设备改造中改进的问题 1）改进了新设备直流馈出线部分的不合理布置。为节省投资，我们利用原来直流系统的控制、信号及合闸电路的出线，但与新设备馈出线的位置及大小都不相适应，为此，我们对新设备直流馈出线部分按现场实际情况进行了改造，使安装更加容易，布线更为合理，运行更加可靠。 2）添加了蓄电池的放电电路。 4. 智能高频开关电源系统应用情况 改造后的直流系统设备经过两年来的运行，技术指标合理，各项参数显示正确，操作方便、直观，自动化程度高，维护工作量大幅度减少，设备保护功能齐全，能可靠动作。反映故障及时且准确无误，对电池能自动管理无须专人维护，设备运行稳定可靠，从未发生影响正常供电的现象。 改造后的直流系统与原来的直流系统相比较，性能稳定，精度高，安全、可靠，保证了油田的油气生产，居民生活及医院、道路等的用电，降低了噪音，改善了值班人员的工作环境，确保了变电设备安全可靠运行，产生了明显的经济效益和社会效益，主要体现在以下几个方面： 1）原来的相控电源纹波系数大，其输出含有的交流成份较大。尤其是赵村变电所最为明显，交流成份含量更高，对二次设备影响最大，造成二次设备误动、损坏、甚至有的设备无法正常工作。而改造后的智能高频开关电源纹波系数很小，输出特别稳定。 2）原来的相控电源采用硅堆调压，硅降压响应速度慢，反应时间为几十毫秒，输入电压突变时在输出上会产生很大的冲击，因冲击不稳定而易烧坏二次设备。而改造后的高频开关电源采用无级调压方式，响应速度快，输入电压突变时，模块在200μs内调整完成，过冲小于5％。 3）原来的相控电源充电机、浮充机等噪音较大，且无降温措施，有的变电站浮充机发热严重。而改造后的智能高频开关电源噪音小，模块采用优质风机降温，保证了模块元器件正常工作，使值班人员的工作环境大大改善。 4）原来用的是铅酸电池或镉镍电池，既需要专门设置蓄电池工进行维护、保养，还需要配备维护电池用的有关容器、仪表、原料、蒸馏锅、蒸馏水等。而改造后用的是美国“理士”免维护电池，平时不需要进行一系列的维护工作，减少了人力物力。 5）原来的相控电源功率因数低，一般在0.7以下，效率在60％左右，而改造后的智能高频开关电源功率因数达0.9以上，效率高达94％以上。 6）原来的相控电源经常出现故障，有时因无法操作送电而造成原油生产损失，如1997年9月23日某110kV变电所因直流系统故障造成越级跳闸，全站失电，烧毁35kV线路3公里，其经济损失高达400多万元；近几年直流系统经常出现各种故障给油气生产造成了很大的损失，同时也给居民用户生活带来不便、给工业用户带来巨大的经济损失。而改造成智能高频开关电源后，直流系统至今未发生任何事故，供电更加可靠。 7）改造后的智能高频开关电源具有48V电源出口，为变电站的通讯网络等提供了电源，不必另外购置专门的48V电源，减少了设备的投资和占用空间。 

直流电源篇2

北京工商大学计算机与信息工程学院付扬

【摘要】设计一种多路输出的直流稳压电源。通过对220V电网电压进行降压、整流、滤波，并以三端可调和固定输出的集成稳压器稳压，得到多路电压输出。设计中依据Multisim仿真，通过不断调试修改电路参数，取得了理想的设计效果。该电源可以满足多种工作电压系统的需求，并在实际中得到很好地使用，具有很强的实用价值。

【关键词】Multisim仿真;稳压电源;多路输出

1.引言

在电子电路和电子设备中常常需要各种不同电压的直流电源，但有些电源只有某一固定电压输出，或有些电源体积偏大，给一些便携式电子产品及小型的电子系统使用带来不变，基于此本设计研究一种多输出便于携带的直流稳压电源，它将电网交流电变为各种需要的直流稳压电源。

