直流电源范文
时间：2023-02-22 06:18:25
直流电源范文第1篇
关键词：数控直流电源；TLC5615；TLC549
引言
本设计的课题，不仅让我们系统全面的巩固了三年来所学的的理论知识，还使我们把所学的理论知识运用到实际操作中。理论结合实际从而达到对理论知识更加的巩固与理解，为我们走向社会打下坚实的基础。
二十一世纪机械制造业的竞争，其实质是自动控制技术的竞争。
本次设计主要内容：数控直流电源；电源系统设计：编程软件，制作草图，确定需要设计的数控系统的规划，做出相应的系统结构图、流程图，确保所作图纸和规划无误；软件程序的编写：把编写好的程序导入89S52芯片中，调试程序是否正确，并做出修改。
具体内容：系统结构图一张、流程图一张、数据表一张、编写说明书一份、收集和研究原始资料，为数控直流电源的设计和调试做好初始准备，初步拟定设计方案，绘图和相应步骤，进行必要的理论设计和知识链接，选择最佳的方案进行调试，确定该方案的正确性，可行性和实用性，将该方案导入单片机调试箱调试程序是否可行，并做出相应的调整。学会并熟练掌握单片机技术的使用。
1单片机的基础知识
1.1单片机的概述
单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机也被称为微控制器（MicrocontrollerUnit），常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。INTEL的Z80是最早按照这种思想设计出的处理器，从此以后，单片机和专用处理器的发展便分道扬镳。
1.2单片机的发展历史
单片机，专业名称—MicroControllerUnit(微控制器件)，它是由大名鼎鼎的INTEL公司发明的，最早的系列是MCS-48，后来有了MCS-51，现在还有MCS-96系列，我们经常说的51系列单片机就是MCS-51，它是一种8位的单片机，而MCS-96系列则是一种16位的单片机，至于它们之间有何区别，我们以后会讲到。后来INTEL公司把它的核心技术转让给了世界上很多的小公司（不过，再小也有几个亿的销售/年哦），所以世界上就有许多公司生产51系列兼容单片机，比如飞利浦的87LPC系列，伟邦的W78L系列，达拉斯的DS87系列，现代GSM97系列等等，目前在我国比较流行的就是美国ATMEL公司的89C51它是一种带FlashROM的单片机（至于什么是FlashROM，我在这儿先不作介绍，等以后大家学到相关的知识时自然就会明白），我们的讲座就是以该型号的单片机来作实验的。讲到这里，也许有的人会问：我平时在各种书上看到全是讲解8031，8051等型号的单片机，它们又有什么不同呢？其实它们同属于一个系列，只是89C51的单片机更新型一点(事实上,89C51目前正在用89S51代替，我们的实验系统采用就是89S52的，兼容89C52)。这里随便说一下，目前国内的单片机教材都是以8051为蓝本的，尽管其内核也是51系列的，但毕竟8051的单片机已经属于淘汰产品，在市场上也很少见到了，所以由此感叹，国内的高等教育是如此的跟不上时代的发展需要！这话可能会引起很多人的不满
1.3单片机的结构
单片机在结构设计上，以及硬件、指令系统、I／O能力等方面都有明显的特点。下面以MCS-51单片机为例，简要说明。
1.程序存储器和数据存储器分开
