分流器的原理

1、分流器 是根据直流电流通过电阻时在电阻两端产生电压的原理制成。分流器广泛用于扩大仪表测量电流范围， 有固定式定值分流器和精密合金电 阻器，均可用于通讯系统、电子整机、自动化控制的电源等回路作限流，均流取 样检测。用于直流电流测量的分流器有插槽式和非插槽式。 分流器有锰镍铜合金电 阻棒和铜带，并镀有镍层。其额定压降是 60mV但也可被用作75、100、120、 150 及 300 mV。插槽式分流器额定电流有以下几种： 5 A, 10 A, 15 A, 20 A 和 25 A 非插槽式分流器的额定电流从 30 A 到 15 kA 标准间隔均有。 分流器是测量直流电流用的；分流器实际就是一个阻值很

2、小的电阻， 当有直流电流通过时， 产生压降， 供 直流电流表显示；直流电流表实际是电压表，满度值 75mV； 直流电流表和分流器是配套使用的；比如：100A电流表配套的分流器阻值为 0.00075欧；即 100A*0.00075 欧=75mV50A电流表配套的分流器阻值为0.0015欧；50A*0.0015 欧=75mV要测量一个很大的直流电流 ,例如几十安培 , 甚至更大 , 几百安培 , 我们没有 那么大量程的电流表进行电流的测量 ,怎么办?这就要采用分流器 .分流器是一个 可以通过大电流的精确电阻 , 当电流流过分流器时 ,在它的两端就会出现一个毫 伏级的电压 , 于是我们用毫伏电压表来

3、测量这个电压 ,再将这个电压换算成电流 . 就完成了大电流的测量 .电流表有多种不同规格， 但是实际表头却是标准的毫伏电压表。 比如是一种 满刻度为75mv的电压表。那么用这块电压表测量比如20A的电流，就需要给它 配一个在流过20A电流时候产生75mv电压降的分流电阻，也称75mv分流器。分流器就是一个能够通过极大电流的电阻一般常用的15A或20A以及35A的电流表都需要分流器 .分流器的阻抗 =表头标志满度电压 /表头满度电流 .比如 20A的电流表的分流器阻值=75mv*10-3/20A=0.00375Ω,阻抗恒定后根据 欧姆定律U=IR，电流与电压成正比.电流为线形

4、电压也呈线形.所以我们就可以 用一个满度为75mv的电压表显示当前电流.因此，我们使用的电流表实际是一块 电压表.交流大电流怎么测量呢 ?采用电流互感器 , 将大电流以一定变比变成 5安培 以下的小电流 ,于是用小量程交流电流表就可测量大电流了 .只是测得的电流还 要乘那个变比 .就是一根短的导体， 可以是各种金属或合金的， 也连接端子； 其直流电阻是 严格调好的； 串接在直流电路里， 直流电流过分流器， 分流器两端产生毫伏级直 流电压信号， 使并接在该分流器两端的计量表指针摆动， 该读数就是该直流电路 里的电流值。所谓分流，即分一小的电流去推动表指示，该小电流（ mA与大回 路里的电流（1A

5、-几十A）比例越小，电流表指示读数的线性就越好，也更精确。这是电工电路的常用产品，防雷有分流措施。直流屏电源的种类及作用 浏览次数：884 次 添加日期：2010-7-14直流屏作为操作电源和信号显示报警，为较大较复杂的高低压（高压更常用）配电系统的自动或电动操作提供电能源，另可以与中央信号屏综合设计在一起。直流屏组成：交流电源、整流装置、充电（稳流+稳压）机、蓄电池组、直流配电系统。直流屏分类：按整流装置的单/双，充电机的单双、充电机的稳流/稳压以及双功能自动/手动转换、蓄电池组的种类（多用免维护镍镉蓄电池）、蓄电池容量、蓄电池单组/双组、蓄电池放电倍率（分高、中、低倍率）、配电装置（按设计

6、要求制作）配电房里直流屏的作用 ：将交流电变压-整流，成为直流电，并储存在蓄电池组中，另外还有直流配电输出。作为开关柜（一般用在高压开关柜）操作电源。直流屏可以包含：交流配电+变压器+整流充电机+蓄电池组+直流配电+信号显示高压室内的直流屏主要的作用：是为高压开关的合闸机构提供电源，比如说电磁式（CD）的合闸机构就需要很大的直流电流，而弹簧储能式（CT）合闸机构就不需要很大的直流电流，只要电压能满足储能电机的正常工作就可以，另外还可以为高压开关柜顶部的直流小母线提供信号、控制、报警等回路的直流电源， 以及一些继电保护和自动装置提供直流电源。发电厂和变电站中的电力操作电源现今采用的都是直流电源，

7、而直流屏就是用来供应这种直流电源的，它为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。现代科学技术，尤其是计算机技术和通信技术的发展，使电力系统向着综 合自动化、电站无人值守和网络化集中管理的方向发展，作为电力系统重要组成部分的直流电源系统（直流屏）为了使其自身的电源质量、可靠性到自动化程度都有待进一步提高，也 因此应用了大量的先进的科学技术。它主要由电源进线系统（交流进线）、电源双路互投系统、充电机控制系统、充电机、直流分配系统、绝缘监测系统、综合控制器（系统监视控制 系统，为直流屏的大脑）、闪光系统、通讯系统、蓄电池这几大部分组成。其中综合控制器、 双路

