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電源技術范文1

英文名稱：Telecom Power Technologies

主管單位：信息產業部科學技術司

主辦單位：武漢洲際通信電源集團公司

出版周期：雙月刊

出版地址：湖北省武漢市

語

種：中文

開

本：大16開

國際刊號：1009-3664

國內刊號：42-1380/TN

郵發代號：38-371

發行范圍：國內外統一發行

創刊時間：1984

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期刊榮譽：

Caj-cd規范獲獎期刊

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期刊簡介

電源技術范文2

近年來,非隔離DC/DC技術發展迅速。目前一套電子設備或電子系統由于負載不同,會要求電源系統提供多個電壓擋級。如臺式PC機就要求有+12V、+5V、+3.3V、-12V四種電壓以及待機[，！]的+5V電壓,主機板上則需要2.5V、1.8V、1.5V甚至1V等。一套AC/DC中不可能給出這樣多的電壓輸出,而大多數低壓供電電流都很大,因此開發了很多非隔離的DC/DC,它們基本上可以分成兩大類。一類在內部含有功率開關元件,稱DC/DC轉換器。另一類不含功率開關,需要外接功率MOSFET,稱DC/DC控制器。按照電路功能劃分,有降壓的STEP-DOWN、升壓的BOOST,還有能升降壓的BUCK-BOOST或SEPIC等,以及正壓轉成負壓的INVERTOR等。其中品種最多,發展最快的還是降壓的STEP-DOWN。根據輸出電流的大小,分為單相、兩相及多相。控制方式上以PWM為主,少部分為PFM。

在非隔離的DC/DC轉換技術中,TI公司的預檢測柵驅動技術采用數字技術控制同步BUCK,采用這種技術的DC/DC轉換效率最高可以達到97%,其中TPS40071等是其代表產品。BOOST升壓方式也出現了采用MOSFET代替二極管的同步BOOST的產品。在低壓領域,增加效率的幅度很大,而且正在設法進一步消除MOSFET的體二極管的導通及反向恢復問題。

二、初級PWM控制IC不斷優化

有源箝位技術歷經十余年經久不衰,自從2002年VICOR公司此項專利技術到期解禁之后,各家公司開發的新型有源箝位控制IC如雨后春筍般涌現,給用戶提供了充分的選擇。

控制早期有源箝位控制技術的TI,不僅保持了原有的UCC3580系列,又新開發了性能更優越的UCC2891-94,它采用電流型控制方式,綜合了高邊箝位、低邊箝位兩種控制方案,給出了全新的控制技巧。OnSemi先推出了低壓(100V)有源箝位的NCP1560控制芯片,隨后又推出了高壓應用的控制芯片NCP1280,它既解決了LCDTV等離子TV電源的要求,現在又直指下一代無風扇的PC機電源。

在大功率領域,全橋移相ZVS軟開關技術在解決開關電源的效率上功不可沒。從TI公司的UC3875到UCC3895,再從Linear公司的LTC1922到LTC3722增加了自適應檢測技術,使全橋移相技術達到了頂峰。然而,在同步整流技術普遍應用的今天,它卻無法實現最佳的ZVS同步整流。因為全橋移相電路在本質上是屬于非對稱的,它無法實現完全的ZVS同步整流,由于其開啟和關斷過程總有一半是硬開關,因而效率比不上對稱電路拓撲的ZVS方式的同步整流。最新的科技成果應該是INTERSIL公司推出的PWM對稱全橋的ZVS控制IC-ISL6752。它既能控制初級側的四個MOS開關為ZVS工作狀態,又能準確地給出控制二次側的同步整流為ZVS工作狀態的驅動信號。采用這顆IC制作的400W的DC/DC再加上先進的功率MOSFET,轉換效率可達到95%。

對于小功率的LED驅動電源,則仍舊是反激變換器的PWM控制IC,但是它必須要能很好地解決二次側的同步整流的控制方式。OnSemi公司的NCP1207和NCP1377是高壓AC/DC領域的佼佼者。若能再配上TI公司的反激變換器的同步整流控制IC-UCC27226,則能使它們成為幾乎完美無瑕的高效率電源。低壓DC/DC領域中的反激變換器控制IC中,Linear公司的LTC3806則是上乘之作。LTC3806不僅能控制好PWM,還給出準確的二次側同步整流驅動信號,是低壓小功率電源控制IC的杰作。