为保证设计实现，电路基于Multisim仿真进行设计。Multisim是美国国家仪器公司推出的原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件，它具有较为详细的电路分析功能，可以设计、测试和演示各种电子电路。

2.设计任务及方案

设计多路输出直流稳压电源，即输出±（1.25V～20V）任意可调电压;输出±12V电压;输出±5V电压。

设计的直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电路四部分组成，如图1所示。其各部分主要完成的作用是：电源变压器将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2;整流电路将交流电压u2变为脉动的直流电压u3;滤波电路将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4;稳压电路清除电网波动及负载变化的影响，保持输出电压uo的稳定。

图1直流稳压电源框图

3.单元电路设计

3.1变压器降压和整流电路

220V交流电首先要降压，以得到合适的电压值，其降压和整流电路如图2所示。根据设计任务，需要降压电路具有2路输出，电源变压器可选一次输入220VAC，二次输出2个绕组均为20V，其A点仿真波形如图3所示，图中两条曲线分别为输入交流电压波形和降压后的波形，A点相位与输入相同，B点相位与输入相反。

图2降压和桥式全波整流电路

图3输入波形和A点降压波形

利用整流二极管的单向导电性，将降压后双向变化的交流电变成单向脉动的直流电，常用的整流电路有单相半波整流电路与单相桥式整流电路两种，本设计采用单相桥式整流电路，其仿真结果如图4所示，图中上面曲线为C点整流波形，下面曲线为D点整流波形。

图4整流电路仿真波形

设变压器副边电压为：

（1）

整流输出电压平均值Uo：

（2）

由于每个周期内，D1、D4串联与D2、D3串联各轮流导通半周，所以每个二极管中流过的平均电流只有负载电流的一半，二极管截止时，每个二极管承受的最高反向电压就是变压器次级交流电压u2的最大值。

3.2滤波

整流输出的直流电压脉动分量比较大，为减小脉动，在整流电路之后加上滤波电路。本设计采用电容滤波，电容在高频时容抗小，和负载并联，从而达到减小纹波的目的，电容滤波电路如图5所示。

图5整流滤波电路

若滤波电路负载开路，则输出电压为。接入负载后，其输出电压取决于时间常数RLC，RLC越大，Uo越高，脉动越小，同时负载电流的平均值越大，整流管导电时间越短，二极管iD的峰值电流越大，当时，工程上常取：

（3）

仿真波形如图6所示，滤波后输出电压的脉动程度大大减少，而且输出电压平均值U0提高了，上面曲线是C点波形，此时C为10μF电容，下面近乎直线是D点波形，C为4700μF电容滤波波形。

图610μF和4700μF电容滤波波形

3.3稳压电路

稳压电路采用三端集成稳压器，三端集成稳压器只有三个引脚，即输入端、输出端、公共端。输出电压固定的三端集成稳压器有正输出（LM78××）和负输出（LM79××）两个系列，以上各型号中的××表示输出固定电压值，一般有5V、6V、8V、12V、15V、18V、20V、24V等8种。输出电压可调的三端集成稳压器有LM317、LM117（输出正电压），LM337、LM137（输出负电压），其最大输入电压40V，输出电压范围为⒈25～37V。

4.整体电路设计实现

整体电路设计如图7所示，输出±可调电压由LM317和LM337的E、F输出，其通过调节滑动变阻器RW，输出电压可调，其输出电压计算公式：

（4）

LM7812和LM7912输出G、H分别为±12V，LM7805和LM7905输出M、N分别为±5V，其正电压E、G、M点输出仿真如图8所示，负正电压F、H、N点输出仿真如图9所示，由仿真可见，实现了预期的设计。

图7多路输出稳压电源电路

图8分别为E、G、M点输出电压

图9分别为F、H、N点输出电压

5.结论

基于multisim的实现了直流稳压电源的降压、整流、滤波和稳压设计，实现了多种稳压输出，其设计调试方便，达到理想设计。该设计已经使用到我们电子技能实训的各种电子系统中，使用方便，效果很好。

参考文献

[1]卞文献，何秋阳.Multisim10仿真软件在《模拟电子技术》理论课教学中的应用[J].电子世界，2012.13：162-163.