8、互投、充电机控制、及充电机的选择是保证直流屏可靠的主要环节。综合控制器负责监控直流屏运行情况，即它要对直流屏运行的每一个环节都了如指掌。并使系统运行在最佳状态。 它所控制的电池巡检单元可为每一节蓄电池提供电压监测，以尽早发现系统中蓄电池恶化， 及早更换蓄电池，避免因蓄电池问题造成系统在断电情况下不能及时 向外提供直流电源的灾难性后果。绝缘监测系统可以保护直流屏因外设或自系统接地而损坏自身设备或外部设备。蓄电池的配备及其合理选择可以保证系统在断电的情况下正常运作，并可避免直流屏本身的损坏而造成对系统供电的间断。充电机一般都选用的是电力专用高频开关电源模块。其人性化的设计使系统设计简单化， 并且可

9、靠性极佳，而且它的价格也比较合理。一般220V 65Ah及以下直流屏选用的都是 FX22005-1型电力专用高频开关电源模块；而 220V 65Ah以上直流屏大多使用的是 Emerson 的产品。通讯系统能够为上位机提供详细的直流屏运行情况，并可提供本远地报警功能，还可以应用户的要求而选配微机绝缘监测单元以实现馈出支路的小电流绝缘监测。总之，直流屏是一种较为理想的蓄电池直流电源屏，具备能量大，体积小，电压稳定，超低内阻的输出特性。能承受强大的冲击电流，1015年的超长寿命，使用安全，无腐蚀性气体，无需专设电池室辅助维护设备，可与其它控制设备安装在同一控制室内，可节约大量的基建投资。它主要应用于

10、变（配）电所、变电站、发电厂，作为直流控制保护电源，电磁操 作机构的操作电源； 现在，它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆,以及高层建筑的可靠应急电源，用途十分广泛。什么是直流电源系统tTOP1、直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户，为给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合 闸操作提供直流电源的电源设备。直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、 厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源 蓄电池继续提供直流电源的重要设备。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性。直流系统是

11、以电池容量标称,如65AH,100AH常用 名称:GZDW-65AH,GZDW-100AH2、直流系统的用途：广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使 用直流设备的用户（如发电厂、变电站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房 地产等），为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供 直流电源，它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电源，用途十分广泛。还有直流系统的心脏是蓄电池， 对 蓄电池进行科学的维护是直流系统的核心工作。3、直流系统主要由两大部份组成。一部份是电池屏另一部份是直流充电屏（直流屏）。电池屏就是一个可以摆放多节电池的机

12、柜（800X 600X2260）。电池屏中的电池一般是由2V-12V的电池以9节到108节串联方式组成，对应电的 电压输出也就是110V或220V。目前使用的电池主要是阀控式密封免维护铅酸电 池。直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检 单元、开关量检测单元、降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压显示、 电流显示等配电单元。3. 1、整流模块系统：电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机模块， 通常是以通过电流大小来标称（如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等等）， 按设计理念的不同也可以分为：风冷模块、独立风道模块、自冷模块、自能风冷 模块和自能自冷模

13、块。它可以多台并联使用，实现了 N+1冗余。模块输出是110V、 220V稳定可调的直流电压。模块自身有较为完善的各种保护功能如：输入过压 保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。32、监控系统：监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务 是：对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测， 获取系统中的各种运行参 数和状态， 根据测量数据及运行状态及时进行处理， 并以此为依据对系统进行控 制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。监控 系统目前分为两种： 一种是按键型还有一种是触摸屏型。 ：监控系统提供人机界 面操作，实现系统运行参数显示，系统控制操作和

14、系统参数设置。33、绝缘监测单元： 直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一 种装置，可实时监测线路对地漏电阻， 此数值可根据具体情况设定。 当线路对地 绝缘降低到设定值时， 就会发出告警信号。 直流系统绝缘监测单元目前有母线绝 缘监测、支路绝缘监测。34、电池巡检单元： 电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的 一种设备。 可以实时检测到每节蓄电池电压的多少， 当哪一节蓄电池电压高过或 低过设定时，就会发出告警信号， 并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生 故障。电池巡检单元一般能检测 2V-12V 的蓄电池和巡环检测 1-108 节蓄电池。35、开关量检测单元： 开关量检测单

15、元是对开关量在线检测及告警干节点 输出的一种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断 器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号， 并能通过监控系统显示出是哪一路 断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到 1-108 路开关量和多路无源干节点告警输出。36、降压单元：降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元， 降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内（110V或220V）。当合母 电压变化时， 降压单元自动调节， 保证输出电压稳定。 降压单元也是以输出电流 的大小来标称的。 降压单元目前有两种， 一种是有级降压硅链， 一种是无级降压 斩

16、波。有级降压硅链有5级降压和七级降压，电压调节点都是 3.5V，也就是说 合母电压升高或下降 3.5V 时降压硅链就自动调节稳定控母电压。无级降压斩波 就是一个降压模块， 它比降压硅链体积小， 它没有电压调节点所以输出电压也比 降压硅链要稳定，还有过压、过流、和电池过放电等功能。不过目前无级降压斩 波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用效广泛。37、配电单元：配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、直流输出、电 压显示、电流显示等功能所使用的器件如：电源线、接线端子、交流断路器、直 流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以 及电流、电压表等等。4电池容量