单片机的数据存储器和程序存储器在存储器空间上是严格分开的，ROM用来存放程序代码、常数和数据表格，RAM用来存放数据或中间结果。采用这样的存储器结构，主要是考虑到单片机用于控制的特点，在过程控制中需要较大的程序存储器空间和较小的随机数据空间，而且还允许单片机应用系统扩展存储空间，因此单片机既有内部ROM又有外部ROM，既有内部RAM又有外部RAM。所以，CPU进行存储器操作时就要区分内部程序存储器和外部程序存储器；对程序存储器和数据存储器访问时要使用不同的寻址方式、指令助记符和存储器访问信号；要使用两个或多个地址指针来寻找数据。
2.I／O端口多功能分时复用
由于大规模集成电路和生产工艺的要求，芯片的引脚数受到一定的限制，为了解决实际的引脚数和需要的引脚信号之间的矛盾，单片机的部分引线被设计成多功能的。如MCS-51的P0口、P2E1和P3E1的引脚都是多功能，如P0口是8位数据线和地址线的低8位共用，P2El是通用I／O口并与地址线的高8位分时复用，P3E1是通用I／O口，还具有第二功能。每条引脚在一定时间起什么作用，则由指令和机器状态来决定。所以，单片机对外不存在专门的数据线和控制线，而是采用分时复用技术来解决片外数据和地址的传送问题。
3.片内特殊功能寄存器和工作寄存器组
在MCS-51单片机片内RAM中，还有21个具有特殊功能的寄存器，以及4组8位工作寄存器，每组7个，共有28个8位的工作寄存器，为CPU进行运算、存放中间结果提供了极大的方便。正是有了这些特殊功能寄存器和工作寄存器，才能使一个只有40脚封装的单片机系统的功能获得很大的扩充，并使I／OEl在程序控制下具有第二功能。利用特殊功能寄存器还可以完成对定时器斛数器、串行口和中断逻辑的控制。
4.片内有全双工串行通信接口
MCS一51单片机的另一个特点是在内部有一个全双工的串行接口。在程序的控制下，串行口有4种工作方式。用户可根据需要将它设定为移位寄存器方式，以扩充I／O接口和外接同步输入、输出设备；或用做异步通信接口，以实现双机或多机通信。因此，单片机能极为方便地组成分布式控制系统。
5.独立的位处理器
在单片机内部有一个能独立进行操作的位处理器，又称为布尔处理器，它有自己的累加器以及可按位寻址的RAM区、特殊功能寄存器和I／0E1，并设有专门的按位操作的指令。利用位操作功能，可以十分方便地进行组合逻辑的设计和用软件模拟组合逻辑的功能。
1.4单片机的主要特性
1．单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统。
2.单片机也被称为微控制器（Microcontroler），是因为它最早被用在工业控制领域。
3.早期的单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，因为简单可靠而性能不错获得了很大的好评。
4.单片机比专用处理器最适合应用于嵌入式系统，因此它得到了最多的应用。
2数控直流电源控制系统分析
2.1设计任务
设计并制作一个有一定输出电压范围的数控电源。其原理示意图如下：
原理图
基本要求
1.输出电压:2～20V.步进0.2V,纹波电压不大于200mVp-p
2.输出电流:200mA
3.由“+”,“-”两键分别控制输出电压步进增减
4.输出电压大小由LCD显示
5.电源效率:>60%
2.3发挥部分
1.开机输出电压可预置在2～20V之间的任意一个值
2.最大输出电流为1A，并有过流保护功能（大于1.2A保护）
3.纹波电压小于100mVp-p
4.电源效率:>75%
5.其它创新
3方案
系统原理框图如图1所示，采用STC89C52单片机产生波形，D/A转换器将其转换为模拟电压，再经过放大器放大。由单片机的软件实现电压的步进增减等功能。该方案灵活性大，易于扩展，需要专门的译码驱动芯片。