[2]雷跃，谭永红.用Multisim10提升电子技术实验教学水平[J].实验室研究与探索，2009（4）：24-27.

直流电源篇3

关键词：扫场电源;高精度电源;基准电压;PI算法

中图分类号：TM91文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)1708503

DesignofHighPowerandStableDirectCurrentSourceofScanning

ZHUXiaojuan

(SchoolofInformationandControlEngineering,Xi′anUniversityofArchitechture&Technology,Xi′an,710055,China)

Abstract：Thehighpowerandstabledirectcurrentsourceofscanningisimportantinspecialdomain.Basedondemandofprecision,itconsistsofrectifierandfilter,samplingandamplifier,comparingandamplifier,adjustingandamplifierautomaticandmanualreferencevoltageandsoon.Toensuretheprecisionofthedirectcurrentsource,inductorfilterisusedinthefiltercircuit,Manganese-Copperresistanceisusedassamplingresistance,thefloatingconstant-currentsourcecomposedofprecisereferencesupplySW399andoperationalamplifierμA741isusedinreferencevoltagecircuitstoincreasestability.PIalgorithmisusedincomparingandamplifiercircuitstoremovethesteady-stateerror.Installationandtrialrunindicatethatthehighpowerandstabledirectcurrentsourceofscanninghasagoodperformanceanditsaccuracystandardissuitable.

Keywords：scanningdirectcurrentsource;highaccuracypowersupply;referencevoltage;PIalgorithm

激光磁共振技术在光谱分析方面有重要的作用,非常适合短寿命自由基分子的研究。但是,激光磁共振中的电磁铁一般对电流源有特殊的要求,其精度、稳定度直接影响测量精度和可靠性,而这种高精度、高稳定度的电流源通常没有商用产品,只能是用户本身根据要求研制出合适的产品。

本文充分利用中小规模集成元器件的特点,设计出了大功率、高精度直流扫场电流源,用来供给电磁铁线圈产生高精度、高稳定度的磁场,以满足物理实验及工业用途。

1功能定义

此扫场电流源具有以下功能：

(1)电流源最大输出电流为10A,最大输出电压为6V,负载为电感线圈,其等效电阻为0.6Ω。

(2)电流源有两种工作方式――自动扫场式及手调式。自动扫场式要求输出电流可在0～5min内任意设定的时间上从0～10A线性扫描；手调式要求输出电流在0～10A任意设定输出。

(3)电流源要求在输出变化的情况下,输出精度保持在10－3A。

直流电源篇4

关键词：电力系统；变电站直流电源；维护

中图分类号：TM77文献标识码：A

一、变电站直流电源系统的概述

基于变电站操作系统直流于变电站运行的供电网络中各分布于电源的正极和负极设备间，是一种能向各种设备提供直流电源的、可独立操作的电源设备，可为开关控制、事故照明、信号设备以及系统监控等提供一定保障，其通常不会受到系统运行方式的影响。假如系统的外部交流电出现忽然中断现象，可通过蓄电池向直流系统供电，从而使电网系统操作中可以正常运行。通过监控系统，可对蓄电池中各功能模块的状态与参数进行测试，从而可对直流系统进行有效的控制及掌握，并可对电源系统进行有效的安全与自动化处理，把该变电站直流系统于运行过程中可能将产生的接地故障彻底杜绝。直流系统按其作用不同，大体可分为直流电源部分（即直流蓄电池组）、电源充电设备部分（即充电柜、硅整流、直流配电装置）和直流负荷部分。