17、选择和模块的配置。电池容量选择要进行直流负荷的统计，直 流负荷按性质分为经常负荷、 事故负荷、 冲击负荷。 经常负荷主要是保护、 控制、 自动装置和通信设置。 事故负荷是指停电后必须由直流系统供电的负荷，如 UPS、通信设置等。 冲击负荷是指极短时间内施加的大电流负荷， 比如断路器分、 合闸 操作等。根据上述三种直流负荷统计就可以计算出事故状态下的直流持续放电容 量。一般在220KV的变电站直流系统的蓄电池要选择两组电池，电池容量是 150AH-200AH 110KV的变电站直流系统的蓄电池要选择一组电池，池容量是100AH-150AH 35KV的变电站直流系统的蓄电池要选择一组电池，池容量是

18、 50AH-100AH模块数量的配置是要全部模块出额定电流总值要最大经常负荷加 蓄电池充电电流.(蓄电池充电电流是按0.1c-0.2c10).如100AH的蓄电池组其充 电电流是0.1c*100=10A,在不计算经常负荷的情况下选用额定电流5A电流的模块和话2台模块就可以满足对蓄电池的充电，要实现N+1冗余总共选择3台5A模块。直流电源设计相关知识tTOP一、先预设目的与要求1 .通过实验获取直流电源相关知识通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：(1) 选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源；(2) 掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。2. 设计

19、任务设计一波形直流稳压电源，满足：(1) 当输入电压在220V± 10%寸，输出电压从3- 12V可调，输出电流大于1A; 输出纹波电压小于5mV稳压系数小于5X 10-3，输出内阻小于0.1欧。3. 设计要求(1) 电源变压器只做理论设计；(2) 合理选择集成稳压器；(3) 完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图， 自制印刷板；(4) 撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。二、仪器与器材自耦调压器、双踪示波器、万用表(模拟或数字)、交流毫伏表各一台，自 制电路板的各种工具一套及元器件若干三、原理与分析1直流稳压电源的基本原理直流稳压电源是由工频变压器、 整

20、流滤波电路及稳压电路所组成， 基本框图 如下。各部分的作用：(1)直流稳压电源 2 工频变压器的作用是将电网 220V 的交流电压变换成 整流滤波电路所需要的交流电压 Ui。变压器副边与原边的功率比为 P2/ P1= n, 式中n是变压器的效率。(2) 整流滤波电路：整流电路将交流电压 Ui 变换成脉动的直流电压。再经 滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压 U1。常用的整流滤波 电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。各滤波电容C满足RL-C-( 35) T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为 整流滤波电路的等效负载电阻。(3) 三端集成稳压器：常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与

21、可调式三 端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有 CW317(LM317系列，它们的输出电 压从1.25V 37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。 其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。其典型电路如图，输出电压 Uo的表达式为：Uo= 1.25 (1 + R2/R1)式中 R1 一般取 120240 欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压 (典型值为 1.25V)。2稳压电流的性能指标及测试方法直流电源 1 的技术指标分为两种：一种是特性指标，包括允许输入电压、 输出电压、 输出电流及输出电压调节范围等； 另一种是质量指标， 用来衡量输出 直流

22、电压的稳定程度，包括稳压系数(或电压调整率)、输出电阻(或电流调整 率)、纹波电压(周围与随机漂移)及温度系数。测试电路如图 3。图 3 稳压电源性能指标测试电路(1) 纹波电压：叠加在输出电压上的交流电压分量。用示波器观测其峰峰 值一般为毫伏量级。 也可用交流毫伏表测量其有效值， 但因纹波不是正弦波， 所 以有一定的误差，一般直流电源的纹波电压 VP-PW 10mV(2) 稳压系数：在负载电流、环境温度不变的情况下，输入电压的相对变 化引起输出电压的相对变化，即：(3) 电压调整率：输入电压相对变化为± 10%时的输出电压相对变化量， 稳压系数和电压调整率均说明输入电压变化对输出电

23、压的影响， 因此只需测试其 中之一即可。(4) 输出电阻及电流调整率输出电阻与放大器的输出电阻相同， 其值为当输入电压不变时，输出电压变 化量与输出电流变化量之比的绝对值电流调整率：输出电流从0变到最大值时 所产生的输出电压相对变化值。输出电阻和电流调整率均说明负载电流变化对输 出电压的影响，因此也只需测试其中之一即可。直流电源的基本技术参数：直流一般输入电压：AC220± 10% 50Hz± 5Hz ,输出的纹波与噪声：Cv< Imvrms CC 5mARms一种基于电容的电磁全隔离直流电源传输电路tTOP高性能的电子电路要求高度洁净的电源。 然而目前在供电线路上的