图1方案示意图
4硬件电路设计
数控直流电源由稳压电源部分、数字显示部分、输出部分、数控部分和输入电路五部分组成。硬件设计各电路图见附录二。
稳压电源电路:稳压电源从电路简单、经济考虑，本设计采用LM324M输出集成稳压器。采用7805作为它们的输出电压分别为+5V。直流稳压电源采用桥式全波整流，单电容滤波，三端固定输出集成稳压器件。输出电路由7815提供+25V电压，从而大大提高了电压调整率和负载调整率等指标。电路图如下
图2稳压电源电路
输入电路:输入电路由“+”、“－”、“启动”、“复位”四个按键组成，由“+”、“－”两键分别控制输出电压步进增减，步进值为0.2V，启动按键用于启动控制数控电压源的输出。
数控部分:数控部分应具备的功能有：输出电压可预置，且能以“步进”0.2V的工作方式加（“+”、）或减（“－”）。数控部分的输出应该控制电压源的控制端。
两个按钮开关将预制量输入到MCU并口，输出结果由LCD显示。单独设置的“+”、“－”两个键由单片机进行检测。数模转换器DAC接收单片机数据线串行传送的数据，存放在存储芯片内，并据以确定输出电压。在软件的控制下，单片机开机后先将预制值读入，在送去显示的同时，送入DAC，并产生相同的输出电压。然后不断检测“+”、“－”两键是否按下。若检测到有按键按下，将使显示值和输出电压相应增减0.2V。
输出电路:输出电路是由三端固定输出稳压器件7805、LM324M和DAC电路所组成的输出电路。步进电压由DAC输入的数字量控制。这种电路输出电压的精度取决于7805输出电压的误差；运放的跟随误差以及DAC的积分非线性。步进值的误差直接与DAC的位数有关。如下图。
图3输出电路图
显示电路：显示电路功能是显示当前输出的电压值和电流值。显示电路由液晶屏和两片模数转换器ADC组成。当前输出的电压值和电流值分别有两片模数转换器转换成数字量，并串行传送给单片机，单片机将接收到的8位数字量转换成电流和电压的小数和整数部分，然后送到液晶屏显示当前输出的电压和电流值。电路图如下。
图3显示电路图
5系统结构
单片机及其电路是数控直流电源的控制核心，本设计以STC89C52单片机为核心，单片机通过对D/A转换器输出的控制达到对电压的控制，并用LCD1602液晶来显示。系统结构图如图3所示。
图4系统结构图
6芯片介绍
6.1AT89S52芯片介绍
6.1.1AT89S52单片机主要特性：
·4K字节可编程闪烁存储器
·寿命：1000写/擦循环
·数据保留时间：10年
·全静态工作：0Hz-24MHz
·三级程序存储器锁定
·128×8位内部RAM
·32可编程I/O线
·两个16位定时器/计数器
·5个中断源
·可编程串行通道
·低功耗的闲置和掉电模式
·片内振荡器和时钟电路
图5AT89S52芯片引脚排列
6.1.2管脚介绍
(1)电源引脚
VCC(40)：接DC电源端。
GND(20)：接地端。
(2)时钟引脚
XTAL1(19)：外接振荡元件(如晶振)的一个引脚。采用外部振荡器时，此引脚接振荡器的信号。
XTAL2(18)：外接振荡元件(如晶振)的一个引脚。采用外部振荡器时，此引脚悬浮。
振荡器特性:XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。
(3)控制线
RST(9)：复位输入端。在此引脚上出现至少两个机器周期的高电平，将使单片机复位
ALE/()(30)：地址锁存允许/编程脉冲。在对Flash存储器编程期间，此引脚用于输入编程脉冲().