二、变电站直流系统的构成和各项功能的简单分析

由蓄电池、充电设备、直流屏及直流馈电网络等直流设备，组成了变电站的直流电源系统。直流系统在正常运行时，充电装置承担正常负荷电流，同时向蓄电池组补充电，以补充蓄电池的自放电，使蓄电池以满容量的状态处于备用状态。在系统发生故障，站用电源中断的情况下，蓄电池组发挥其独立电源的作用，向继电保护及自动装置、断路器跳闸与合闸、载波通讯、事故照明等装置提供工作直流电源。有人把直流设备比喻为变电站的心脏。

三、变电站直流电源系统运行中存在的问题

1、直流电源系统绝缘监察装置原因

变电站直流电源系统由于投入运行后所连接二次电缆较长、外面部分也同时较多而且分布范围相对较宽，为此外界自然环境非常容易受到影响（例如地基潮湿以及灰尘等等），那么时间久运行便会导致电线表面出现腐蚀现象，对于一些较为薄弱的设备、元件绝缘性质也将会有极大降低程度，由于绝缘监察装置中存有问题。现场绝缘监察装置存在装置死机、插件损坏、插件烧毁等问题。部分绝缘监察装置死机造成全站系统直流电源失去地址，其有些绝缘监察装置在同一母线多路电源馈线同时下降时无能正确报警。系统直流电源的网络拓扑对绝缘监察装置是否正常运行造成直接的影响，如不少绝缘监察装置在馈线屏是采用辐射型，但到下一回路又接上小母线，形成环网结构，而现场大部分绝缘监察装置都是采用辐射型检测原理，于是造成了接地时可以报警但无法确认选线的问题。

2、直流电源系统接线存在相关问题

变电站直流电源系统接线方面，环网结构给空开熔丝级别造成困难。环网结构容易造成回逢路转，不利于查出故障点，特殊的是在老旧变电站和绝缘部分下降的变电站。在直流空开熔丝级别配合方面，直流回路中的熔断器、空气开关是直流电源系统各出线的过流和短路故障的保护元件，可作为馈线回路供电网络断开和间隔之用。熔丝或空开的级别配置有严格的需求。为此在基建、技改过程中应注意空开选型的统一装置，以免因空开特性不同造成级别失职。

3、蓄电池维护问题的重点

由于变电站工作人员维护意识不够强。变电站蓄电池于数量众多，维护工作量较大，需要持之以久。一旦维护工作做的不够，时间一长，必会给电池带来严重的后果和不可逆转的危害。维护人员大部分不懂得蓄电池使用维护意识，常年使用却从不监测，从而导致有些蓄电池损坏。同时，基于蓄电池单体差异、蓄电池结构及维护等问题在投运时间不久的状况时，多数变电站由于综合因素造成蓄电池整体效能下降。

4、充电机使用问题分析

维护工作人员平时没有注意充电机的细节的保护，没有注意到充电机额定电压的常识问题。系统直流电压告警期间继电器定值偏高，造成继电器动作断开直流电源，将中间继电器电压整理值转变后恢复正常。这是错误的一种操控方法，很容易发生事故。正确应该是先行断开交流电源输入，后断开充电机与电池之间的线路，确认电池不会漏电。变电站一不注意充电机和蓄电池的摆放，放置很随便。房间没有装设有通风设备，按照这样在蓄电池充放电的过程中，室内的温度一定超时100℃，会严重危害到电池的使用寿命。有些变电站出现充电机模块失效现象。多数变电站的相控电源来源自身因素，运行中可能对设备造成过热及其它附加损失，严重影响到电池寿命，造成电池和系统直流电源的安全运行带来不利影响。

四、变电站直流电源系统的维护对策

1、对于微机监控器的运行状态研究以及相应的维护

将通信技术作为运行的基础，微机监控器能够对于直流电源的实时运行动态进行监控监测。工作人们对于设备的运行参数能够通过微机直接进行。现场运行所涉及到的参数都会通过微机监控器在显示屏上呈现，这样工作人员就能随时的进行监控控制。要是直流电源出现运行错误的情况下，那么参数就会显示电路问题，系统进行自动报警。