24、各种电器设备会产生许多高次谐波，对供电质量造成影响。开关型稳压电源以及DC-DC变换器都在输入回路中采用开关管作为斩断电流的器件。高频变压器把脉动的电流信号由初级回路传输到次级回路，再通过采样反馈到初级，实现稳压调节。在典 型的电源电路中123，尽管输入端与输出端不共地，但高频变压器作为电磁 耦合通道，其传递函数有一定的频率选择性。输入端电源窄脉冲干扰含有十分丰 富的频率分量，会耦合到输出端，使电源的供电质量下降，存在使微机程序跑飞 的可能性。本文提出了一种基于电容的全隔离直流电源传输电路， 它依靠几组电容存储 电荷来实现传输电能。由于电路输入、输出端不存在电磁耦合通路，电路实现了 完全的电磁

25、隔离。1电路总体结构本直流传输电路的系统框图如图1所示输人图1直流传输电路系统框图图1中A是MOS管的阵列，B是电容的阵列，C是光电耦合器的阵列，D 是稳压电路，E是电压比较器，F是单片机。光电耦合器控制MOS管的导通与断开，从而控制电容的工作状态。而光电 耦合器的控制信号来自单片机。单片机的触发信号来自稳压电路与电压比较器组 成的判决电路。稳压电路将输出电压稳定为固定值，分压后作为阈值电压 Vth。电压比较器 将输出电压Vout与阈值电压Vth比较，若Vout小于Vth，触发单片机。单片 机收到触发信号后，控制光电耦合器的导通与断开，从而控制 MOS管的导通与 断开，改变电容的工作状态。2供

26、电及电磁隔离的原理为了利用电容给负载供电并且同时保证负载两端电压的稳定， 采用多个电容 是理想的解决方法。可以将多个电容分为两组，在同一时刻，保证有一组电容给 负载供电而另外一组接受外部电源的充电。 在单片机控制下的MOS管实现输入 输出间的电磁隔离。图2表示电容、MOS管、光电耦合器的连接图，即图1中的A、B、C的 连接。图2电容、MOS管、光电耦合器的连接图其中#1、#2、#3、#4接单片机的四个输出端口。当#1为高电平，#2为低电平时，输入端的两个 MOS管导通，电容处于充电状 态。当#1为低电平，#2为高电平时，输出端的两个 MOS管导通，电容处于给负载 供电状态。当#1为低电平，#2

27、为低电平时，输入端和输出端的 MOS管关断，电容处于悬 空状态。而#1、#2都为高电平的情况是不允许的，这相当于把输入端与输出端连接起来, 输入端的电磁干扰就会传递到输出端。在单片机编程时可以避免这种情况。#3、#4的情况同#1、#2。如图1和图2所示，电路输入端与输出端采用不同的 地”避免电磁干扰通 过共接的地”传递到输出端。下面对两组电容工作的时序进行详细的分析。以四个电容为例，分两组，每组两个电容。图3表示出两组电容的工作时序。图3体现了本电路在时序上的两个特点。 第一，在同一组电容中，充电与供 电状态之间存在一个悬空状态，即电容与输入、输出端都断开，从而使输入、输 出端之间不可能存在电

28、磁耦合通路。 第二，两组电容轮流供电时，有一段共同供 电的时间，保证在任意时刻都有电容给负载供电， 从而避免了两组电容同时切换 带来的输出电压的突变，提高了输出电压的稳定性。图4表示了与图3对应的两组电容的电压变化。Vin图4两组电容的电压随时间变化图电路启动居，在t时何內对两爼电容充电-第一蛆电客在老时间内悬空亠甦信在耳吋闾 向给负戦惧电.肖输出电压低于國值电压比时第二坦电容在片转入悬空伏蕊在右时间 内两爼电容餉络勿载供电第一组电容在01间內转入悬空伏态，准备开號充电.整伞 直流传输电賂按照此规律佰环往复工柞.设C= 1001 £=?叭 比=刃"作电濡肯 100mA，则由

29、r（f）-吒戶血可褊放电时间t3为1翎血.増加电容容晁工作周則相应加3单片机编程流程图5中，“ 1H,2L,3H,4L表示控制端口 1为高电平，2为低电平，3为高电平， 4为低电平。其它依此类推。单片机按照图3工作。在单片机编程时，用到三个延时：充电延时t1，悬空延时t2，和供电延时t5。4结论本文介绍了一种基于电容的电磁干扰全隔离直流传输电路。电容拥有的电荷存储特性以及MOS管和光电耦合器的运用，使得该电路可以将输出端与来自输 入端的电磁干扰完全隔离，从而有效地抑制了来自电源的传导干扰，可以广泛地使用在电磁环境恶劣的电源电路中。一种电除尘器用智能高压逆变直流电源的研制trap1引言随着科学技

30、术的高度发展，工业粉尘及废气的排放量日益增加， 对环境的污 染越来越严重。特别是在冶金，矿山，建材，化工等行业中，存在着大量污染环 境的粉尘，这些粉尘具有分散性大，移动范围广等特点，应用静电除尘器能够有 效的收集起这些粉尘。但由于常规的高压电源体积庞大，装置笨重等诸多不足之 处。因此，减小高压电源装置的体积与重量就显得尤为重要。近年来，电力电子技术取得了巨大的发展，特别是新一代功率电子器件如 IGBT,MOSFET等的应用，高频逆变技术越来越成熟，各种不同类型和特点的电 路广泛的应用于直流一直流变换，直流交流逆变等场合。在这一前提下，设计一 种高压逆变电源来代替常规高压电源从而达到减小高压电源