PSEN(29)：外部ROM读选通信号。
在从外部程序存储器取指令(或常数)期间，每个机器周期出现两次PSEN有效信号。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN有效信号作为外部ROM芯片输出允许OE的选通信号。在读内部ROM或RAM信号时，PSEN无效。
EA/VPP(31)：内、外ROM选择/编程电源
EA为片内外ROM选择端。ROM寻址范围为64KB。AT89S52单片机有4KB的片内ROM，若不够用时，可扩展片外ROM。当EA保持高电平时，先访问片内ROM，当PC的值超过4KB时，自动转向执行片外ROM中的程序。当EA保持低电平时，只访问片外ROM。
在Flash编程期间，此引脚用于施加编程电压VPP。
(4)P0～P3
4个8位输入/输出口，一共32个引脚。
6.2TLC549
TLC548和TLC549是以8位开关电容逐次逼近A/D转换器为基础而构造的CMOSA/D转换器。它们设计成能通过3态数据输出与微处理器或设备串行接口。TLC548和TLC549仅用输入/输出时钟和芯片选择输入作数据控制。TLC548的最高I/OCLOCK输入频率为2.048MHz，而TLC549的I/OCLOCK输入频率最高可达1.1MHz。
图6TLC549引脚图
6.3TLC5615
TLC5615为美国德州仪器公司1999年推出的产品，是具有串行接口的数模转换器，其输出为电压型，最大输出电压是基准电压值的两倍。带有上电复位功能，即把DAC寄存器复位至全零。
图7TLC5615引脚排列图
7软件设计
7.1软件介绍
软件部分采用模块化程序设计的方法编写，系统软件由主控制程序、LCD1602显示子程序、键盘服务、A/D转换和D/A转换等子程序组成。还添加了显示器的自动刷新。
7.2STC89C52资源分配
SBITVEN=P1^0电压A/D使能低电平有效
SBITVSDA=P1^1电压A/D输入数据
SBITVSCL=P1^2电压A/D时钟
SBITIEN=P1^3电流A/D使能低电平有效
SBITISDA=P1^4电流A/D输入数据
SBITISCL=P1^5电流A/D时钟
SBITDAEN=P2^0D/A使能低电平有效
SBITDADA=P2^1D/A输入数据
SBITDASCL=P2^2D/A时钟
SBITJIA=P3^2增加按钮
SBITJIAN=P3^3减按钮
SBITQUEREN=P1^6确认按钮
SBITRS=P3^51602液晶RS端
SBITLCDEN=P3^41602液晶EN端
SBITRW=P3^61602液晶RW端
7.3程序流程图
图8程序流程图
8工作过程
上电复位：读取24C02中的电压，送DA转换输出电压，如24C02中电压为0则设置初始电压为5V。
电压控制：通过两个加减按钮控制MCU产生8位数字信号（0~255），通过P2口送至8位数模转换芯片（TLC5615）转换成模拟电流信号，再经运放作I/U转换，得到控制稳压电源输出部分的基准电压。
电流取样：采用8位模数转换芯片（TLC549）作为显示电流的模数转换器件，TLC549的取样电压由串联在电源输出电路的电流取样电阻（0.1欧）分压取得，并由运放按一定倍数放大后送至Vin（+），TLC549把转换结果送至单片机的P1口，再由程序将数据处理后送LCD1602显示当前电流。
过流保护：当短路或电流超过设定值1.2A时，MCU自动保存当前使用电压并关闭输出。
稳压输出：采用传统的串联稳压电路，由运放和功率输出管组成。利用TLC5615控制的基准电压驱动功率管稳压输出，反馈部分是通过电阻R3，VR2将取样电压输入运放的反相端比较，VR2可作小范围调整。
9制作调试
电源部分提供整个电路所需各种电压（包括DAC芯片所需的基准稳压+5V和89C52的+5V），由电源变压器和整流滤波电路及两个辅助稳压输出构成，电源变压器的功率由需要输出的电流大小决定，确保有充足的功率余量。