三、同步整流技術實現高效

電源技術范文3

1.1便攜式電源原理粗電指電能質量較差一次交流電,實際應用多數需將其轉換為精電即直流電。根據輸出,電源可分為4類:整流AC-DC、逆變DC-AC、變頻AC-AC和直流變換DC-DC。電源組成原理不同可分為LDO線性直流穩壓電源和開關電源,開關電源分為隔離型開關電源和非隔離型開關電源[1]。LDO線性直流穩壓電源,紋波小、功耗高、效率低30%~40%,不適合高效便攜式電子設備;隔離式開關采用變壓器調節輸出電壓,安全、高效,效率能達到80%,但技術難度大,成本高,體積大,用于較大電子設備;現代便攜式電子設備一般采用鋰電池供電,電源電路采用DC-DC直流變換,將電池輸出直流電壓轉換成系統需要的各種直流電壓,轉換效率高、靜態電流小,是現代便攜式電子設備常用的電源轉換電路[2,3]。DC-DC變換是將固定的直流電壓變換成系統所需的直流電壓輸出,經直流斬波,將輸入電壓斬成脈沖方波,由儲能元件實現升壓或降壓,整流、濾波后輸出高效率、高精度、高穩定度二次直流電壓[4]。DC-DC變換電路控制方式分為硬開關技術和軟開關技術,硬開關包括PWM脈沖寬度調制和PFM脈沖頻率調制,PWM調制方式不改變開關周期,改變開關占空比控制輸出電壓幅度;PFM調制方式是占空比不變,調制信號頻率隨輸入信號幅值變化;軟開關諧振變流器是利用LC串并聯諧振網絡實現開關零電壓導通ZVS和零電流關斷ZCS,實現開關開通和關斷功耗為零,減小變換器開關損耗。DC-DC直流變換器電路形式主要有:Buck降壓斬波器,Boost升壓斬波器,Buck-Boost降壓或升壓斬波器等,根據便攜式設備要求選擇不同的電路形式[5]。1.2便攜式電源節能技術現代便攜式設備電源技術成熟,便攜式設備連續工作時間、待機時間、使用壽命成為各大廠商競爭焦點,增加便攜式設備連續工作時間和待機時間最直接的方法增加鋰電池容量,提高電源轉換效率,降低系統功耗。根據摩爾定律,集成電路內部器件集成度每18個月翻一翻,CPU數據吞吐量增大處理速度提高,系統功耗不斷增加,鋰電池發展速度遠跟不上集成電路發展速度,電池發展相對滯后已經成為制約便攜式電子設備發展的一個瓶頸[6]。提高便攜式設備電源轉換效率主要方法有提高電源整流器件效率,降低電源內部靜態電流。傳統PWM控制DC-DC變流器,系統平均功耗Pav=CO×V2DD×f,CO負載等效電容,VDD電源電壓,f開關頻率,看出DC-DC變換器功耗與開關頻率成正比,與電源電壓平方成正比,降低變換器開關工作頻率能有效降低開關動作次數降低功耗,代價是降低CPU數據處理速度,電源裝置中無源器件體積增大靜態功耗增大,;當前處理器主頻不斷提高數據處理速度不斷加快,降低系統功耗只有降低電源電壓[7]。DC-DC直流變換器主要損耗為整流二極管和續流二極管,即使采用快恢復二極管FRD、超快恢復二極管SRD和肖特基二極管SBD,在二極管上產生較大壓降,降低電源效率,傳統二極體整流電路已無法滿足現代便攜式電子設備,當前便攜式設備電源基本采用同步整流技術,用通態電阻極低功率MOSFET,代替整流二極管,降低整流二極管導通壓降,同步整流技術要求柵極電壓與被整流電壓相位保持同步,有效降低整流損耗,提高電源效率[8,9]。便攜式設備電源智能管理技術,指按時間順序對設備電壓和電流智能化管理,根據用戶使用情況不同實時控制模塊輸出電壓,有效分配電源功率,降低電源模塊靜態電流,降低空閑設備能耗,最大限度減小損耗提高系統效率。硬件管理指硬件電路選擇靜態電流小的COMS器件,降低靜態功耗;軟件管理指使用便攜式電源管理器對電源動態管理,降低空閑設備功耗。現代智能手機功能十分完善,使用不同功能供電不同,例如接打電話、發短信、聽音樂、無線上網、看電影,需要不同供電,采用電源智能管理技術能有效降低系統功耗,提高便攜式設備電源效率[10-11]。便攜式設備電源采用系統整流模塊休眠技術提高電源效率,整流模塊休眠技術根據輸出電流大小實時動態控制電源系統各套整流模塊,及時關閉不需要的整流模塊,降低系統負載損耗和空載損耗同時保證輸出,整流模塊休眠技術根據實際需要,采用軟件設置休眠時間和休眠次序。整流模塊休眠技術要求電源系統至少要有兩套以上整流模塊,提高電源效率同時也增加了硬件開銷,提高便攜式設備的實際成本[12]。

