導語：如何才能寫好一篇直流電源，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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2、測量12V直流和交流電源的區別。如果用數字萬能表測量的話，使用20V的交流電壓和20V的直流電壓這兩個檔來分別測量的話會有不同的結果。

如果是使用簡單的測量方法的話，用感應電筆進行測量的話，12V的交流電源會有一定的顯示，但是12V的直流電源是沒有顯示的。

3、使用方面。在使用上直流電源通常適用于電子產品，因為它的電壓是穩定的，而且沒有噪音。但是交流電源是要經過一定的方法變成直流電才能用在電子產品上的。

4、圖型的不同。直流電源交流電源都有著自己的圖型表示方法，直流電的圖型就是一條直線表示，在理想的情況下，電壓是恒定的。而交流電源的圖型是波浪形的，它的電壓在每個時刻都是不一樣的，電壓具有一定的周期性，但是這種電壓的變化我們在看燈泡的亮度變化時是不能用肉眼看出來的。

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【關鍵詞】磷酸鐵鋰蓄電池；DC/DC變換器；微型斷路器

1、裝置性能

本裝置旨在為微機保護裝置、控制裝置、框架開關、塑殼開關等需要直流電源供給的電力設備提供穩定電壓，可通過檔位變換靈活提供DC110V、DC220V，滿足了變電站內絕大部分直流負荷的需求。裝置性能如下：

（1）可穩定輸出直流電壓220V/110V，穩壓精度小于1%；

（2）可以直流功率1200w持續輸出1小時以上，以應對變電站內直流沖擊負荷；

（3）輸出功率與時間成線性關系，可在10小時內靈活調節輸出功率；

（4）由磷酸鐵鋰蓄電池組提供動力，與傳統鉛酸蓄電池相比，能量比為后者的4-5倍，體積小，重量輕；

（5）裝置可循環充放電使用2000-3000次，且綠色無污染，無回收壓力；

（6）裝置為移動式，便于攜帶與轉移。

2、功能實現原理

移動式直流電源裝置由動力單元、保護單元、充電單元、輸出單元共同完成電壓輸出功能。由4節磷酸鐵鋰電池串聯成為蓄電池組，再經由DC/DC（變比為12/110V、12/220V）變換器升壓，從而穩定輸出DC110V電壓。

（1）動力單元：由4節磷酸鐵鋰電池串聯而成。每節電池穩定提供3.2V輸出電壓，4節電池串聯則可提供DC電壓12.8V；每節蓄電池組容量為100Ah，即可以10A大電流持續輸出10小時。由于磷酸鐵鋰電池容量與時間的線性關系，可以根據輸出時間靈活調整輸出功率；

（2）充電單元：由1臺臨時充電機、#2微型斷路器（額定電流50A）組成。蓄電池由于平時自放電導致容量下降，需要由臨時充電機補充充電。在蓄電池組容量低于80Ah時，將臨時充電機調至均充狀態，合上#2微型斷路器即可以80A電流對蓄電池補充充電；

（3）保護單元：由2個熔斷器（額定電流100A）、#1微型斷路器（額定電流50A）組成。當使用動力單元供電時，C特性微型斷路器與熔斷器組成主備保護。由于蓄電池嚴禁過度放電，其放電電流不能超過100A，則當線纜載流量大于100A（2倍）時，#1微型斷路器根據C特性反時限動作曲線延時跳閘，以避免燒壞裝置；若#1微型斷路器不能及時跳閘，則由#1、#2熔斷器立即跳閘，切斷電源。

（4）輸出單元：由1臺DC/DC變換器及輸出端子連接而成。由單相橋式整流電路、隔離變壓器等組成。通過可選擇檔位，可將DC12V電壓升壓至DC110V或220V，為其他裝置提供穩定電源。

3、使用步驟

（1）檢查蓄電池外觀是否正常、極柱緊固情況，確認回路無斷開；

（2）用萬用表測量磷酸鐵鋰蓄電池組，確認整組輸出電壓在DC12.8V；

（3）將#1開關置于“合位”，#2開關置于“分位”，#1、#2熔斷器置于“合位”；

（4）用萬用表測量輸出端子，確認輸出電壓為DC110（或220）V；

（5）斷開#1開關，將裝置連接至需要提供直流電壓的設備后合上#1開關，即可正常使用。

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論文摘要:論 UPS、直流電源在線維護管理系統的組成及其功能，并提出建議。

UPS和直流電源是企業重要的供電保障設備，傳統的維護管理包括：①日常巡檢外觀，定期更換電池、濾波電容、風機等易損件，大修時做電池活化等；②改造或采用換代設備，使用高級工具測試電池性能。這種管理方式企業投入成本高，維護人員工作量大，不易實時掌握設備運行狀態和關鍵數據，設備事故預防能力低。實施在線維護管理可避免傳統方式的不足之處，獲得良好效益。下面介紹某企業實施實例及注意事項。

一、計算機在線維護管理系統

（一）系統組成

1、總控站（后臺）。由監控站、工程維護站、系統接口等構成，運用管理分析軟件處理接收的數據并通過Web。工程維護人員登錄服務器可查看全廠所有在線設備的運行狀態以及完善的歷史、實時數據分析統計。

2、現場設備控制站（ES）。根據現場設備需要，可選擇監控功能儀或設備運行狀態信息彩集儀（EII）。EII通過RS-232/485端口與電能表、電池采集模塊、直流屏、UPS等智能設備通信，將監測數據轉換為符合通信協議的數據包，接入局域網，傳送至主控室服務器。獨立完整的ES包括以下部分。

（1）系統主機。由下行串口通道、數據處理器、顯示器、上行串口通道組成。下行串口通道通過RS-485總線訪問電池電壓采集模塊，采集數據，管理電壓采集模塊，數據處理器完成數據解壓、數據計算、存儲管理，將處理后的數據一部分送往顯示器，另一部分由上行串口通道發送至協議處理器，或傳給上一層管理系統。

（2）數據采集模塊組?？筛鶕脩粜枰_定采集數據要求及配置相應采集儀器，一般由電池電壓采集模塊、電流、溫度、功率等組成，模塊間隔離良好、絕緣性強，可靠性、安全性高。數據采集可分組，每個模塊可對一定數量電池進行電壓采集，可配備電流、溫度傳感器，模塊間與系統主機一般采用RS-485連接。