电流取样电阻R1要选择大功率的电阻（5W或10W）。也可使用废旧万用表上拆下来的电阻线。检查电路连接无误后，即可试机。找一块数字表将其并联在输出电路上，按“+”按钮或“－”按钮设定一个电压，此时LCD1602第一行可能会有误差，适当微调反馈电路的VR2，使其与数字表读数一致，再将数字表串联在电源的输出电路上，选择适当的电流档，接上一定的负载。此时，LCD1602第二行会显示出电流值，适当的调节VR3改变TLC549参考电压，直至显示的电流值与万用表显示的电流值一致为止，校正完后即可使用。
测试仪器及设备
仪器名称型号用途数量
计算机PC调试用途1
可跟踪直流稳压源1731SB3A提供电源2
数字万用表UT56测量电压1
示波器DF4320测量纹波1
测试步骤
第一步：组装电路，使整个电路能正常工作，掉电存储电路能使在重新开机后显示上次断电时保存的数据。
第二步：在不带负载的情况下，通过按键调节电压值，使电压值从0~20V按步进0.2V增减，观察输出电压值，并测量纹波电压，并记录数据。
第三步：在带负载、电流达到800mA的情况下，调节电压值，测试输出电压值。
第四步：测试过流保护电路是否能正常工作，即当调节电流值超过设定的电流值时，观察电流保护电路是否断开。
测试数据
⑴测试输出电压
理论显示数据单位：V输出电压测量单位：V纹波电压单位：mV
1.01.0100
2.02.091
3.03.080
4.04.060
6.06.130
8.08.08
10.010.00
12.012.10
18.018.00
20.019.90
10总结
本设计制作完成了题目要求的基本部分的和发挥部分要求，达到了预期目标。本系统以51单片机STC89C52芯片和10位精度的DA转换器TLC5615为核心部件，利用常用的三端稳压器件7805的公共端与输出端固定的5伏电压特性，最终实现了数字显示输出电压值和电流值可实时控制并显示的数控电源
结论
由上可知，在这次试验中想把它一次性的做成功是很困难的，我们的水平还差很多，知识面不够广泛，还存在很多的问题，需要通过各种行政和经济的措施进行解决。其中在试验中碰到的问题有：在画梯形图时遇到有些不会的问题，需要去问老师通过老师的细心教导和认真研究下，这些问题都得到了一一解决。在单片机程序导入的时候会出现不同的情况，通过认真推导和反复求证最终得到一个满意的方案。找错误是很麻烦的事情，要把所有的程序都仔仔细细的来看，但是有可能你看了还是没有发现是哪有错误，只能寻找被的帮助，所以我们要认真加仔细，成功将属于你。
致谢
在我的毕业设计完成过程中，特别是在修改过程和整理过程中得到了很多老师的全力帮助跟悉心指导，让我在这条艰难的道路上不气馁，坚持一路走了下来。
大学的这个门即将向我关上，我的快乐的大学生活即将要结束，我在这里非常感谢大学里照顾我的各位老师对我的教育，让我受益颇多。尤其是感谢我的那些任课老师，他们在讲台上的认真讲课和在办公室里专心备课是我们最大的感恩，有了老师们的指点江山，激扬文字才有了我们的今天的学识和成就，大学是个美好的地方，每个学生梦想的地方，这里创造人才，培育国家栋梁，我再次衷心感谢老师们的教导，祝你们永葆青春！
参考文献
[1]《全国大学生电子设计竞赛训练教程》（黄智伟主编王彦陈文光朱卫华编著）
[2]《单片微型计算机与接口技术（第2版）》（李群芳张士军黄建编著）
直流电源范文第2篇
关键词：变电所；直流电源； 安装调试；故障处理
直流电源系统是保证各类变电站、水力、火力发电厂正常、安全运行的电源设备，也是其它使用直流设备用户的直流电源，是电力系统的重要组成部分，为信号设备、继电保护、自动装置、合闸操作提供直流电源，并在外部交流故障的情况下，继续提供直流电源，是继电保护、自动装置和断路器等设备正确动作的基本保证。
1 直流电源系统