31、装置的体积与重量 的目的成为可能。同时使电源在使用效果上、输出电特性的可控性上和节约成本 等方面上也都比常规高压电源装置有明显的优势， 系统效率也将得到一定程度的2系统硬件设计 2.1电源主体结构图一所示为高压逆变电源的电路组成框图， 主要包括两部分：主回路及控制 回路。主回路主要包括：配电开关，工频整流器，工频滤波器，斩波器，IGBT桥式逆变器，保护电路，咼频咼压变压器，咼频咼压硅堆（咼频整流器）等部分。 控制回路主要包括：电流，电压，火花率采样及其处理单元， PWM信号产生和 驱动电路，单片机控制器，参数输入键盘及液晶显示部分，通讯接口等部分。2.2主电路的工作机理主电路的工作原理如图二所

32、示，高频逆变器中的功率开关管采用目前世界上 先进的电力电子器件IGBT （绝缘栅极晶体管）。它是将MOSFET和GTR的优 点集于一体的新型复合器件，具有MOSFET的高输入阻抗，可用电压驱动，GTR 的通态功耗低等优点。图二中交流电压经整流-斩波器调压-滤波后得到直流电压U1 ,将U1加到全 桥式高频逆变器上。VD1VD4与功率开关管VT1VT4反向并联，承受负载 产生的反向电流以保护开关管。C1C4及R3R6以及4个VD的引入是为了 避免四个开关管在在关断时过高的电压上升速度和减少管子的关断损耗。在此电路中桥式对边上的两只IGBT如VT1,VT4或VT2,VT3时同时导通和关断的，同 边上

33、的两只开关管交替通断，相位差为180°。当激励脉冲信号轮流驱动 VT1,VT4 或VT2,VT3时逆变主电路把直流高压 U1转换为20KHZ的高频矩形波交流电压 送到高频高压变压器，经升压整流滤波输出给负载（电除尘器）供电。 IGBT桥 式逆变器将直流高压U1变为矩形波交流电压的过程如下：当 VT1,VT4激励导 通VT2,VT3关断时直流高压U1经VT1,VT4向高频高压变压器提供反极性电流， 当VT2,VT3激励导通VT1,VT4关断时直流高压U1经VT2,VT3向高频高压变 压器提供正极性电流。控制 VT1,VT4和VT2,VT3两组IGBT轮流导通，导通时 间及相对比例，就可

34、得到脉宽可调的矩形波交流电压。2.3控制电路的工作机理控制电路主要包括单片机控制器，脉宽调制控制器，驱动电路，信号采集单 元，通讯接口部分，参数输入键盘及液晶显示部分。单片机控制器为了使整个电源系统具有自诊断和人机交换式的控制功能该电源模块设有 单片机。该电源中所用单片机为PHILIPS系列单片机80C552。单片机主要负责 实时监控和与上位机进行数据通信的任务。一方面当除尘器处在工作状态时，单片机定时采集其反馈的电流电压值，通过 A/D转换通道将其读入，并通过一定 算法得出控制量UK,通过单片机输出控制量给脉宽调制控制器进而改变调制脉 冲宽度。另一方面单片机同时可以实现根据用户的需求改变电源

35、外特性的形式如 恒流，恒压，缓降等。另外单片机还定期的将本电源模块的输出电流，输出电压，火花率等信息传递给上位机，单片机还将故障信息由串口发向上位机，以示警告， 同时接收来自上位机的控制命令使自身投入或退出工作或改变工作参数。脉宽调制控制器脉宽调制控制器电路如图三所示，它的作用主要是为驱动电路提供控制脉冲 以实现PWM控制。其核心是产生PWM信号的专用集成芯片SG3525A。SG3525A是电压型PWM集成控制器，外接元件少，性能好，具有外同步，软 启动，死区调节，欠压锁定，误差放大以及关闭输出驱动信号等功能。内部结构主要包括5部分：基准电压源 欠压锁定电路，锯齿波振荡器，误差放 大器，脉宽调

36、制比较器。3系统软件设计:各电源模块的单片机都有独立的主程序程序以及与上位机的通信程序，数据采集子程序等。限于篇幅，本文只讨论电源模块的主程序及通信子程序的软件结 构。电源模块的软件主要完成以下功能。接收上位机发送的数据和指令；向上位 机传递数据；完成对电源输出的实时监控；根据用户需求进行各种外特性的控制。画期握通世干用目址卜pg出|4实验及分析：4.1主逆变桥PWM调节对效率影响研究及规范调节方式的确定女口图所示该电源在输入电压相同情况下占空比小于50 %时，随着占空比的增大，效率也增大；在占空比大于 50 %时，随着占空比的增大，效率减小。由此可见，如果大范围的进行占空比调节， 将会使电源

37、进入效率很低的区域， 而在 占空比在40%70%时效率则达到很高。为了达到高效率的目的采用了由斩波 电路调节直流母线电压进行规范调节方式。4.2现场实验测试实验条件：电除尘器极板面积 250m2,极间距：150mm,占空比：60%，频 率 18.6kHz.实验结果：下图列举了实验过程中输出电压与输入电压及输出电流与输入电 压的对应关系，当输出电压达到 58000V （此时电流82mA ）时除尘器开始发生 闪络现象，达到了设计要求。世W轉14MM5结论：1 通过主逆变桥PWM调节对效率影响研究所确定的由斩波电路调节直流 母线电压进行规范调节方式证明是可行的；2 该电源在大大减小体积的同时重量也大