2現代便攜式設備電源應用

2.1MC34063原理MC34063輸入電壓范圍寬,靜態電流低,輸出驅動電流大,振蕩頻率高是一款典型的雙極性現代便攜式設備DC-DC電源控制器,輸入電壓3.0~40V,輸出電壓1.25~40V,最大輸出電流1.5A,開關管集電極與發射極最大電壓40V,開關振蕩頻率100Hz~100kHz,可實現電源升壓、降壓、反向等變換,效率高達80%以上[13],MC34063內部模塊原理及引腳功能如圖1所示。MC34063內部包含1.25V帶隙參考電源、電壓比較器、振蕩器、邏輯控制器和開關管。MC34063DC-DC變換器第5腳輸入電壓與1.25V帶隙參考電壓比較,比較后結果輸入邏輯控制器與振蕩器輸出振蕩方波相與,相與后邏輯電平輸入RS觸發器控制開關管T1和T2;振蕩器內部包含恒流源,第3腳外接定時電容調整振蕩頻率,外接電容充電,振蕩器與比較器同時輸出高電平,RS觸發器置1開關管導通。電流IS檢測端實時檢測7腳電阻RSC電壓,電流檢測端電壓超過300mV,振蕩器外接電容CT快速充放電,控制開關管占空比,穩定輸出電壓,MC34063應用電氣參數如表1所示,應用條件不同電氣參數適當調整[14]。2.2降壓電路及參數計算用MC34063DC-DC變換器設計一個輸入電壓+5V輸出電壓+3.3V紋波小于10mV降壓直流電源,輸出電流IO(max)=500mA原理如圖2,降壓電路電流流經檢測電阻R1、開關管T1與T2、電感L1、電容C1、續流二極管D1、負載RL,通過比較器反向輸入端第5腳外接電阻R2與R3監視輸出電壓Vout=1.25×(1+R2R3)。DC-DC變換器處于TON狀態,RS觸發器S端輸入高電平,開關管T1與T2導通,電流經開關管集電極到發射極,第2腳外接儲能元件電感L1充磁電容C1充電,電感L1達到最大峰值電流IPK停止充磁,續流二極管D1反向截止;DC-DC變換器處于TOFF狀態,RS觸發器S端輸入低電平,開關管T1與T2截止,第2腳外接儲能元件電感L1和電容C1放電為負載提供電流,續流二極管D1導通,由于電感電流不能突變,輸出電流方向不變,只要開關頻率與儲能元件充放速度足夠快負載可以得到連續的直流電壓,實現降壓[15]。根據運放“虛短”和“虛段”,集成電路內部比較器第5腳輸入電流為零,取R3=1.2kΩ,輸出電壓Vout=1.25×(1+R2R3),得R2=2kΩ,通過輸出回路電阻R2與R3電流I=VOUTR2+R3=1mA,電阻R2功率P=U2×I=2mW,電阻R2與R3選擇0.125W;續流二極管D1選擇肖特基二極管1N5819,最大反向浪涌電壓VRRM=40V,最大正向浪涌電流IFSM=25A,二極管均方根電壓VRMS=28V,平均整流電流I(AV)=1A,正向壓降VF=0.6V。設MC34063開關振蕩頻率f=20kHz,周期T=50μs,由參數手冊得TONTOFF=VOUT+VFVIN(MAX)-VSAT-VOUT=3.3+0.65-1-3.3=3.90.7,TON≈40μs,TOFF=7μs,振蕩電容CT=4×10-5×TON=4×10-5×40×10-6=1600pF,開關管電流IPK=2IOUT=1A,第7腳電流檢測引腳限流電阻RSC=VIPKIPK=300mV1A=0.3Ω功率0.25W,電感L1為VIN(MAX)-VSATIPK×TON=5-0.61×50uS=220uH,輸出電容CO實際應用選擇100μF耐壓10V電解電容[16]。2.3升壓電路及參數計算用MC34063DC-DC變換器設計一個輸入電壓+3.3V輸出電壓+5V紋波小于10mV升壓電源,輸出電流IO(max)=500mA原理如圖3,升壓電路電流流經檢 測電阻R5、開關管T1與T2、電感L2,續流二極管D2,負載RL,比較器反向輸入端監視輸出電壓,Vout=1.25×(1+R5R6),R6取1.2kΩ,R5為3.6kΩ,功率0.25W。當DC-DC變換器管T1與T2處于TON狀態,DC-DC變換器形成2個回路,即電感回路和電容回路。回路1:由電容C6、負載RL構成,電容C6放電,保持電源輸出電壓和電流幅度穩定、方向不變,續流二極管反向截止,由電容提供能量;回路2:由電感L2、開關管T1與T2構成,電感L2將電源電能轉變為磁能存儲,充電電流由0到IPK;當開關管T1與T2處于TOFF電感中磁能轉換為電能輸出提升輸出電壓,實現升壓[17]。