由蓄电池组构成的变电所操作直流电源系统独立于交流动力电源系统之外，不受交流电源系统故障的影响，有很高的可靠性，因为整个蓄电池组故障而造成停止供电的可能性极小，就可靠性而言，还没有其他电源装置可以替代。直流屏整体结构主要由蓄电池部分、充电模块单元、监控部分等构成。按照输入输出的顺序，直流电源系统可以细分为如下几个部分：交流配电单元（包括交流输入、自动切换、C/D级防雷系统、交流信号检测）、AC/DC整流模块、蓄电池输入及其配电单元、电压调节单元、直流馈出配电单元、绝缘监测仪、电池巡检仪、监控单元、配电监控单元（包括交流配电、直流配电），此外还有部分特殊功能组件。
1.1交流配电单元 交流电源输入分为手动控制和自动控制两种输入方式。两路输入时基本上都是采用自动切换方式，使用交流自动切换控制盒并辅以部分元器件就可以组成实现自动切换电路，实现系统两路交流电源的自动切换输入。
1.2直流充电母线 交流电源通过各配电输出开关向相应的整流器供电，整流器输出直流电源与蓄电池并联输出形成充电母线。
1.3 直流馈出母线 直流馈出母线有单母线和单母线分段两种形式，具体设计和生产需要依据实际的技术要求进行详细设计。
2 直流电源系统模块
直流屏主要由以下三部分构成：
2.1蓄电池模块 蓄电池模块功能主要是在交流电源断电时能够实时地提供二次电路所需的直流供电。
2.2硅链调压 硅链调压装置原理是在合闸母线上串入硅堆，利用硅堆压降降低输出电压。
2.3充电模块 充电模块功能主要有两个：一是交流整流，即将交流电源转换成稳定的直流电源；二是稳压稳流，即实时地给蓄电池充电，以确保蓄电池随时处于可供电状态。
2.4一体化插座 充电模块采用输入输出一体化插座，可热插拔，因此模块安装维护极为方便。
2.5监控模块 监控系统包括充电模块内部的监控电路、监控模块、配电监控、绝缘监测仪、电池巡检仪等模块，该系统是直流屏的控制核心，其主要负责监控交流及电池状态等众多的物理量，并且控制充电模块部分智能的对电池进行充电。能够实时测量、处理、控制、存储和报告系统所有事件，同时对分布式电源系统及其组成设备进行遥测、遥信、遥控、遥调，能够实时监视系统和设备运行情况，记录和处理相关数据。
3 安装调试
系统接线完毕、调试通电前检查及绝缘测试完成后，就可以进行系统通电调试。为确保调试时，设备和人身的安全，必须细心谨慎，遵循“测量―操作―测量”的调试方法，严格按照调试步骤进行。
3.1交流配电部分 把柜内市电的三相交流空气开关、各个充电模块的空气开关都打在断开的位置，监控模块的开关（在监控模块背面）也打在“OFF”的位置，断开所有负载。合上外部的交流配电开关，将用户引入电源开关接通，测量对应交流输入空开的引入端，应该有正常的380V交流电压（线电压），且每相电压差值相对较小。正常则可将对应交流输入空开合闸。如果是两路交流输入自动切换的系统，应该作交流自动切换检查。
3.2充电模块 交流配电部分正常工作后，可作充电模块的通电调试：将模块1控制开关合上。检查模块的输出电压和输出电流。依次按顺序合上其它2个模块的控制开关。检查各个充电模块的输出电压是否一致，最大不应超过1V。
3.3直流配电 充电模块部分正常工作后，接着作直流配电部分的通电调试：依次合上控制回路的各个输出控制开关，检查相应的输出端子电压和对应指示灯。依次合上合闸回路的各个输出控制开关，检查相应的输出端子电压和对应指示灯。
3.4系统监控 直流配电部分正常工作后，可作系统监控部分（包括配电监控和监控模块）的通电调试。
3.5负载的接入 可适当地接入一些负载，让系统工作在轻载或半载，或重载状态，进行均流调节。
3.6电池的接入 在上述调试步骤正确完成无故障或故障排除后，可以实行对电池的接入。
4 故障处理