38、为减少。在实验中，较传统的电 源而言其对电能的利用率也有所提高， 对除尘器的控制也比传统的电源方便， 同 时还可和工控机进行数据通信实现对除尘器的远程控制。网络环境下的智能型直流电源系统设计fTOP1 引言直流电源后备系统是各类电厂、 变电所、 电站等必备设备， 其可靠性对整个 系统的安全高效运行至关重要。 随着自动化程度的提高， 顾客对电源产品的高可 靠性、高智能化、 免维护性及产品的在线升级提出了更高的要求， 这也成为电源 产品的必然发展趋势。目前各个厂家的电源产品都大同小异， 产品的组成基本为以下几个部分： 高 频模块、监控装置、绝缘选线仪、电池巡检装置。在现有这些产品中， 一般说来，

39、绝缘选线仪、电池巡检装置都是由专门的配套厂家生产。而在一套直流系统中， 监控装置、绝缘选线仪、电池巡检装置都分别有自己的 CPU 、液晶、键盘及各 自的下位机软件， 它们都需要同当地的综自通讯。 这样，目前的产品存在以下问 题：（1）通讯难题：虽然三种装置各自有自己的通讯口，具备自己的通讯功能， 但通讯规约都不同。 它们与综自进行通讯时， 四种下位机软件需要统一的通讯规 约。（2）组态不便：电源产品是个多样化产品，根据用户的不同需要，几乎每 个产品都有自己的系统。 而用汇编语言更改或重新编写监控软件不方便， 容易出 错。（3）可操作性：三种装置的人机介面风格，键盘功能的定义都不同。这就 需要运

40、行人员必须掌握每种机箱的使用说明，给操作、运行带来不便。基于以上情况， 我们推出了智能型触摸屏控制直流系统。 该系统信息采集与 处理就近完成，实时性强，信号不受干扰；组态方便；网络功能强；有完善的自 检功能；强大的多媒体和动画功能；全中文 windows 图形界面，使用户操作直 观、简单、方便；采用双重控制原则，提高系统的可靠性。2 系统总体方案设计21 硬件配置智能型触摸屏控制直流系统为模块式结构， 模块间可任意组合。 一个完整的 系统由 4 部分组成：监控后台（主控制单元） 、充电管理单元、电池巡检单元、 绝缘检测单元。其中监控后台为本系统的控制核心，实现管理整个系统的作用。智能型直流电源

41、系统的结构框图 1 如下：电二管陽規说112 Rf甲亓图一485232J4&232 立揄申1.监控后台以一台触摸式工业控制机作为监控后台，全面管理电源系统的运行，可记录、 统计、分析、打印各种运行数据。采用高亮度彩色液晶触摸屏人机界面，用以实 现所有操作。具有显示直观、操作方便等优点。它拥有遥测、遥信、遥控、遥调”等功能，可适应电源系统的全自动化无人值守要求。2充电管理单元监控高频整流模块按设置的电池曲线自动运行，高频整流模块采用了目前国人机捲口MtfKl*ttItJt厦际上先进的有源功率因数校正技术（PFC ）和软开关脉宽调制技术（PWM），民 主均流，并可带电插拔，热维修。原理框图

42、:3.绝缘检测单元绝缘检测单元采用平衡桥及不平衡桥相结合的原理，检测母线对地绝缘状 态，不向直流系统输入信号，不受直流馈线对地电容影响，支路检测使用差值计 算,以准确计算出正负母线接地阻抗及支路正负端接地阻抗。对于多条支路同时 发生一点或平衡接地均可检测。原理框图：图三4.电池管理单元电池管理单元采用电压检测和内阻检测相结合的方法来判断电池是否失效。 内阻测量采用国内首创、国际一流的测试方法，通过向电池组两端注入低频交流 信号，通过科学算法，结合电压检测模块的单电池电压采样， 巧妙计算出每一节 电池的准确内阻。I电冷¥新科检還横测一I控谛枫輕碍擁图四整个系统监测全面，各单元之间相互独

43、立，任何一个单元的退出都不影响其 他单元的正常运行，系统的监控后台虽然能控制和监视整个系统，但各单元和监控后台之间也是相互独立的，如果监控后台出现故障，系统仍能维持正常供电。2.2软件设计ADS2000系统软件是智能型直流电源的主控软件，采用 NATIONALInstrument公司的虚拟仪器开发环境 LabWindows/CVI编制而成。软件设计遵 循软件工程原理，采用模块化设计，融合面向对象编程技术。该软件运行于Windows环境下，全中文图形智能界面，实时显示、监测、控制系统运行状态。 可实现全自动无人值守运行。如需操作可参照图形指导、语音提示，使设备的操 作直观、简单、方便。为实现对上