（3）協議處理器。具有協議處理程序的接口板，處理各種通信協議。可實現：①將主機發送的電池電壓、電流、溫度等信息按約定協議編碼、打包、發送至遠程服務器；②將遠程服務器發出的遙控、遙調指令經過解碼發給主機，實時控制。

（4）放電模塊。可快速測出電池直流內阻，瞬間測試電池性能，大功率放電模塊可提供瞬間大電流沖擊負荷。

（5）遠程服務器。實現局域網內計算機數據通信，通過局域崗遠程訪問現場的蓄電池監測系統，接收、分析數據，通過Web服務器數據。

3、通信網絡。聯網現場設備各分站（采集監控站），采用光纖作為數據通信主干線，組成全廠UPS和直流電源在線監控的局域網。

（二）系統主要功能

1、臺賬管理。集成各站UPS、直流系統、蓄電池信息設備及查詢功能?？刹樵兠颗_UPS、直流設備的每節電池電壓、平均電壓、整組電壓、充放電電流、環境溫度等實時、歷史數據，以曲線和柱狀圖方式顯示，或生成報表打印。

2、實時分析。對選定時間段內的電池運行狀態、歷史數據進行分析，當某個蓄電池被放過電，滿足一定電流范圍和時間（大于設置值）時，系統將對蓄電池進行電池容量評價（容量估算）。

3、報警指示和查詢?？蓪γ颗_UPS、直流電源故障進行報警，提供報警查詢，以便及時處理。

4、網絡化。系統具有遠端通信和遙測、遙信、遙控功能，使遠程服務器通過以太網對各站UPS、直流電源、蓄電池監測系統進行實時監控與數據管理。還可根據企業需要，與其他系統聯網，采集一些重要設備的信息，實現更多功能。

二、系統應用注意事項

認真查清企業內部UPS和直流電源現狀以及企業現有網絡規模，根據設備功能和重要性合理配置。

1、確定網絡構架方案，即企業是否有必要建立完整網絡系統或在現有網絡基礎上構建，對單個電池組也可實現完整、獨立的在線維護管理。

2、以在線管理系統為核心，輔以必要人工測試，可降低管理成本，大站、關鍵設備直接采用完整系統，小站、單體UPS等經后臺機處理形成整體維護管理系統。

3、有些UPS和直流電源已具備多種管理功能，如狀態參數、狀態記錄、報警等，合理配置不僅降低開發成本，還可減少線路過多帶來的故障隱患。

4、維護管理系統只進行監視，建議控制指令（如故障處理、切換、活化等）的發出由人工實施。

5、系統建立后，可在有人值守的地方設監視站，由操作人員實現全天候運行狀態監視，維修人員要定期查閱管理。

6、要預留接口和協議以便兼容其他系統，系統上層管理也可建在企業已有網站上。

7、建議狀態管理系統與過程控制或執行系統分開，注意相互間獨立性，不要相互干擾。

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關鍵詞：直流電故障 處理措施

隨著電力事業的發展，電力系統變電站綜合自動化系統、微機保護系統的廣泛采用、變電站無人值班方式的逐步實行，由此對變電站直流電源的可靠性提出了更高的要求。

1 直流電源模塊故障

某變電站發生直流系統故障，當監控端發出“直流屏模塊故障、直流屏系統故障總信號”經過一段時間后發出“直流屏電池欠壓”。接通知后到現場檢查，發現控制模塊、充電模塊顯示屏無顯示，模塊風扇停止，模塊處于失電狀態。經查看各模塊交流輸入正常，監控系統顯示模塊故障?，F場直流由蓄電池供給，情況十分危急。聯系檢修人員經更換損壞的直流模塊后，直流系統恢復正常。事后分析當時該地區正發生雷雨天氣，而該站又沒在模塊輸入進線處裝設C級、D級避雷器，從而使得直流模塊被雷擊而損壞。在安裝調試時還發現當并列的電源模塊間輸出電壓相差較大時，輸出電流將會不平衡。故障分析時檢查換下來的模塊單元，還發現模塊濾網及風扇積滿灰塵。

通過當時的故障處理，以及對故障模塊的檢查并結合其他站的模塊故障，經過分析總結，找出造成變電站內直流模塊故障及異常的原因。

1．1 直流模塊故障的分析

(1)直流模塊由于長期重負荷運行、甚至過載而損壞。

變電站直流模塊在設計時容量配置采用的是N+I的標準，在一臺模塊故障時仍能保持其他模塊正常運行，因此在正常情況下模塊一般不會過載。由于目前半導體功率器件和磁性材料等部件性能的原因，單個直流電源模塊的最大輸出功率無法滿足有些變電站的總功率要求，直流電源模塊的并聯是不可避免的，否則無法

滿足現在變電站對直流供電模塊功率的要求。

盡管每個直流電源模塊單元具有輸出自動均流功能，但是并聯運行的各個模塊特性的不一致導致各模塊負荷電流存在不均衡情況。有些模塊可能承擔更多的電流，極端情況下甚至過載，而有些模塊運行于輕載狀態，甚至基本上是空載運行。由于存在部分模塊分擔負荷多、部分模塊分擔負荷少這一情況，其結果必然加大了分擔負荷多的模塊損壞的可能性，也縮短了分擔負荷多模塊的正常使用壽命，降低了系統的可靠性。通過檢查并列直流模塊的負荷情況，發現各模塊輸出電壓的差異將導致負荷分配的不平衡。當其中一個控制模塊輸出直流電壓高于其他模塊5 V以上時，此模塊將承受直流負載的大部分負荷。此直流模塊所分擔的負荷往往超出單個直流模塊所能承受的最高負荷，從而導致直流模塊的過載損壞。