在安装和调试过程中，监控模块发生告警的现象属于该过程中正常现象。掌握了通用的故障处理流程，就能根据故障现象查找故障根源，进行分析，从而排除故障。通用的故障处理流程如下：开始一一读取监控模块告警信息――分析告警信息所在的单元类型――根据模块类型查找分析实际运行参数和监控参数，寻找问题根源――对故障根源逐级排查，直到找到故障根源部件――更换故障部件或者重新设置参数――结束。
直流电源范文第3篇
1电力通信直流电源的组成
通信直流电源是一个复杂的系统，目前电力通信直流电源均采用－48V的高频开关直流电源，电力系统中典型的电力通信直流电源结构组成如下图所示，从图中可知电力通信直流电源由交流部分、整流器、直流分配部分、蓄电池组和监控模块等按照要求组合而成。
①交流部分。交流部分的市电输入一般为2路380V三相四线交流输入，在电源容量较小时有时也使用2路220V单相交流输入，以保证电源可靠供电。为防止雷击和过电压破坏，在市电输入端应加装避雷器，常用的有普通氧化锌避雷器和OBO防雷模块等；由于此处的防雷主要是对非直击的感应雷击的浪涌电压的防护，因此避雷器的通流量一般选择在15－20KA，残压在1.5KV左右，就可有效的保护电源设备。为实现两路输入的交流电的通断互锁，自动切换，还需装设交流切换装置，采用机械互锁或电气互锁方式，但是应注意任何时候都不允许出现两路交流电源同时接通或者同时断开的现象。经过切换装置后，交流输入分为整流器模块输入和交流分路输出，交流分路输出为机房其他交流用电设备提供电源，如计算机、UPS等。
②整流器部分。整流器是通信直流电源的最重要的组成部分，通信直流电源的供电质量主要取决于整流器的电气指标，它完成AC-DC变换并以并联均流方式为通信设备供电，同时对蓄电池组进行恒流限压充电和监控模块的供电。现在所有的通信直流电源均采用模块化高频开关整流器，它具有其体积小、效率高、模块化、功率因素高、输入电压范围宽、噪声低、可靠性高以及可带电热插拔等优点；电力通信直流电源所使用的高频开关整流器模块一般为单相220V交流输入，功率因素可达0.99以上，模块容量一般为每块20A/－48V～50A/－48V；在实际使用中，如果输入的是380V三相四线交流电源，则应注意将所有整流模块平均分配到每一相；同时为了提高整流器工作的可靠性，在设计时应考虑多余备用容量，模块配置采用N+1冗余。高频开关整流器模块有内控式和外控式两种类型，内控式整流器内部设有独立的监控单元，可对整流器模块参数进行设置、检测和显示，与系统的监控模块采用RS-485总线相连；外控式整流器在内部不设独立的监控单元，完全由系统监控模块控制，若监控模块故障，整流器模块转为自主工作状态，其输出电压电流服从初始的设定值。
③直流分配部分。直流分配部分将整流器输出的直流电压进行分配，一路给蓄电池组充电，其它分配给通信设备和其它直流用户供电。直流分配部分决定了设备的最终分配容量，因此要求在设计时应充分考虑直流分路输出的用户数和容量，满足日后通信设备接入的需要。在给蓄电池组充电的分路开关之前应加装欠压保护继电器，当蓄电池组放电达到欠压告警值时发出告警，放电到欠压关断值时控制自动断开蓄电池组，保护蓄电池组不会因为过放电而导致损坏。现在直流分路输出开关多采用空气开关，应注意配置使用直流空气开关，因为直流空气开关的灭弧能力很强，而不应使用普通交流空气开关。
④蓄电池组。蓄电池组是通信直流电源的不可缺少的组成部分，蓄电池组一旦发生故障，在市电输入停电时，将造成所有使用该蓄电池组作后备电源的通信设备全部停止工作，造成通信中断。现在使用的蓄电池组都是阀控式密封铅酸蓄电池（简称VRLA），它完全取代了过去使用的普通开口铅酸蓄电池，采用密封结构，基本无酸气泄漏，可与设备同室安装，无需加电解液维护；可采用立式、卧式、单层、多层等各种组合安装方式，安装灵活；适用浮充工作制，使得供电系统电压更稳定；寿命、容量等受温度影响较大。蓄电池组的容量决定了市电停电后通信设备的运行时间，一般可根据负载大小和放电时间来选择蓄电池组的容量，计算方法为：负载容量（A）×放电时间（h）÷放电时间小时率放电容量系数。