微机监控系统在正常工作过程中能够出现自动化的转换，第一步就是通过恒流充电，在结束之后，在进行浮充充电，所进行的充电过程中都会转为直流电源维持正常工作。在直流电源运行一个周期之后微机监控器就能够进行自动化的转变，选择充电方式，这样就能够保证电池电量一直高于90%以上，再出现事故的过程中能够保证电量供应。

危机监控器在运行过程中，工作人员通过对于监控装置中各标准运行状态进行检测，要是出现不正常的运行情况，工作人员需要对于相关程度进行及时的修改以及调整。要是对于程度修改之后还是不符合相应的运行状态，那么将主流电源设置为手动控制方式，将已经出现问题的微机监控器关闭退出，由相关维修人员进行维修，在恢复正常之后才能再次使用。

2、对于充电装置的运行状态分析以及维护

充电装置需要每隔一段时间进行维护除尘。对于充电装置工作人员需要一个月左右进行一次维护，主要工作是除尘。在除尘结束之后，必须要进行绝缘工作，在进行绝缘工作之前要将电子元件上的控制板断开。要是在控制板出现故障的情况下，又不知道具体原因，需要立即更换，然后对监控器参数进行调整后才能在控制板工作。

充电装置设备日常维护内容。工作人员对于充电装置设备运行参数监控要增加。监控所包含的内容主要有：工作过程中是不是出现了噪音；三相交流电源是不是出现不平衡的状态；直流输出电流值以及交流输入电源值显示是不是正确；设备中各项型号是不是工作正常等，通过这些数据监控才能保证充电装置运行的稳定性。

3、对于蓄电池的运行状态研究以及日常维护

蓄电池可以说是直流供电电源以及直流供电系统的主要组成部分，在充电模块出现问题的情况下，需要由蓄电池进行电量支持。现在很多变电站中蓄电池装置都是使用免维护的阀控式密封铅酸蓄电池，这样电池所具备的优势就是高效防水性以及较好的密封性。

蓄电池匹配性。不同的蓄电池所具备的充放电特性是不一样的，所以说，在日常的使用过程中，同一款电源同负荷的情况下会因为不同蓄电池放电之间所存在的差异而不同，这样对于整个的蓄电池工作性能都有着一定的影响。

在对于蓄电池进行日常维护的过程中需要对于查看监控连接片是不是出现腐蚀或者是松动的情况；检测蓄电池单体电压是不是显示正常；检测安全阀或者周围是不是出现酸液；检测电池壳体是不是出现腐蚀或者是变形的情况；检测蓄电池温度是不是正常；检测绝缘电阻是不是出现的降低问题等等。

在变电站运行操作结构工作中，所使用的是直流动力合闸电源。一般情况下，直流动力合闸具有较高的额定合闸电流。所以说在出现故障的时候，放电末端的电源因为受到较强的负荷冲击能够对于直流母线电压值进行调整，这样才能保证在一定的范围内正常运行。

结束语

变电站直流电源系统保证可靠运行是电网安全、稳定、连续运行，直接联系到电力系统供电的安全影响问题。为此，变电站的平时运行中，应通过监控系统对直流电源系统的运行加强控制与维护管理，如发现故障，应进行采取有效措施相关处理，保证变电站直流电源系统的运行安全可靠。

参考文献

[1]柴玉红,王润琴,杨爱晟.变电站直流系统蓄电池在线维护技术研究及应用[J].山西电力,2014,05:11-13.

直流电源篇5

【关键词】煤矿直流设备试验控制技术

随着电力行业的迅速发展和新能源发电的技术限制，使得电力行业对于煤炭的依赖程度不断提高。煤矿井下工作环境中含有大量瓦斯、煤尘等可燃性气体和混合物，电气设备短路、过载等故障可能直接导致井下安全生产事故，所以对井下电气设备的可靠性和安全性要求较高。矿用架线机车、蓄电池机车作为井下运输工具，车辆的稳定运行对于井下安全生产和避免安全隐患具有也十分重要的意义。