3性能參數測試

MC34063DC-DC變換器電路測試儀器有優利德(UNI-T)四位半數字萬用表UT56,泰克(Tektronix)100MHz數字存儲示波器TDS2014C,負載電阻采用10Ω額定功率5W水泥電阻,經實際測試電源性能參數如表2所示。由MC34063DC-DC構成的便攜式設備電源變換器輸出穩定可靠,紋波小,線性調整率和負載調整率優良,效率高,自適應性強,完全能滿足便攜式設備實際使用要求。

電源技術范文4

中圖分類號:TN86-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)16-0192-03

Study on Effects of Thunder Surge on Power Supply and Hardening of Power Supply

HOU Min-sheng, CHEN Duan-yang, ZHU Ying

(Beijing Research Center of Aeronautical Technology, Beijing 100076, China)

Abstract: Thunder surge is an important form that the thunder acts on electronic systems. The effects of the lightning on electronic systems are the surge destruction and interference to power supply. In order to study the striking effects of thunder surge on power supply, the striking experiments on power supply were carried out. The experiments show that thunder surge has a strong interference effect on the power supply, and can generate a distinct fluctuation or high-frequency noise. Based on the experiments, the hardening experiments for the DC power supply were made, and a good result was obtained.

Keywords: thunder surge; power supply; striking effect; protection

0 引 言

雷電是一種常見的自然現象。雷電通過避雷針、避雷帶和避雷網后大約還有30%～50%的雷電流通過電源線或信號線等進入電子系統[1],在電路中形成大的電流或電壓波動,即雷電浪涌[2]。

據統計,電子系統的干擾70%的是從電源線耦合進來的[3],雷電對電子系統的影響也主要表現在對電源電路的浪涌破壞和干擾上。本文通過雷電浪涌對直流電源的沖擊實驗,研究了雷電浪涌對直流電源的效應及防護技術。

1 雷電浪涌沖擊實驗配置

雷電浪涌沖擊實驗裝置主要由浪涌發生器和被試直流電源組成[4]。實驗采用注入法,將浪涌發生器產生的雷電浪涌電壓直接輸入到電源的輸入端。

雷電浪涌發生器采用日產LSG8015,符合IEC61000-4-5標準,開路電壓為1.2/50 μs波形,短路電流為8/20 μs波形,允許誤差30%,采用共模、差模2種注入方式,注入相位0～2π連續可調,浪涌極性可變。

2 實驗結果與分析

2.1 一般交流整流濾波電源

實驗對象為12 V/3 A橋式整流、電容濾波電源,采用220 V/8 V的電源變壓器,次極最大輸出電流為3 A,濾波電容選用2 000 μF/50 V的電解電容,負載電阻為1 kΩ。浪涌沖擊實驗表明,來自電源線的雷電浪涌作用于電源變壓器輸入端時,變壓器輸出端會出現幅值降低、作用時間延長、波形畸變的雙極性浪涌;經整流濾波后的輸出電壓波形有大約5 V的過沖,輸出波形的下降時間延長,輸出波形如圖1所示。

圖1 雷電浪涌時電源輸出波形

電源變壓器輸出波形發生畸變的原因是電源變壓器響應速度慢,而雷電浪涌的上升沿陡、峰值高,使變壓器迅速飽和。

輸出電壓波形產生過沖,是濾波電容作用的結果,且電容值越大過沖越明顯。浪涌開始時存在的大電流易使濾波電容擊穿[5]。

2.2 開關電源

實驗對象選用ACE-870型開關電源,該電源有2路輸出:5 V/3 A和12 V/2 A,負載電阻為1 kΩ。

在輸出端與輸入端共地和浮地情況下,分別進行相位為π/4的2 kV差模和共模浪涌注入。圖2,圖3分別為輸出端浮地時差模和共模注入,5 V端輸出電壓的波形。

圖2 差模注入時輸出電壓波形

圖3 共模注入時輸出電壓波形

實驗表明,雷電浪涌在開關電源輸出端產生了較大的高頻噪聲,電源質量變差,很容易對供電負載電路產生干擾。由圖3可知,開關電源對共模浪涌比差模浪涌敏感,而且輸出與輸入共地情況形成的干擾比輸出浮地時強。

開關電源輸出端的高頻噪聲由2部分組成:一部分是經開關變壓器耦合到輸出回路的干擾信號;一部分是經變壓器初次級間的分布電容進入輸出回路的噪聲。當輸出浮地時,第2部分噪聲對地不能形成回路,在負載上不能產生干擾;當輸入與輸出共地時,兩部分噪聲都與地形成回路。因此,浮地情況干擾比共地情況小。由于整流橋輸入端并聯了壓敏電阻(MOV),當差模輸入時,MOV分掉一部分浪涌電流;當共模輸入時,MOV不起作用。因此,共模浪涌比差模浪涌干擾效果顯著。