(2)直流模塊交流進線處未安裝避雷器，或避雷器的安裝不符合防雷要求。一些老站在早期綜合自動化改造時，設計不是太規范，有的未安裝避雷器，造成雷電侵入交流電纜經交流回路進入直流模塊造成模塊損壞。而一些已安裝了，C級、D級避雷器的變電站其避雷器之間的電纜距離過短使得雷擊過電壓無法衰減至模塊可承受的電壓值，遠遠大于模塊過壓保護值，造成了直流模塊損壞。避雷器分為間隙類、放電管類、壓敏電阻類、抑制二極管類、壓敏電阻一氣體放電管組合類、硅化類等。目前避雷器常用的有氧化鋅壓敏電阻和氣體放電管2種。氧化鋅壓敏電阻避雷器分為單片壓敏電阻避雷器和多片壓敏電阻避雷器，是限壓型保護器件，平時呈現高阻狀態，一旦有脈沖電壓，立即將電壓限制到一定值，其阻抗突變為低阻狀態。與氣體放電管比較，它最大的優點是當它吸收脈沖電壓時因殘壓高于工作電壓，不會造成電源的瞬間短路，同時動作時間比放電管短。氣體放電管避雷器分為開放式放電管避雷器和密閉式氣體放電管避雷器。氣體放電管避雷器雖然具有很強的承受大能量沖擊的能力，但存使用時，由于氣體放電管在放電時殘壓極低，近似于短路狀態，對系統的影響較大。模塊進線處安裝壓敏電阻避雷器已能滿足防雷保護的要求。為了減小對系統的影響一般采用壓敏電阻避雷器，作為C級、D級避雷器。采用c級、D級多級保護時，存在著一個前級保護和后級保護如何配合的問題。c級、D級避雷器這兩級避雷器之間為了能夠滿足配合要求，必須保持足夠的距離，以利于兩級避雷器之間的配合。保證C級避雷器先于D級避雷器動作，泄放部分雷電的能量，限制殘壓，之后再由D級避雷器動作進一步泄放雷電的能量，限制殘雎，從而使進入直流模塊的電壓限制在模塊能夠承受的范圍以內，保護直流模塊不受損壞。

1．2 直流模塊發生異常原因

風冷型模塊長期運行后積攢灰塵過多，影響散熱。風冷型直流模塊通過風扇的轉動散出模塊內部由于元件工作所產生的大量熱量。模塊具有過溫保護功能，當模塊的進風口被堵住或環境溫度過高導致模塊內部的溫度超過設定值時，模塊會過溫保護，模塊無電壓輸出。當異常條件清除、模塊內部的溫度恢復正常后，模塊將自動恢復為正常工作。因此當模塊由于長期運行進出風口積聚大量灰塵造成散熱不良時會使溫度過高，過溫保護動作模塊不在輸出，必然加重其他正常模塊的負荷供給。隨著負荷的加重增加模塊異常的機率。即使溫度沒有超過設定值時，長期的高溫也會影響模塊的正常使用壽命。

2 直流電源模塊故障的處理

(1)模塊過負荷損壞其主要原因是并列模塊問的負荷電流不平衡造成的，為了保證模塊間的均流，在安裝調試時通過調節各模塊的輸出電壓，使其輸出電壓基本達到一致，實現各模塊問的負荷分配的平衡。在驗收時應該嚴格把關保證各模塊輸出電流的平衡。在平時巡視時應注意查看各模塊的電流是否在允許的偏差范圍內(自主均流法的模塊問輸出電流不平衡度±3％ 。)，如超出范圍及時檢查模塊并查找原因，杜絕并列模塊間的負荷電流不平衡度超出允許的范圍的情況發生，從而防止直流電源模塊因負荷電流不平衡而造成損壞。

(2)交流進線處加裝合格的C級和D級兩級避雷器，加裝的C級、D級避雷器之間應保持5m 以上距離，以利于限制雷電波的殘壓，有效地防止過電壓的沖擊，保障電源系統正常工作。在滿足防雷要求的情況下，選用性能更加優良的氧化鋅壓敏電阻避雷器。加裝氧化鋅壓敏電5H避雷器時前端要串接相應容量的斷路器(可

發出遙信信號)來提高直流系統可靠性。

斷路器的作用：在避雷器損壞時，方便更換；在避雷器發生老化時，避免發生對地故障。避雷器損壞，避雷器與母線問的斷路器跳閘后就可以及時發信，為及時發現異常和縮短故障處理時間提供便利。巡視時要注意查看避雷器是否完好有無異常，接地引線是否完好接地。

(3)巡視時注意直流電源模塊的散熱情況，如發現散熱不正常，溫度過高及時檢查并查找原因。經常對直流電源模塊進行除塵工作。如發現直流電源模塊長期運行以致于積聚灰塵過多的必須立即進行除塵，保持模塊進出風口的通暢，保證直流電源模塊的散熱正常，防止由于濾網及風扇積灰，導致散熱不良引起直流電源模塊的損壞。同時也要保持直流屏的通風散熱。注意直流屏安裝場所的環境溫度，溫度過高時及時開啟空調。通過以上措施保證直流模塊有良好的運行環境。

3 結語

隨著安全穩定電網的需要, 變電站直流系統日益受到重視。近幾年對各公司針對對變電站直流電源系統下達了不少規程、規范和反措要求, 為我們解決直流系統存在的問題和提高其運行可靠性提供了強有力的支持。

[參考文獻]

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關鍵詞：開關直流電源；紋波抑制；問題；措施

開關電源主要是對電路電源進行控制，一般來說，開關電源的效率較高，輸出的電壓也可以進行有效的調節，并且也能夠盡可能的降低損耗，在體積上也較小，自重較輕，由于開關電源有著的如此多的優點，使得其應用的范圍相對較廣。但是開關電源中也存在著紋波的問題，采取有效的手段對紋波進行抑制，方能更好的保障電路運行的安全和穩定。下面本文就主要針對開關直流電源的紋波抑制問題進行深入的探究。

1 開關電源紋波產生的原因

開關電源主要的作用就是將電網電路中的電壓整流有效的轉化為直流電，在合理的利用高頻開關的基礎上，實現對直流電的逆向轉換，使其形成交流電，然后再通過開關變壓所具備的降壓作用，來將高頻二極管中的整流有效的轉化為直流電并進行輸出。而在開關電源中，紋波的出現主要是受到了如下幾種因素的影響：