一、整流技术

变流电路用于实现电能（交流（AC）和直流（DC））之间的变换，属于电能转换过程常用的电路。根据电能输入输出形式不同，变流电路可以分为AC-DC转换、AC-AC转换、DC-DC转换和DC-AC转换。本文涉及的变流电路为AC-DC，即整流电路，其目的是将交流电转变成直流电，为煤矿直流设备控制装置试验提供电源。传统的整流装置大部分采用二极管不可控整流技术或晶闸管相控整流技术，这类技术控制过程简单、效率较高，但功率因数较低，且输入电流的谐波含量比较高，对电网具有不良的影响。本文选用四个绝缘栅双极型晶体管（IGBT）两两串联Q1、Q2及Q3、Q4串联后并联组成桥式整流单元（如图1所示），并设计RCD缓冲电路避免瞬态操作电压对IGBT管的冲击，降低IGBT的开关损耗，保护整流单元安全、可靠运行，在IGBT关断过程中，电容C通过二极管充电，吸收关断过程产生的du/dt，在IGBT开通后，电容C两端的电压通过电阻R放电。

图1桥式整流电路原理图

二、控制单元设计

煤矿直流设备控制装置试验电源控制单元用于实现电源的控制和保护，主要由操作面板、处理器、IGBT驱动单元、显示单元、电压和电流检测单元等组成，其中操作面板用于控制指令的输入；处理器是整个控制系统的核心，用于实现数据的计算、处理、实验过程控制和输出电压调节；IGBT驱动单元用于驱动IGBT可靠导通和关断；显示单元用于显示电源的电压、电流、状态等信息；电压和电流检测单元用于检测电源的电压、电流信号，并将信号进行隔离放大处理后发送给处理器。

2.1电压反馈电路

煤矿直流设备控制装置试验用电源需要稳定、准确的电压输出，并且要根据不同型号产品的需求调节电压幅值，所以需要设计可靠的电压反馈电路，处理器计算反馈值与需求值之间的偏差，然后对输出电压进行动态调节，保证试验电压的准确性。由于电源输出电压最高可达600V，所以不能从端口直接获得电压信号，设计由大功率电阻分压后得到处理器AD可以接收的电压信号。为了保证电路的稳定性，在电路中加入一个高输入阻抗的电压跟随器来获取电压信号。电压反馈电路如图2所示，图中C5作用是滤除信号中的杂质，

图2电压反馈电路

稳点电路输入电压，减小信号漂移，通常选取高频无感电容。电阻R5、R6起到分压作用，电压反馈电路测量电压等于电阻R6两端电压，其电压值为总电压的R6/R5+R6。稳压二极管D5和电容C6起到保护作用，防止运放输入电平高于其供电电压。

2.2电流检测电路

煤矿直流设备控制装置过载试验是在额定电流的1.6倍、3倍和5倍条件下进行，试验过程对电流值具有明确要求，所以试验电源应该具有稳定、可靠的电流检测电路。为了降低主电路对电流信号的干扰，提高电流检测的精度，选用基于霍尔效应电流传感器采集母线电流。CS600E2型电流传感器原边额定输入电流600A，原边测量电流范围0～±1000A，响应时间小于等于5μs，工作电源为±15V，传感器输出电压范围0-4V。传感器输出信号经过隔离和LM324组成的电压跟随其处理后发送给处理器的AD转换引脚，电路检测电路原理图如图3所示。

图3电流检测电路

2.3温度保护电路

直流电源内的整流开关管和变压器在工作过程中产生的热量会导致工作环境温度升高，影响控制系统的稳定性，此次除了采取常规散热措施外，还需要设计温度保护电路对电源的温度进行控制和动态调节。温度控制电路工作过程：电源上电后温度保护电路开始工作，当温度值高于设定值时，热敏电阻阻值变大，这时在运放M的同相输入端电压高于0V，信号经过放大后输出到N，使得运放的同相输入端电压高于反相端，运放输出+5V的电压驱动场效应管导通，热电制冷器开始工作降低系统温度，当温度达到正常温度时场效应管截止，热电制冷器停止工作。