3 加固實驗

3.1 旁路保護法

對于雷電浪涌,一般采用旁路保護法,即并聯過壓保護器件進行加固[6]。常用的過電壓保護器件有:火花隙、氣體放電管、壓敏電阻(MOV)、瞬態抑制二極管(TVS)和電流型硅浪涌保護器件(CSSPD)[7]。火花隙和氣體放電管屬于電壓開關型元件,這種保護器件在沒有過電壓時呈現出高阻抗,一旦加有瞬態過電壓,其阻抗就突變為低值。此類元件的開關電壓較高,一般用于電氣設備中。CSSPD、MOV和TVS屬于限壓型或箝壓型,當沒有過電壓時呈現出高阻抗,一旦瞬態過電壓出現,其阻抗隨電壓或電流的增加而減小。這類器件體積相對較小,箝位電壓低,多用于電子電路中對低壓IC的保護[8]。

3.2 一般交流整流濾波電源

對電源變壓器加固,是在其輸入端并聯雙極性通流量大的MOV器件來吸收雷電浪涌能量,對整流電路的加固是在輸出濾波電容兩端并聯單極性的反應速度極快的箝位電壓為13.6 V的TVS。

圖4給出了加固后整流電源的輸出電壓波形,加固后浪涌電壓從1 kV升至10 kV時,輸出電壓均穩定在13.6 V以下,且過沖電壓下降時間很短。

圖4 加固后電源輸出波形

3.3 開關電源

對開關電源的加固,主要是設法消除開關電源輸出端的高頻噪聲。根據高頻噪聲的產生機理,可采取如下加固措施[9]:

(1) 盡可能使輸出浮地;

(2) 對開關變壓器的初次級分別進行屏蔽以減小分布電容;

(3) 在電源的兩個輸入端分別對地加裝MOV以吸收共模浪涌;

(4) 電源輸出端并聯TVS和0.1 μF的聚丙烯電容。

圖5是進行加固后2.5 kV共模浪涌作用下開關電源的輸出波形。與圖3相比,加固后干擾幅度明顯下降,高頻成分大大減小。

圖5 加固后開關電源輸出波形

4 結 語

雷電浪涌對直流電源的沖擊效應實驗表明,雷電浪涌對直流電源有很強的干擾和破壞作用。通過并聯壓敏電阻(MOV)和瞬態抑制二極管(TVS)等浪涌保護器件,對變壓器初次級線圈進行屏蔽, 并聯聚丙烯電容等措施,可大大減弱雷電浪涌對直流電源的影響。

參考文獻

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電源技術范文5

【關鍵詞】：含分布式電源；配電網保護技術；影響；技術策略

1、導言

近年來，隨著DG接入配電網，其對電網結構、潮流、故障特征等產生了深遠影響。配電網故障時短路電流大小及分布均有變化，變化的程度與DG的容量、接入位置等因素直接相關；網絡各處保護所受影響也不盡相同，導致現有配電網保護無法準確判斷故障的位置而出現拒動、誤動現象。本文通過研究近幾年有關分布式發電的文獻資料和科研成果，對含分布式電源的各種配電網保護方案進行歸類與分析，展望了其今后的發展方向。

2、含分布式電源對配電網保護技術的影響

2.1對重合閘的影響

目前，自動重合閘已被廣泛使用，可能會使含DG的配電網在故障時出現以下幾種現象：配網處于孤島運行狀態，部分負荷由DG供電，此時若自動重合閘動作，則會導致重合閘失敗；DG在饋線斷路器跳閘后持續供電，故障點電弧無法熄滅，導致自動重合閘失敗。當瞬時性故障發生時，自動重合閘能夠迅速恢復供電，但是當DG接入配網后，相應的配電線路會變成雙側電源供電，重合閘的動作需要考慮到兩側保護的時間配合問題與兩側電源的同步問題。

2.2計及保護影響限制DG準入容量

接入配電網DG容量越大，故障時DG對配網保護動作正確性產生的影響也越大，從限制DG對配網保護影響出發，可合理分析計算DG的準入容量。可通過PSCAD仿真軟件，根據配電網電流保護定值，求取出網絡各處DG的準入容量，在準入容量以內，可以避免因DG接入造成保護誤動。分析了DG對配網保護的影響，并結合電網實際，提出了DG準入容量計算的約束條件。限制DG準入容量，雖然配網保護無需任何改動，但電網消納DG的能力有限。