1.1 低頻紋波

一般來說，低頻紋波主要是因為濾波電路中呈現出的電解電容量不足所導致的，開關電源本身的體積就相對較小，在這一因素的限制下，電解電容對的容量也就無法無限制的增加，其所能夠容納的容量也相對較小，這樣就使得對低頻紋波產生，而相較于其他的紋波形式來說，這種低頻紋波會隨著電流中紋波頻率的整流變化而呈現出一定的變化。

1.2 高頻紋波

當開關電源的逆變橋開關管處于開關的狀態時，要想使得高頻開關所具有的變壓器體積可以有效的縮減以及能夠保障其標準的重量，就需要對開關管的開關轉換頻率進行有效的控制，如果開關轉換的頻率相對較高，那么尖峰電壓過沖就會隨之出現，這樣也會產生一定的紋波，使得開關電源中所輸出的電壓也出現相應的紋波，從而紋波之間就會產生共模效應。

1.3 閉環調節器引起的紋波

通常而言，開關電源在進行電壓輸出的時候，需要合理的利用閉環進行控制，而這就需要利用反饋網絡來對輸出電壓一端的紋波進行有效的調控，并將其輸送到調節其中，在通過賄賂后，會使得調節器出現振動的跡象，從而就會產生紋波。而這樣的紋波一般沒有固定的電壓，工作頻率也較為隨意，同時，在對調節器進行參數設置的過程中，如果出現設置不當的情況，也會引發紋波。

2 紋波抑制措施

2.1 低頻紋波的抑制

針對低頻紋波進行抑制的過程中，可以采用的措施主要包括以下幾種：

首先，合理的應用有源濾波器來進行低頻紋波的降低處理，使得低頻紋波的容量可以得到有效的減少，應用這樣的方法，主要是基于晶體發射極電流而研究出來的，這種晶體管發射的極電流是普通極電流的1+β倍，采取這一方法來對低頻紋波進行控制，可以使得其基極雖然接受到電容量較小，但是卻可以相當于一個較大的電容量。其原理電路如圖1所示。

其次，就是要在輸出位置處進行低頻濾波器的設置，依據低頻濾波器來對紋波的出現進行抑制。采用這種方法主要是依據高頻開關整流的輸出原理來對電壓以及電流進行過濾，將高頻開關的逆變利用PWM來進行調節，將差模紋波轉化為低頻紋波，盡可能的減少紋波的出現。在對濾波器進行選擇的時候，也需要充分的考慮到輸出端的具體需求，這樣才能夠使得低頻濾波器能夠發揮出其應用的效用。

2.2 高頻紋波的抑制

高頻紋波抑制的目的是給高頻紋波電壓提供通路，常用的方法有以下幾種：①在高頻開關變壓器的初級增加尖峰電壓抑制網絡，在開關變壓器中增加屏蔽層，并將屏蔽層接地，有利于降低高頻紋波電壓。②合理布線，開關電源中印制板及系統的裝配布線應充分考慮高頻耦合這一特點，避免使用平行布線，使引線盡可能短，在能使用絞線的地方多使用絞線或屏蔽線，將屏蔽線的屏蔽層及電源外殼都接地，對多電源同時工作的場合采用單個屏蔽和接地，強弱電分開走線。③降低逆變橋中開關元件與高頻整流管的開關應力，共模紋波是由于開關元件通斷時電路中寄生電感的存在引起的，所以在開關元件上并聯限制開關應力的過壓吸收網絡可以減小輸出紋波。該方法應用中應特別注意開關應力抑制，網絡中快恢復二極管為超快恢復型，電阻元件為氧化膜電阻，電容為無感瓷片或云母電容，且與開關元件之間的引線應短。

2.3 閉環調節器參數不適當引起的紋波抑制

在開關直流電源中，往往因調節器參數選擇不適當會引起輸出紋波的增大，這部分紋波可通過以下方法進行抑制。

①在調節器輸出增加對地的補償網絡，調節器的補償可抑制調節器自激引起的紋波增大。②合理選擇反饋電壓值，反饋電壓過大會引起調節器振蕩，使輸出紋波增加，反饋電壓太小將使輸出紋波電壓不能得到很好及時的抑制。③合理選擇閉環調節器的開環放大倍數和閉環調節器的參數，開環放大倍數過大有時會引起調節器的振蕩或自激，使輸出紋波含量增加，過小的開環放大倍數將使輸出電壓穩定性變差及紋波含量增加，所以調節器的開環放大倍數及閉環調節器的參數要合理選取，調試中要根據負載狀況進行調節。

針對上述的開關直流電源紋波抑制的方法進行分析，并進行實際應用的校驗，經過檢驗就可充分的了解到開關直流電源紋波的具體含量能夠通過數據進行有效的體現，依據顯示出的數據就可以發現，在采用如上的方式對開關直流電源進行紋波抑制的時候，可以使得紋波降到萬分之一以下，這就表明，上述的紋波抑制方法在實際的應用中，具有明顯的可行性和有效性。詳細的紋波抑制效果數據可見表1。

結束語

通過本文的分析可以清楚的了解到，在對開關直流電源的紋波進行抑制的過程中，需要先對紋波的出現情況進行有效的分析，在對開關電源進行設計的時候，也需要采用不同的方式來對低頻紋波和高頻紋波進行有效的抑制，針對閉環調節器的相關參數進行合理的設定，選擇適宜的濾波器，從而使得相關的參數選擇可以對電源紋波形成積極、正面的影響，這樣就能夠有效的防止開關直流電源紋波的出現。

參考文獻

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[2]吳曉亮.發射機激勵器開關電源輸出紋波的測量和抑制[J].民營科技，2012（11）.