同时，系统设置有温度采集电路，处理器对高精度温度传感器的信号进行计算处理，并发送给显示屏进行系统温度实时显示。

三、结论

矿用直流架线电机、矿用蓄电池车辆是我国中小煤矿井下主要的运输设备之一，其安全性直接关系到煤矿安全生产工作能否顺利开展，本文设计的煤矿直流设备控制装置试验电源满足国家标准要求，符合矿用直流设备控制装置检验需求，具有输出稳定、安全可靠等特点。

参考文献

[1]贾德利.IGBT逆变电源的设汁与应用[M]，哈尔滨工业大学出版社，2012.

直流电源篇6

关键词：直流系统交流不间断电源系统充电器逆变器

中图分类号：TG457.6文献标识码：A文章编号：1672-3791（2013）06（b）-0107-02

核电厂的直流系统作为断路器的分闸、合闸回路，继电保护装置的操作、控制、信号和保护回路的工作电源，是核电厂厂用电系统最重要组成部分。220V交流不间断电源（UPS）系统是核电厂计算机、通信系统以及安全保护设备必需的一种不间断、高可靠的电源。直流系统和UPS系统对保证核反应堆的安全运行有着至关重要的作用，为了满足单一故障准则，核安全级的直流和交流不间断电源系统需要冗余配置。并且电气上隔离，实体上分隔。

1直流和UPS系统的运行

1.1直流系统的运行方式

在核电厂中，直流系统按电压可以分为24V、48V、110V和220V四种等级，其中某些系统为核安全级，必须按照RCC-E标准进行设计制造和试验。

核电工程的直流系统接线通常采用单母线分段形式，包括两台充电器和一组蓄电池，母联开关将母线分为A和B两段，A段母线上连接有一台充电器、一组蓄电池和蓄电池试验回路；B段母线连接有另一台充电器、微机绝缘监测仪以及馈线回路。正常运行时，由B段母线上的充电器向直流负荷供电，同时向蓄电池组浮充电，该充电器能提供最大持续负荷电流，同时维持蓄电池组端电压不变。当运行的该台充电器发生故障时，就地手动切换到A段母线上的充电器，切换期间由蓄电池组为负荷进行供电，为了提高供电的可靠性，两台充电器允许并联运行，中间不设机械闭锁。直流系统进线电源取自不同的380V母线段。

蓄电池组工作在浮充电状态时，它仅需提供瞬时尖峰负荷。一旦充电器或其交流电源故障，蓄电池组能够向本系统全部直流负荷供电至少1h。如果1h后还未恢复充电器供电，则系统有可能失电。

蓄电池试验回路系统与直流系统相配套，用于检验安装在厂区内的铅酸蓄电池是否处于良好的工作状态。当直流系统停用时，即可进行蓄电池10h容量放电试验以及1h核对性放电试验。放电电流可以在放电试验小车上进行调节。

1.2交流不间断电源（UPS）系统的运行方式

220V交流不间断电源（UPS）系统结构图如右图所示，其主要有以下几种工作模式：正常工作模式，电池工作模式，旁路工作模式和充电器工作模式。（如图1）

正常工作模式下，由交流线路通过AC-DC整流电路、逆变器，向负载供电。交流线路欠压或失电时，由蓄电池通过逆变器向负载供电。如果逆变器过载或者失效，静态开关断开逆变器通路，同时将负载与旁路回路接通。当负载恢复正常，或者系统恢复供电条件时，系统会自动从旁路工作模式切换回正常工作模式。逆变器自动跟踪旁路电源的频率并与旁路电源同步，当旁路电源超出正常范围50Hz±6%时，逆变器放弃跟踪，转为自动调整输出频率为50Hz。以上的相互切换，是靠控制静态开关EA&EN来实现的。静态开关切换时间不大于1ms。以上的工作模式切换是调试的重要内容，是保证对重要负荷不间断电源供给的重要一环。