2.3對短路電流的影響

當DG并網運行時，即便潮流方向不變，在短路時短路電流值都會受到影響，流過保護的短路電流值會發生變化，并且這種變化是不定向的，無法預測，隨著故障位置和DG的運行狀態不同，流經保護處的故障電流值會增大或減小。這些故障電流值的具體變化情況隨配電網中DG種類和接入數量的增加而變得更加的復雜。如配電網仍采用原有保護配置方案，從保護可靠性的角度考慮，DG的接入點、接入數量和準入容量等都會受到很大的限制。

3、含分布式電源的配電網保護技術策略

3.1采用距離保護

距離保護的測量量是保護安裝處母線電壓與線路電流之比，反映測量阻抗的降低而動作。正常時，距離保護測量的是負荷阻抗；故障時反映的是保護安裝處到故障點的阻抗，其大小只與保護安裝處到故障點距離相關。距離保護具有方向性、保護范圍穩定、靈敏度高、不受運行方式變化影響等特點，比較適合作為含DG的配電網保護。并通過仿真分析表明，DG的接入位置對測量阻抗產生了一定影響，距離保護安裝在DG上游時，DG的分流作用會使保護范圍有所減小；距離保護安裝在DG下游時，不影響距離保護的正確動作。對于長短線配合系統，距離保護可能失去選擇性，但隨著DG容量增加，此影響呈較小趨勢甚至消失。

3.2運用合理的計算方法對分布式電源在配電網中進行規劃

一切的對于分布式電源使用的規劃都離不開合理的計算方法的支持。在進行分布式電源的規劃中應該合理的采用遺傳算法。在遺傳算法的使用上，要注重對曾經的數據經驗進行有效的應用，通過學習之前的經驗，提出各種的問題方案，再根據問題提出相對應的解決方案，最終才能在規劃的過程中找到最優的解決方案。另外還要合理的使用模擬計算法。在進行模擬計算法的使用上，要通過預設一個分布式電源在配電網規劃中出現的問題，并通過在現實生活中一次次的進行有效的一對一的實驗，最終得到整個問題的最全的解決方案。但是這種算法的使用也是存在著諸多的弊端的，因為它具有實脫離際，隨意模擬現象的出現，所以應該配合著遺傳算法上的使用。最后要合理的進行粒子群算法的使用。粒子群算法，就是在眾多的粒子中尋找到最優的粒子進行發展，已達到通過一個粒子來影響全局的作用。在進行粒子群的計算上，可以明確的算出在進行分布式電源的規劃中所要使用的費用，最后通過對比，選擇出最有利最經濟的規劃方案。

3.3基于相鄰電流保護間通信的三段式電流保護技術改造方案

將相鄰線路保護作為一個保護單元，利用后級線路方向性電流保護閉鎖前級三段式方向電流保護。該方案邏輯簡單，新增輔助設備少；本線內故障全線速動切除，避免了DG投退造成保護定值頻繁改動；通過本側保護聯跳對側斷路器，線路對側無需安裝保護裝置，簡化了保護配置。在實際應用中，通信設備的可靠性對保護的影響至關重要，需要設計通信系統冗措施確保保護動作正確性；需要考慮運行方式變化對該保護方案帶來的不利影響并加以改進。

3.4做好自適應保護

自適應保護的思想是盡可能地讓保護適應電力系統的變化，改善保護的性能。自適應保護的方法主要是存儲基準信息，對線路的各個電氣量實時采樣計算，然后將兩者比較，根據結果來確定故障范圍和對此故障應該采取的保護方案。但是該方法需要對每個點進行信息采集，而配電網絡的覆蓋面廣，運行維護較困難。明確自適應保護方法，可用計算機對電網的運行狀況進行實時監控，依據系統運行方式的變化，使保護裝置的定值能夠進行動態調整。

4、結論

綜上，對分布式發電繼電保護技術的研究工作雖取得了一定的成果，但多數研究成果局限于理論研究，普遍缺乏工程實踐。為適應分布式發電的發展，應著重開展以下幾個方面的研究工作：可從實際工程應用的角度出發，強化理論成果的可移植性；加強高滲透率情況下的配電網保護技術的研究，提高電網對DG的消納能力；將廣域網保護與配電自動化系統有機結合，實現硬件資源與數據共享，隨著配電網自動化建設的不斷深入，廣泛采集配電網實時運行參數，以逐步實現遠方控制配電網開關設備。

【參考文獻】：

[1]馬靜，王希，米超，王增平.含分布式電源的配電網自適應保護新方法[J].電網技術，2011，10：204-208.