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利用高壓直流系統固有的快速、大范圍可控制的輸送電能的特點，可以借助交直流系統聯合調節的手段來提高與直流系統相連接的交流系統的運行穩定性。為了實現這一目的，必須在直流輸電系統主控制器上附加特殊的穩定控制器。文章基于此在介紹了高壓直流輸電的特點的基礎上對高壓直流電源控制系統的運行特點進行了研究。

二、高壓直流輸電的特點

1、功率傳輸特性。隨著輸送容量不斷增長，穩定問題越來越成為交流輸電的制約因素。為了滿足穩定的要求，常需要采用串補、靜補、調相機、開關站等措施，有時甚至不得不提高輸電電壓。但是這將增加很多電器設備，代價昂貴。直流輸電沒有相位和功角的問題，當然也就不存在穩定問題，只要電壓降、網損等技術指標符合要求，就可以達到傳輸的目的，無須考慮穩定的問題，這是直流輸電的重要特點，也是它的一大優勢。

2、對線路故障的自防護能力好。交流線路單相接地后，其消除過程一般約0.4-0.8s，加上重合閘時間，約0.6—1s恢復。直流線路單極接地，整流、逆變兩側晶閘管閥立即閉鎖，電壓降到零，迫使直流電流降到零，故障電弧熄滅不存在電流無法過零的困難，直流線路單極故障的恢復時間一般在0.2-0.35s內。若線路上發生的故障重合(對直流輸電系統為再啟動)過程中重燃，交流線路就三相跳閘了。直流輸電系統則可以用延長留待去游離時間及降壓方式來進行第二、第三次再啟動，創造線路消除故障、恢復正常運行的條件。對于單片絕緣子損壞，交流系統必然三相切除，直流系統則可降壓運行，而且大多能取得成功。

3、潮流和功率控制可實現自動化。交流輸電的潮流取決于網絡參數、發電機與負荷的運行方式，控制難度較大，需由值班人員調度。直流輸電系統的功率傳輸可全部自動控制。

4、對短路容量無影響。兩個電網以交流互聯時，將增加兩側系統的短路容量，有時會造成部分原有斷路器不能滿足遮斷容量要求而需要更換。如果兩電網以直流系統互聯(背靠背方式)，無論哪里發生故障，在直流線路上增加的電流都是不大的，因此不會影響交流系統的斷路容量。

5、調度管理簡便。由于通過直流系統互聯的兩端交流系統可以有不同的頻率，輸送功率也可保持恒定(恒功率、恒電流等)。對于送端而言，整流站相當于交流系統的一個負荷。對于受端而言，逆變站則相當于交流系統的一個電源。兩個電網相互之間的干擾和影響小，運行管理簡單方便，對我國當前發展的跨大區互聯、合同售電、合資辦電等形成的聯合電力系統非常適用。三、高壓直流輸電控制系統的特點

高壓直流輸電系統的快速潮流控制能力以及其高度可控性在世界上的很多工程中得到了充分應用。它的有效運用決定于適當利用它的可控性以保證電力系統的所需性能。以提供高效而穩定的運行、最大限度地提高功率控制的靈活性而不危及設備的安全為目標。以下將主要論述高壓直流輸電控制系統的特點。

(一)控制系統基本結構。直流輸電控制系統通常被分為三個層次，第一層為主控制級，也稱為雙層控制級。通常包含3個模塊，分別是接受調度中心發來的輸送功率指令的模塊、功率調制和快速功率變化控制的模塊和計算直流電流指令值的模塊，即期望的直流電流值，電流控制的期望值從這個模塊被傳送到第二層次的控制系統，即極控級。第二層為極控制級。直流輸電極控制級中各控制器的目標是使直流輸電系統按照某種特定的特性曲線來運行。極控制級的主要控制功能是經過控制運算以后發送一個觸發角指令給第三層次閥組控制級的各個閥組控制單元。第三層為閥組控制級。閥組控制級主要有兩個功能：取觸發脈沖的同步信號和產生滿足要求的觸發脈沖系列以觸發晶閘管閥。觸發脈沖的同步信號應嚴格與換流站交流母線電壓頻率保持確定的倍數關系，以滿足當系統發生嚴重故障，換流站交流母線電壓大幅度跌落時仍能正常工作的要求。直流輸電的閥組控制主要涉及系統硬件電路的設計。

(二)高壓直流輸電控制方式。直流小方式調制控制；小方式調制的目的主要是阻尼一種或多種模態的振蕩，控制信號一般加于直流基本控制的電流指令環節。由于調制功率幅值不大的緣故，小方式調制無需兩端換流站之間的通信。直流大方式調制控制：大方式調制控制旨在擴展系統暫態穩定極限，從而保障系統在大擾動下的安全。控制作用點通常取為直流基本控制的功率直流環節。相對于小方式調制控制，大方式調制對直流功率改變幅度較大，作用時需要與對端換流站通信。有的大方式調制控制信號取為兩端交流系統的頻率偏差，這樣的控制器也可被稱為頻率調制控制器，因為由它的控制作用可以提高兩側交流系統的頻率穩定性。Y角調制：對于直流聯系的弱交流系統，直流功率調制的功效將大大削弱。假設整流側調制作用使得直流電流上升，由于直流電壓是由逆變側電壓控制環節以及換流站交流母線電壓決定的，隨著電流的上升逆變側無功功率的需求量將增加。該問題的一種解決方法是在逆變側引入Y角調制從而保障整流側功率調制的有效性。

(三)鋼鐵企業直流輸電系統的發展。在鋼鐵企業中積極有序地推進節電技術與管理對提高企業的節能水平尤為重要。在供配電環節，變壓器等電能基礎設施配置、更新及高效運行：傳統的節電方法和渠道已經在鋼鐵企業廣泛采用，并取得一定成效。在此基礎上鋼鐵企業如何采取新的舉措，開辟新的節電渠道，挖掘節電潛力。成了企業當務之急。伴隨著全球性的通脹，電價上漲將是一個長期趨勢，生產用電成本的上升只能靠企業加強用電管理，提高節電水平來逐步消化。其中，在技術層面的節電技術發展較快，已經或者正在鋼鐵企業中得到大力的推廣和應用。

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關鍵詞： 變電站 直流電源屏 電源設備

目前我國電力所使用的直流分合閘電源大部分采用相控電源，但相控電源在紋波、效率、體積等方面不盡人意，監控系統不完善，主從各分，用戶使用不便，對電力系統新的要求達不到標準。另外由于充電設備與蓄電池并聯運行，當紋波系統較大、浮充電壓波動或偏低時，會出現蓄電池脈沖充電放電，對電池不利。