2直流系统的组成结构和功能

直流系统设备主要包括蓄电池、充电器、直流配电柜以及接地故障探测仪等。

2.1蓄电池

目前，核电厂直流系统广泛使用铅酸蓄电池，铅酸蓄电池由二氧化铅（PbO2）的正极板、铅（Pb）的负极板和密度为1.2～1.4g/cm3的稀硫酸（H2SO4）电解液构成。单个蓄电池的均衡充电电压为2.30V，浮充电电压为2.23V，事故放电终止电压为1.87V。

蓄电池初次使用前必须进行初充电。初充电可恒流充电或恒压充电。蓄电池10h容量放电试验和1h核对性放电试验结束后，必须进行补充电。此外为了使全列蓄电池的电解液密度、电压均衡一致，还需进行均衡充电。

对蓄电池的充放电试验和容量测试试验，应根据厂家提供的操作说明书和相应的规范来进行。

2.2充电器

直流系统充电器的整流模块为三相桥式全控整流电路，包含电力二极管和可控硅。功率半导体用快速动作高分断能力的熔断器保护。充电器装有限流保护，防止充电器过热及部件损坏。为满足对蓄电池的充电要求，充电器还应具有稳压、均流、限流以及输出电压可调等特性。

2.3直流配电柜

核电厂直流配电柜常采用抽屉柜。共有三路进线，其中两路由充电器供电，一路由蓄电池组供电，正常运行时只有一台充电器向配电柜供电，同时经直流母线向蓄电池组浮充电。当充电器或其380V交流电源故障时，则由蓄电池组向配电柜供电。

蓄电池进线、充电器进出线断路器均配有延时动作的电磁脱扣器，以使短路保护具有选择性。

2.4接地故障探测仪

直流系统接地故障探测器可连续地监测系统绝缘完整性，它能够测出母线电压，各分支回路的正极、负极对地的电压值和绝缘电阻值，发生故障时，可以指示故障极性及报警。

调试试验时，应分别在母线和各分支回路出线端中接一滑线电阻器（35～80kΩ），调节滑线电阻器，当其电阻值低于设定电阻值时，探测器上的红灯亮并发出报警，同时液晶显示屏上显示发生接地故障的支路数和接地电阻值，同时通过DCS向主控室发出报警信号。

3交流不间断电源（UPS）系统的组成结构和功能

UPS系统包括逆变器、整流器、静态开关、手动旁路开关、隔离变、调压变和交流配电屏等。

3.1逆变器

UPS系统使用的逆变器单元主要由以下元件组成：逆变器、静态开关EA&EN、三位手动旁路开关和旁路变压器。其中的逆变功能模块由IGBT组成的电压型单相全桥逆变电路完成，使用SPWM控制技术使输出得到品质优良的正弦波。逆变器调试时，需要测量输出波形并计算谐波总畸变（THD）以判断是否达到性能要求。

3.2整流器

380V三相交流电通过隔离变和LC滤波后，输入整流器转化为直流电，再输送给逆变器，由于在蓄电池回路加装逆止二极管，整流器正常工作时，不对蓄电池进行充电，这样能保证对逆变器负荷的能量供给。对于直接由直流系统供电的逆变系统，则没有整流器设备。

3.3静态开关

静态开关是实现逆变器输出和旁路回路切换的装置，当UPS的输出故障或负载异常时，逆变器的输出可自动的切换到旁路市电，切换也可以是手动完成，手动切换同样无中断供电。

4结语

核电厂直流和UPS电源系统包含子系统很多，供电负荷也多。由于部分系统涉及到核安全，因此结构复杂，运行方式灵活。在这些系统试验调试前，要做好充分的准备，熟练掌握系统的设备、组成结构、功能和运行特性以及相关试验内容和方法，才能确保调试工作顺利进行。

参考文献

[1]GFD（OPzS）系列固定型防酸式铅酸蓄电池使用说明书[S].

[2]DL/T5044-2004发电厂直流系统设计技术规范[S].

[3]陈天翔，王寅仲，海世杰.电气试验[M]，中国电力出版社，2008.