44、述智能型直流电源硬件系统的有效管理， 主控软件ADS2000采用模 块化设计方法，相应的模块主要有数据采集和处理模块、数据显示模块、系统设 置模块、打印模块以及通信模块等。各模块关系及软件系统结构框图如下：电矗營逵翼就兎电控制撲玄谀线爸理踐块二打审梶肉主理亭刪亍遐音痕害整块I冬五2.3各模块作用分述如下:(1)系统设置模块系统设置模块完成出厂设置和维护设置，出厂设置由生产厂商通过硬键盘进 行设置，不连键盘不能设置；维护设置由用户来进行，使用软件系统的软键盘进 行输入，并且需要输入维护级密码，设置错误可恢复缺省设置。系统运行时越限 语音报警，并进行文字提示。(2 )打印模块由运行界面中的打印按钮

45、调用，负责系统运行数据以及报警信息等内容的打 印。(3)数据采集和处理模块ADS2000直流电源系统采用了集散式控制系统结构，系统的信息采集与处 理由充电管理单元”、馈线管理单元”和电池管理单元”三个独立的模块分别完 成，各模块内都有独立的控制器，各单元可独立于控制单元和其他单元工作， 使 产品的可靠性及可维护性大大提高。 三个独立的模块各自有自己的通讯口， 具备 自己的通讯功能，数据采集和处理模块负责通过串口接受三个单元上传的数据， 并按照各自的通讯协议进行处理，然后由数据显示模块加以显示。(4 )通信模块通信模块完成将存储文件通过MODEM传输到指定网络地址，ADS2000采 取计算机组网

46、方式、异地、异域甚至可以通过In ternet组网，软件面向网络设计、 系统可通过 Windows系统支持的任何一种网络和通讯协议与上位机通讯。(5)数据显示模块该模块负责为用户输入和数据输出提供友好界面， 除主运行界面外，还包括 直流电源系统图、蓄电池监测、绝缘监测、系统设置、打印日志、历史纪录以及 帮助等子界面。在帮助子界面中，使用汉字导向，可帮助用户进行故障问题的分 析及处理。（6）语音报警模块语音报警模块在系统出现报警时，为用户提供多媒体语音报警，提醒值班人 员及时处理问题，避免重大问题的发生。2.4系统的最大优点在于它的客户化设计：(1 )全面的数据记录直流系统每天的运行数据以及故障

47、记录，都会生成相应文件自动存入计算 机，不但免去了用户天天手工记录数据的工作， 还可以随时查询、打印自系统运 行以来任何时段的运行数据以及故障记录。(2)完备的语音报警系统系统配备多媒体音箱，系统所能发生的任何故障，都配有相应的语音文件， 一旦系统发生故障，将会启动相应的语音报警。报警消失后，音响自动解除。(3 )完美的帮助功能该系统所能出现的任何故障，只要点击主界面上的 帮助”栏，都能找到故障 原因以及解决办法，通过对帮助项的了解，不但能大大降低故障率，也能大大缩 短故障排除时间，减少用户损失。(4)详细的系统资料库。资料库包含元件库、使用说明书、图纸库三部分。系统所使用的每一个元件， 包括

48、型号、生产厂家、使用数量等，库中均有详细记录；库中备有详细说明书； 图纸库中有系统原理图、接线图等图纸，这些资料都可以直接阅读，也可以直接 打印。极大方便用户的日常维护。3系统的网络化设计网络技术的发展和广泛应用在不断地改变人类的工作和生活，对于智能直流电源系统，网络不仅改变了设备连接形式，而且可以通过设备信息的集中和融合 提高了设备的智能化。在构造网络互连环境下，以实现产品的在线维护与升级。产品的在线维护：在网络环境下，当产品出现故障时，主控制模块将设备运 行信息适时传输到厂家指定的网络地址， 经过厂家技术分析给出解决方案，以保 证设备的正常运行。产品的在线升级：电子技术的飞速发展，使产品的

49、更新换代不断加快，为满 足顾客的最大经济效益，我们在智能直流电源系统中设计了产品在线升级功能。 为此我们将各管理单元的程序存储在 Flash电写可擦除存储器中，主控制单元接 受网络传送来的数据，经识别后分别写入各管理单元以完成产品的在线升级。4总结电力系统、电信系统、移动通讯系统等对直流电源运行可靠性要求极高。智 能型触摸屏控制直流系统运行程序的设计，使产品可操作性及维护性大大提高。 系统本身具有完善的自捡功能，并且使用多媒体功能进行语音报警及有关解决办 法的中文提示。同时实现了软件系统的网络化功能，系统可通过Windows支持的任何一种网络和通讯协议与上位机通讯，借助于现有的通讯网络实现系统

50、的在 线维护与升级。随着网络技术的不断发展，该产品必将得到广泛使用。电力用直流电源自动调压装置的研制tTOP1引言电力系统所需的直流电源，都是由直流电源系统提供的，而直流电源系统的 输出为合闸母线和控制母线两部分。合闸母线的电压即为充电机输出电压值，合闸母线的电压高，其作用是为合闸机构提供操作电源。 控制母线的电压要比合闸 母线的电压低， 而充电机在满足给蓄电池正常充电的情况下， 其输出电压要高于 控制母线电压，要满足控制母线能正常地给电力系统的继电保护装置及信号回路 等供电。必须把合闸母线电压降至一定范围， 形成控制母线。 本文介绍的自动调 压装置正是为实现这一功能而设计的。2 方案选择设计