90年代以來，美國、德國等西方國家新建電廠和變電站已全部采用開關電源，其蓄電池也由原來的鎘鎳電池改用鉛酸免維護蓄電池，由于新的斷路器（真空開關或彈簧儲能式）的采用，合閘電流大幅減少，雙母線也逐步用單母線取代。

高頻開關電源以其體積小、重量輕、效率高、輸出紋波小、模塊疊加、N+1熱備份設計，及便于計算機管理等優點，迎合了現代電源的潮流。在計算機、航天、通信、儀器儀表方面，開關電源已得到廣泛應用。近年來，國內用的電源已逐步由開關電源取代相控電源，可以預計，在電力操作電源方面，開關電源逐步取代相控電源會成為趨勢。

隨著高頻開關電源在我國電力系統的日益普及，越來越多的變電站（所）發電廠的常規直流電源屏被高頻開關電源所取代。原電力部、水利部也明確下文推廣（變）電站小型化、無人值班化模式。這一發展趨勢使直流電源設備市場上出現了眾多廠家。那么，如何選擇你所需要的直流電源屏？筆者就多年從事相關工作的體會，談談如下看法。

1.所選設備是否適用

許多人在選擇高頻直流電源裝置時，常有這樣的認識，即技術等級越高越好，價格越貴越好，其實并非如此。任何產品從試制到完善成熟都有一個過程，這其中需要用戶對實際運行中出現的問題反饋給廠家以不斷地改進，并且高頻開關電源原理已經很成熟，大部分廠家都采用經典電路。因此你選擇的裝置最好是該廠家有一年以上穩定運行經驗的產品。另一方面要考慮自己（變）電站的技術要求適配性，如我國大部分農村（變）電站不具備無人值班的條件，就沒有必要選擇四遙功能齊全的裝置，如考慮以后可能的聯網，實現通訊的要求，則訂貨時可要求保留通訊接口，以便于今后的改造。其次電池選擇也很重要，電池分為防酸式、密封式、全密封式，現一般選擇全密封式。

2.設備的抗干擾性及可靠性

電力系統最首要、最根本的要求乃是設備的安全性、可靠性。為此，在選擇直流電源裝置時，應特別注意其抗干擾性的主要措施。

高頻開關電源都采用微機控制，如有的廠家采用工控機，有的采用可編程控制器，有的采用單片機，而計算機技術發展很快，因此常常出現的情況是：代表當年最先進技術生產的產品卻缺少必要的運行時間，其可靠性如何就是一個疑問。一般來說，用可編程控制器可靠性高，但價格貴。

3.操作維護是否簡單方便

用戶在采用高頻開關電源肯定其先進性能時，還應重點考慮其操作是否簡單易學，維護是否方便，因此中央控制器的控制軟件不論如何先進如何復雜，都應使其界面直觀，操作簡單、方便。在出現故障時其顯示屏能自動顯示故障性質、發生時間、發生位置等主要參數，有較強的自檢功能，以便于用戶進行維護。所以在選擇直流電源屏時要注意觀察廠家的軟件顯示，并結合自身今后運行維護的實際情況，考察其中中央控制器的操作、顯示否簡單、直觀。

4.價格是否合理

合理的價格是大多數用戶必須要考慮的因素之一。很多用戶在考慮直流電源屏時，常對同一類型設備不同廠家價格差異過大感到不解，其實這是由幾個原因造成的：其一，高頻開關模塊的造價不同，有的廠家的高頻開關模塊是采用進口元件，其模塊的成本較高，而有的廠家的高頻開關模塊是采用國產元件，其成本較低。其二，中央控制器的造價不同，有的廠家的中央控制器是采用可編程控制器（PLC），這是現在大多數廠家所采用的，而可編程控制器的生產廠家也不同，其中國產的品牌價格較低，原裝進口的價格較。其三，不同廠所用的模塊輸出電流大小不一樣，如模塊的輸出電流小，配的模塊數多，可靠性高，但增加成本。對于以上種種因素，用戶在訂購設備時，要綜合考慮。

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關鍵詞：數控直流電源；穩壓電源；電壓源；電流源

中圖分類號：TM461文獻標識碼：A文章編號：10053824（2013）04006707

0引言

數控直流穩壓電源應用非常廣泛，是學習電子信息工程、通信工程、機電一體化、電氣自動化等電類專業學生必然涉及到的一個電工電子課程設計項目。全國大學生電子設計競賽曾于第一屆A題、第二屆A題和第七屆F題（電流源），全國首屆高職院校技能競賽樣題以及省級院校競賽都有涉及，用來檢驗學生的電子設計能力，可見其普遍性。

雖然較多論文都涉及，但電路設計的多樣性以及制作經驗篇幅鮮少，不足以使讀者完成作品并舉一反三。筆者參閱數十篇關于數控直流電源系統的設計，發現許多很難讀懂的問題。例如，給出參數設計輸出達20 V電壓，但運放直接驅動達林頓管明顯無法輸出達22 V以上。又如，通篇無關緊要的內容，唯獨缺少比較放大環節設計及關鍵電路的完整連接，也就是說DAC輸出到調整管之間內容匱乏，這也是本文解決問題的初衷。

直流穩壓電源按照功率管工作狀態，分為線性穩壓電源、開關穩壓電源2種。鑒于電類專業課程設計的需要，本文重點解析線性穩壓電源之關鍵設計，如與OP放大器設計聯系密切的部分，希望對讀者制作該項目或寫論文有所幫助。

1設計要求的性能指標與測試方法

1）輸出電流IL（即額定負載電流），它的最大值決定調整管（三端穩壓器）的最大允許功耗PCM和最大允許電流ICM，要求：IL （Vimax-Vomin）

2）根據輸出電壓范圍和最大輸出電流的指標，U/I可計算出等效負載阻值。例如，輸出電壓要求達30 V，最大輸出電流1 A，因此模擬負載應滿足從幾Ω到30 Ω之間，調整管耗散功率應滿足30 W以上，考慮加散熱片。

1.2質量指標

紋波電壓：是指疊加在輸出電壓Uo上的交流分量。在額定輸出電壓和負載電流下，用示波器觀測其峰一峰值，Uo（p-p）一般為毫伏量級，也可以用交流電壓表測量其有效值。紋波系數是紋波電壓與輸出電壓的百分比。設計中主要涉及濾波電路RLC充放電時間常數的計算。一般在全波式橋式整流情況下，根據下式選擇濾波電容C的容量：RL?C=（3-5）T/2，式中T為輸入交流信號周期，因而T=1/f=1/50=20 ms；RL為整流濾波電路的等效負載電阻。