電源技術范文6

關鍵詞：UPS電源；電氣測試技術；性能

中圖分類號：F407文獻標識碼： A

一、UPS電源電氣測試系統工藝流程

UPS 電源電氣測試系統是檢測已生產好的 UPS 電源是否達到質量要求，是 UPS 電源出廠前的重要工序，它需要能夠準確地檢測出UPS 電源是否合格。其主要生產流程是：首先將完成生產的 UPS 電源進行檢測，檢測內容包括市電空載輸出電壓、直流開機輸入電壓、直流開機輸出電壓、市電帶載輸出電壓、整流帶載輸出電壓、機箱內溫度、電源逆變輸出時直流低警告點以及關機點，并且將檢測值與標準值進行比較，若與標準值一致則說明 UPS 合格，將數據記錄在 SQL 數據庫中；若檢測值與標準值不一致，則 UPS 電源不合格，不能出廠，要進行重新生產。在檢測時，如果發現存在較大異常，立即斷開所有輸入。

UPS電源系統作為輸入電源和用戶負載之間的橋梁，可以使用戶負載免受電網異常的干擾，提供安全、穩定的運行。在市電斷開后，UPS電源可以將內部電池能量提供給負載，從而繼續一段時間的供電。UPS 電源原理框圖如圖1所示：

圖1UPS 原理框圖

（1）市電正常供電。此過程中間的整流器正常工作，由主電輸入，市電首先在開關閉合的狀態下輸入，再進入整流器中整流，平整的直流電壓則從內部的濾波電容中輸出，此時市電分為兩路，一路從逆變器通過，一路給內部電池。逆變器將將平整的直流電經過SPWM 變換，后逆變轉換，輸出濾波，最后由右側的靜態開關轉換給用電負載。

（2）電池供電。當市電出現故障時，UPS 內部電池給負載供電，電池存儲的電能經過逆變器轉換輸出平整的直流電壓，再經靜態開關轉換，最終輸出符合要求的電壓。

（3）旁路供電。當機器關機或者輸入市電、輸入直流電都出現故障時，轉為旁路輸入，由備用機給用電負載供電，通過旁路開關切換到旁路供電狀態。

（4）手動維修旁路狀態。手動維修狀態要保證 UPS 電源內部的主電路上沒有電池輸入，才能開始維修。第一步要使 UPS 電源工作在自動旁路狀態，第二步閉合手動維修旁路的開關，且斷開旁路開關和右側的輸出開關。

本系統根據某 UPS 電源生產廠家的 UPS 電源電氣測試要求，流程圖如圖2所示。在檢測過程中，首先根據電源的型號確定測試參數，然后進行檢測，并將檢測的值與標準值進行比較，如果與標準值一致，則將該數據記錄至SQL數據庫。檢測部分包括市電空載輸出電壓、直流開機輸入電壓、直流開機輸出電壓、市電帶載輸出電壓、整流帶載輸出電壓、機箱內溫度、電源逆變輸出時低警告點電壓以及保護點電壓等。記錄的數據放在 SQL 數據庫中，以備查看。

圖2 測試流程圖

二、UPS電源電氣測試技術與方法

在熟悉 UPS 電源電氣參數檢測原理的情況下，才可以提出合理的測試方案，準確而又高效地對 UPS 電氣性能進行測試。測試的方法包括給出開始測試信號，系統啟動開關動作，市電輸入開關動作，檢測輸出電壓，……，最后對檢測的指標分析比對，如圖3所示。

圖3 測試方法

本系統主要功能是實現 UPS 電源的電氣性能參數測試，主要包括市電空載測試，整流及逆變測試，市電帶載測試，機內溫度檢測，直流電源開機測試。本系統對于要測量的參數所使用的方法具體如下所示：

(一)市電空載測試

在接線排主電輸入位置接入市電，閉合輸入市電開關，按顯示面板上的開機鍵，將功率表打在電壓檔，正極接接線排的主電輸入位置，負極接在參考零電位，延時 3S 后測量輸入市電電壓。閉合輸出電壓開關，將功率表打在電壓檔，負極接到參考零電位，正極接接線排的輸出電壓位置，延時 3S 測得電壓為市電空載輸出電壓。

(二)市電帶載測試

接上模擬負載，閉合主電開關。加上 50%的負載，即閉合 50%負載開關，延時 3S 后打開控制輸出電壓開關，將功率表打在電壓檔，正極接接線排的輸出電壓位置，負極接在參考零電位，測量的電壓為市電 50%負載輸出電壓。然后改變模擬負載箱負載的大小，用功率表測量不同負載的輸出電壓。在測試過程中負載分為 50%、100%、110%、125%。

(三)整流及逆變測試

在市電掉電后，UPS 內部的電池可以對用電負載進行供電。此時內部電池逆變供電，將功率表調到直流電壓檔位，檢測整流時輸出的電壓值。改變模擬負載箱負載的大小（分別為負載總容量的 50%、100%、110%、125%），延時 3S 后用功率表檢測輸出電壓的大小。在內部電池逆變供電的過程中，若電池電壓降至低報警點時，UPS 電壓會報警，檢測此時的電壓為低警告點電壓；若內部電池繼續供電，則 UPS 會自行關機，記錄此時的電池電壓為保護點電壓。