51、开始，我们选择方案所遵守的原则为：成本低、性能高、具有高可靠性 与稳定性、实用性。2.1 选用单片机控制方案选用 8031 或 8051 构成的单片机系统，虽然实现起来，十分简便，但是此 系统所需外围辅助器件比较多， 造成成本过高。 另外一重要原因是此种方案对干 扰特别灵敏。实际运用，可靠性较差，基于以上二种原因，此种方案没有采用2.2 选用大规模可编程逻辑器件方案我们选用了可编程逻辑器件 GAL20V8B ，进行编程实现。此种方案电路简 单，造价不高，但是经实际试验后发现，此种方案的抗干扰能力较差。所以，也 不是优选方案，没有被我们采用。2.3 用大规模逻辑电路方案采用此种方案后， 我们发现

52、实现自动调压功能的电路十分简单， 整个成本明 显降低，由于采用的逻辑芯片为双向移位寄存器40194B 74194 ，此种芯片是一种成熟的芯片， 其工作稳定性十分高， 造价也十分低。 是目前普遍采用的一种 集成电路。经实际试验， 达到了预期的设计要求。 因此我们采用了这种设计方案。3 移位寄存器 40194B 的描述工作真值表见表 1 ，管脚排列见图 1,HEF40194B 是具有两种控制输入（SOS1）的双向移位寄存器，具有一个时钟输入脚（CP）, 一个左移串口数据的控制输入脚（DSL），右移串口数据的控制输入脚（DSR），四位并行数据的 输入脚（P0 P3 ）。一个同步复位输入脚（/MR），

53、四个并行输出脚（O003） 当/MR为低电平时，对芯片进行复位，迫使 0003输出低电平。当MR为高 电平时，工作模式由 S0 和 S1 按表 1 组合方式工作，串口和并口工作方式是由 CP 脉冲边沿触发眾I盲岀 CTcH-1)方式.IP5LTST2QI*晴LTT"psr"Bi-urT51o5£ 搏H HL Lj：5£T-M黛0102 dl0303L HiiL LIT HT KT-JCXr KDO0101OJ OJH HH HX :：IFXHL HL HL HL H溯f Kiat五高咽平N.娶示无类秋菽CPJTF-mJWK刪离电甲跳芟的按匸HF F唱旧1

54、日r曰彳 j J *j i 1= J eJJl"EE"内 F md5<> CJi Q 0 <_J M REk ntdE k/i a n ru. n 4sa «l a. Ql oL aoTi«lffl 145元器件选择从图2可看出，所设计的自动调压装置在直流电源系统中是一个独立执行部 分，其自动控制电路部分所需的+12V工作电源。是利用电阻从+KM上降压之后。 通过7812稳压块直接稳压后而获得，采样回路。利用精密电阻直接降压采样， 这样足可以保证采样的精度要求，从而不用采用价格高的霍耳元件，成本大大降 低，另外，工作的可靠性与稳定性都比

55、霍耳元件高。比较判断回路，是LM224工业常采用的芯片，其价格低，性能可靠，触发电路采用的是NE555集成电路, 移位执行电路采用的是40194B（74194）双向移位寄存器。其工作过程参见表 1驱动电路采用的是BU406（ BUX85 ）高压三极管，此种器件的造价十分低， 同时它也是成熟的器件被广泛应用于工业。继电器采用的是JQX58F o这种继电器节点容量大，而且价格低，降压回路采用的是硅二极管组。6工作过程如图2图3示，合闸母线（+HM ）经过硅降压回路降压后，形成正控制母 线（+KM），+KM经自动调压回路采样后，采样值送到比较判断回路，在此处进 行比较。如果+KM没有高于预先设好的范

56、围，则触发电路不动作。移位执行电 路也不动作，相应的继电器也不动，电路保持原状态，+KM值保持不变，如果+KM超出了预先设好的范围，贝吐匕较判断回路发出信号，告之触发电路，触发 电路立即发出脉冲，触发移位寄存器，移位寄存器开始向左或向右执行移位， 从 而使电路驱动继电器动作。继电器相应的节点打开或闭和，来实现硅二极管是串 入还是脱离+KM回路，于是实现+KM按电力标准规定的范围内变化，从而实现 了自动调节+KM电压。图37自动控制电路原理和工作过程其原理图如图4a 4b所示，图中II单位与I单位是按相应的序号对应连接在 一起的，+KM （控制母线）经III-1引入，通过图4b的采样电阻R1和R

57、2，到 达1-10，送入图4a中N1 （LM224 ）的2脚与5脚进行比较。在图4a中RP1 是调母线欠压值的设定电位器，RP2是调母线过压值的设定电位器，+KM （控制母线）采样后经LM224比较后，从1脚与7脚输出，7脚与1脚的组合状态 只有三种可能：01、11、00。8脚与14脚的输出相应有10，00，01三种状态。 8脚与14脚的相应三种状态既为图4b中N1与N2的S0与S1组合状态。当7 脚与1脚输出为01时，表明此时控制母线欠压，则LED1亮，LED2灭，LM224 的8脚为高电平，14脚为低电平，S0、S1为10组合状态送到图4b中的N1 与N2，同时图4a N2 （NE555 ）的四脚为高