穩壓系數Su和電壓調整率Ku均說明輸入電壓變化對輸出電壓的影響[2]，因此只需測試其中之一即可。電源輸出電阻ro和電流調整率Ki均說明負載電流變化對輸出電壓的影響[2]，因此也只需測試其中之一即可，具體操作參照指標的定義來實施。

2.2DAC接口電路的設計

2.3調整管控制電路、電壓采樣與電流采樣電路的

2.4ADC接口電路的設計、同時具備電壓源與電流源功能的設計

2.6具備電壓預置記憶存儲部分的設計

2.7保護電路的設計

2.8.2濾波電路的設計

3結語

曾經查閱數十篇類似穩壓電源電路圖，深感模擬電路設計的重要性。本文將電壓源與電流源的設計方案同時羅列，便于讀者理解設計要領。重點解析DAC輸出后的電路設計，圖中電壓、電流數據全部基于proteus交互式仿真完成。電路設計的連貫性、采樣電路取值、運放電路與驅動電路設計等，是同類論文較少論述的環節，可以有效解決目前存在的諸多問題，有助于讀者提高電路解析能力。僅此拋磚引玉，希望本文的設計能對讀者在實際工作中有所幫助，不當之處請多指教。

參考文獻：

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關鍵詞：STC12C5A60S2；單片機；直流電源

中圖分類號：TN86

直流電源是通信機房的必需設備，它的主要任務就是通過把交流系統整流出直流電，為通信機房的交換設備、傳輸設備等提供直流工作電源，其性能和質量的好壞直接關系到通信設備能否穩定運行[1]。然而，目前使用的直流穩壓電源大部分是利用分立器件組成的線性電源，在輸出特性上存在輸出精度和穩定性不高的問題。此外，在調整精確的電壓輸出時，因為電位器的阻值特性為非線性，在調整時需要花費一定的時間。因此，具有精度高，智能化的數控直流電源在工業生產中逐漸得到了廣泛的應用。本文采用單片機作為控制核心，設計一種用于通信機房的12-48V可調高精度數控直流電源。

1 總體方案

本次設計的數控直流電源方案如圖1所示，主要包括鍵盤輸入，LED顯示，PWM信號輸出，功率輸出，A/D轉換等模塊，單片機負責對各個模塊之間的協調處理。其基本原理是單片機控制輸出占空比可調的PWM信號，經過功率放大、濾波之后獲得穩定直流電壓輸出。另一方面，對輸出的電壓進行取樣并進行A/D變換后反饋到單片機，根據取樣電壓與設定電壓進行比對，再對PWM信號占空比進行調節，從而形成閉環控制。輸出電壓值用鍵盤進行設置，并采用LED數碼管進行動態顯示。

圖1 數控直流電源方案

2 主要硬件組成

2.1 STC12C5A60S2單片機簡介

STC12C5A60S2是宏晶科技公司的一款增強型MCS-51單片機。該單片機采用單時鐘/機器周期（1T），指令代碼完全兼容傳統8051，但速度快8-12倍。此外，其內部集成MAX810專用復位電路，2路PWM，8路高速10位A/D轉換（250K/S），非常適用機電控制場合。

2.2 核心電路設計

脈沖寬度調制（PWM）是一種模擬控制方式，其根據相應載荷的變化來調制晶體管基極或MOS管柵極的偏置，來實現晶體管或MOS管導通時間的改變，從而實現開關穩壓電源輸出的改變。這種方式能使電源的輸出電壓在工作條件變化時保持恒定，是利用微處理器的數字信號對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術[2]。圖2所示為本通信直流電源的核心模塊。單片機內部的可編程PWM模塊信號從P1.3引腳輸出，R1為上拉電阻，信號經過限流電阻R2連接到功率三極管VT的基極。功率三極管VT放大的PWM波經過LC濾波整形，通過對單片機內部的PWM模塊編程，控制其占空比在25-100%之間連續可調，從而最終獲得12-48V范圍的直流電壓。圖中，DT為續流二極管，其作用是在控制開關關斷期間，給儲能濾波電感L釋放能量提供電流通路。在PWM電源中，輸出的PWM波頻率通常為20kHz。

由于STC12C5A60S2單片機內部A/D模塊要求輸入電壓不能超過5V，因此采用R3和R4構成的分壓電路對輸出電壓進行取樣之后，再連接到單片機內部進行A/D轉換，如圖2所示。

圖2 PWM驅動輸出及A/D取樣電路

3 軟件程序設計

軟件程序中，需要對STC12C5A60S2單片機內部模塊進行初始化，主要包括對PWM模塊和A/D模塊的相應控制寄存器進行設置。其中，PWM_init（）函數的主要代碼及說明如下（晶振頻率12M）：

CMOD=0x08； //設置PWM頻率Fosc/256，為50kHz

CL=0x00； //PCA定時器清零

CH=0x00； //PCA定時器清零

CCAPM0=0x42； //PWM0設置PCA工作方式為PWM方式

CCAP0L =0xc0； //設置PWM0初始值與CCAP0H相同

CCAP0H =0xc0； // PWM占空比為25%

AD_init（）函數的主要代碼及說明如下：

P1ASF=0x01； //P10口做AD 使用

P1M0 = 0x01； //用于A/D轉換的P1.0口

P1M1 = 0x01； //P1.0先設為開漏，斷開內部上拉電阻

ADC_CONTR=0x88； //開啟AD高速轉換

系統工作流程為：單片機上電復位，初始化系統內部PWM模塊，A/D轉換模塊以及其他相關寄存器。在主函數的循環中，單片機讀取10位A/D轉換結果，并與當前設置的電壓值進行對比，根據誤差對PWM模塊的控制寄存器進行修正，改變占空比，直到輸出電壓值與設定值一致。另外，通過按鍵掃描程序檢測鍵盤狀態，根據鍵盤輸入調用相應程序對輸出電壓值進行設置，同時通過LED數碼管顯示設置的電壓值以及實際輸出的電壓值，讓用戶實時了解電源的工作狀態。