(四)機內溫度的檢測

UPS 電源在運行過程中機箱內溫度是一個重要的參數，只有機箱內溫度在一個范圍內才能使 UPS 電源正常安全地運行。為了檢測機箱內溫度，在機內安裝一個溫度傳感器，檢測溫度是否正常（滿載及超載情況下溫度不超過 90°C），而溫度達到 50°C 左右時機箱內的風機才開始轉動。

(五)直流電源開機測試

用外部直流電源對 UPS 電源進行供電，調整外部電源的大小，直至 UPS 電源開機，用功率表檢測直流開機輸入電壓大小，在延時一段時間后，同樣用功率表檢測 UPS 電源輸出電壓的大小。

三、UPS 電源電氣測試系統功能要求

UPS電源電氣測試系統主要是用來檢驗UPS電源產品電氣性能是否合格，以免不合格產品的使用給顧客帶來損失。按照國家相關規定，在 UPS 電源出廠投入市場之前，必須對其性能進行檢測，因而就有了UPS電源電氣測試系統。該系統可以對UPS電源電氣性能包含的各種參數進行檢測（市電空載輸出電壓、直流開機輸入電壓、直流開機輸出電壓、市電帶載輸出電壓、整流帶載輸出電壓、機箱內溫度、電源逆變輸出時直流低警告點電壓以及保護點電壓），采集的數據在 S7-1200 中判定是否合格。

收集的數據通過 RS485 串行通信傳至 S7-1200 中，經過 S7-1200 對數據進行分析、處理與標準值進行比較，并且將測試數據在工控機監控界面中準確的顯示出來。在分析過程中引入層次分析法與關聯度分析法相結合的算法，綜合分析這些參數，從而判斷出 UPS 電源電氣性能是否合格，以決定是否投入市場運行。

UPS 電源電氣測試系統要實現的功能要求如下所示：

（1）能夠對 UPS 電源電氣性能進行多種操作：檢測直流空載、市電空載、市電滿載、市電空載的輸出電壓等。

（2）在測試系統運行時，能顯示檢測到的電壓、溫度等數據。

（3）根據制定好的檢測方法控制開關的動作、延時、測試儀表的檢測等使系統協調運行。利用 S7-1200 PLC 控制系統，使之實現延時、檢測、比對等功能。

（4）通過組態王組態軟件監控整個 UPS 電源電氣測試過程的檢測和綜合分析。

（5）對于判定電氣性能為合格的產品，將檢測數據保存至 SQL 數據庫中。

四、系統硬件方案設計

UPS電源電氣測試系統分為測試現場與工控機監控兩大部分。

在工控機中配備有 S7-1200 編程軟件和組態王組態軟件，是整個系統的中心部分。其中 S7-1200 與工控機、組態王的通信方式是工業以太網。電氣測試現場部分選取西門子S7-1200 作為系統的中心，用于控制現場各種參數的采集和處理，從而實現對電氣測試數據的準確分析。

數字量輸入模塊用于接入 UPS 電源電氣測試系統的啟停、開關動作的 1/0 輸入信號；數字量輸出模塊用于顯示輸出UPS電源電氣測試的分析結果；模擬量輸入模塊實現對UPS電源市電空載輸出電壓、直流開機輸入電壓、直流開機輸出電壓、市電帶載輸出電壓、整流帶載輸出電壓、機箱內溫度等多點值數據采集。電氣測試現場與 PLC 的通信采用的是RS485 串行通信，檢測值通過 RS485 傳送至 PLC 中。

五、系統軟件方案設計

UPS 電源電氣測試系統的軟件設計包括在 PLC 軟件中設計編寫程序、監控組態界面的繪制、與數據庫的連接三大部分。

PLC 程序設計部分采用 STEP7 Basic V10.5 編程軟件，完成 UPS 電源電氣測試系統的硬件組態、符號編輯、地址分配、網絡通訊設置等，并依據測試系統的設計要求，編寫順序控制模擬量的采集和運用算法綜合分析 UPS 電源電氣性能程序。

利用組態王組態軟件設計監控部分，其優點是在界面中可以顯示測試的實時數據，進而確保測試的精確度。此外，還可以對工程加密，確保重要測試數據如輸出電壓、輸入電壓等的精確顯示、存儲和保密。同時將合格的測試數據保存至 SQL 數據庫中，方便于日后查詢測試數據，也為管理人員提供依據。

結語

本文通過分析 UPS 電源整流逆變基本原理，了解 UPS 電源電氣測試工藝流程；詳細闡述了電氣測試的方法。確定了 UPS 電源電氣測試系統功能要求，對電氣測試主要用 PLC 來采集數據和分析電氣性能，并采用組態王軟件設計監控界面。