4 結束語

該數控直流電源采用了10位高精度A/D對輸出電壓進行采用，并實現了閉環控制。相對于常見分立元件的直流電源以及開環輸出的數控直流電源，本設計的電源具有電壓調節方便，精度高等優點，能夠滿足通信機房對電源電壓及精度的要求。

參考文獻：

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關鍵詞：240V；高壓直流；電源系統；通信工程；建設；標準；節能減排

中圖分類號：TN86文獻標識碼：A 文章編號：

本文中作為實例的新建IDC機房在建成之后目標是作為集政府辦公教育網以及OA網于一身的數據管理中心，從而成為所在區域的社會信息管理網絡的重要保證，因此對通信工程的供電系統在可靠性、穩定性以及擴展性等方面的要求都比較高。本實例主要建設2套容量為400A高壓直流供電系統（單套系統含交流屏1臺、直流屏1臺、整流機柜2臺并配置20塊20A的整流模塊、2組600Ah/240V蓄電池組），。

一、電源系統建設方案的選擇

（一）UPS電源系統

對于過往的IDC機房來說，UPS系統是其電源系統建設的唯一選擇，加上隨著IDC技術的高速發展，UPS系統與IDC技術的兼容性也變得越來越好，但是UPS電源系統仍存在一些未能解決的問題。例如由于UPS系統故障而導致的通信網絡癱瘓事故時有發生，從而帶給通信系統運營商以及各位用戶重大的精神影響和經濟損失。目前UPS系統的問題主要有：效率較低、穩定性和可靠性差、維護難度大以及建設成本高等。另外，現時很多機房都沒有專人負責監測設備狀況，所以往往設備發生故障，從發生到被發現時間就會比較長。

240V高壓直流電源系統

240V高壓直流電源系統跟其他電源系統相比，可靠性高、技術成熟、轉換效率高、維護操作簡易以及可擴容能力強等優勢，因此目前的IDC機房供電系統發展中，逐漸出現了UPS系統由高壓直流電源系統所取代的趨勢。高壓直流供電系統由交流配電屏、直流配電屏、整流機架、電池組等設備組成；高壓直流電源系統向負荷提供240V直流電源。

交流電源供電正常時，整流器對負荷供電，并對蓄電池組進行浮充充電；交流電源供電不正常時，整流器停止工作，由蓄電池組向負荷供電，從而實現對用電負荷的無瞬間中斷供電，并且在同行業試用效果數據中可以看出，在以240V高壓直流電源系統取代UPS系統后，在系統的運行中平均節能20～30％，而在供電系統建設上的資金投入至少能夠節省40％。

二、240V高壓直流電源系統工程設計中應該注意的問題

以下就結合YDB 037—2009《通信用240V直流供電系統技術要求》，來分析240V高壓直流電源系統在設計時需要注意的問題進行探究。

240V高壓直流電源系統容量的選擇

現階段，我國以240V高壓直流電源系統作為通信工程供電系統的供電體制以及制造技術仍然處在摸索階段，因此，為了確保供電系統的安全性，在240V高壓直流電源系統工程的設計時應該嚴格遵守《通信用240V直流供電系統技術要求》上的相關規定：240V高壓直流電源系統的供電方式應該盡可能選用分散供電模式，而且每個240V高壓直流電源系統的容量不能超過600A。因此在本IDC機房的建設中，選用了二套容量為400A的240V高壓直流電源系統設備。在本IDC機房建設的中，這個400A高壓直流電源系統設備能夠基本符合社會對本IDC機房的用電和通信要求。

（二）240V高壓直流電源系統對地懸浮

人們在建立240V高壓直流電源系統時，接地問題一直都是他們的關注點。但是將240V高壓直流電源系統的其中一極進行接地的話，其產生的電壓由于比人體安全電壓要高出很多，因此如果當人體不小心接觸到沒有進行接地的一極時，所發生電擊事故后果就不堪設想了。因此，我們在處理240V高壓直流電源系統的接地問題上，應該按照《通信用240V直流供電系統技術要求》的對地懸浮技術來取代普通的接地技術：通過系統的交流輸入應與直流輸出電氣隔離；系統輸出應與地、機架、外殼電氣隔離，使用時，正、負極均不得接地，系統應有明顯標識標明該系統輸出不能接地。。

系統應該配置有絕緣監控裝置

由于高壓直流電源系統不接地，當高壓直流供電系統的負載出現故障時，對高壓直流供電系統本身的保護及維護人員的保護就顯得非常重要了。假如系統負載甲發生設備正極碰地故障，負載乙發生設備負極碰地故障，此時通過兩個故障設備就構成了電源系統的短路故障，部分更加嚴重的事故是，如果僅在一極發生絕緣靡降低或碰地 由于沒有短路電流流過，斷路器不會斷開，系統仍能繼續運行，若此時有人觸摸了另一極或者電池端子，那將造成電擊事故，有可能造成嚴罩的人身傷亡事故。為了及時發現這種碰地故障，有必要對系統配置絕緣監察裝置，用于監視直流系統對地絕緣狀況，便于維護人員對供電回路的絕緣故障進行判斷、查找和處理。

采用直流型斷路器及雙極開關

在～48v直流電源系統中，我們在工程上經常發生使用交流型開關的情況。由于48V電壓比較低，滅弧相對容易，所以使用交流型開關沒有太大問題。但是對于240V的直流系統而言，其電壓高，滅弧會困難很多，因此決不能將交流犁斷路器用在直流電路上，要選用專門針對直流設計的直流型斷路器。

另外，240V高壓直流系統的輸出正負極均未接地，并且直流電壓高，單極的斷路器往往達不到這個電壓等級的要求，因此兩極都應安裝開關，通過采用雙極開關來分擔分斷電弧電壓。

由于本IDC機房是新建工程，故我們在此特別提醒，如果是采用高壓直流電源系統對現有的UPS系統進行替換，為了安全起見，我們應將未端設備機架原有PDU的交流單極輸人空開更換成與上一級同容量的雙極直流斷路器。

參考文獻：

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