⑤监控模块。监控模块对于通信直流电源来说具有智能控制中心的作用，主要有监测功能，包括监测交流输入电压、电流，整流器模块并联输出电压值和每个整流器模块的输出电流，负载电流，蓄电池组充放电电流和电压等；控制功能，包括电源系统的开关机，各整流器模块的开关机，直流输出电压、输出电流极限值的设定，蓄电池组浮充、均衡充电电压和充电电流的极限值设定，电池温度系数的补偿和蓄电池组欠压保护设定等；告警功能，当电源运行过程中某些参数达到或者超过告警的设定值，监控模式将发出声光告警，并显示故障部位和原因。此外，监控模块还应可通过RS232/RS485接口与上级监控中心联系，以实现集中监控。
2电力通信直流电源的维护
由于目前电力通信直流电源均使用了高频开关电源和阀控式密封铅酸蓄电池，这给电源系统的维护带来了许多便利，但是在维护方面还要注意按照使用维护要点做好维护工作，才能真正保证电力通信直流电源可靠、稳定、不间断地为通信设备供电。
①电源的交流输入所采用的避雷器的状态在进行电源的巡视维护时应注意检查，特别是雷雨天气时，更应该注意检查避雷器的状态，发现问题及时更换，如当发现OBO防雷模块的故障显示窗的颜色由绿色变成红色时，就要对防雷模块进行更换，确保发生雷击时能够发挥其防雷作用。这里应注意普通氧化锌避雷器存在有一定的漏电流，长期使用容易老化，造成使用性能下降，所以即使长时间没有雷击发生，也要定期进行更换，确保其防雷效果。
②高频开关电源在正常使用的情况下，整流器主机的维护工作量很少，主要是防尘和定期除尘，否则飞尘加上潮湿会引起主机工作紊乱，同时积尘也会影响器件的散热。一般每季度应对主机彻底清洁一次，在除尘时应检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。
③通信高频开关电源中设置的参数在使用中不能随意改变。
④通信高频开关电源在使用时应注意避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行。由于通信直流电源几乎是在不间断状态下运行的，增加大功率负载或者在基本满载下工作，都将可能造成整流器模块故障，严重时将损坏整个电源系统。
⑤作为后备电源的蓄电池组维护工作载电力通信直流电源的维护工作中占有非常重要的地位，这也是电源维护工作的一个难点。由于现在使用的阀控式密封铅酸蓄电池实现了密封，免除了以往开口铅酸电池的测比、配比、添加蒸馏水等工作，大大减少了维护工作量，因此有些维护人员认为其是免维护电池，在使用中不去维护，听之任之，结果造成维护不当，发生问题。在对阀控式密封铅酸蓄电池的维护工作中，应重点注意以下问题：
定期检查整个蓄电池组的浮充电压，如果其浮充电压超出了蓄电池组的要求，应进行调整。浮充电压过高将增加水的损耗，加速电池正板栅的腐蚀，可能严重影响蓄电池的寿命；过低则可能不能使蓄电池充足电。对单只蓄电池每月应记录一次它的浮充电压，若电压超过厂家的指标，观察几个月后无向均一方向发展的趋势，应与厂家联系进行处理。
阀控式密封铅酸蓄电池的日常运行对温度要求较高，它要求的环境温度最好是20～25℃，如不然，应对浮充电压采取温度补偿，每升高1℃，浮充电压应降低3～4mv，但即使对浮充电压进行调整补偿，温度仍对蓄电池的寿命影响较大，如寿命为10年的蓄电池在30℃下运行，无温度补偿寿命仅为5年，有温度补偿寿命也缩短为8年。因此阀控式密封铅酸蓄电池应安装在有空调的房间，安装方式要有利于散热。在日常巡视维护中发现蓄电池有明显发热现象应立即与厂家联系进行处理。
阀控式密封铅酸蓄电池的自放电极低，而且电池内部不会形成电解液分层现象，因此无需定期进行高压均衡充电，定期均衡充电只能增加水的损耗，增大正板栅的腐蚀，在对蓄电池进行维护时应尽量减少或取消均衡充电。
应避免阀控式密封铅酸蓄电池的大电流充电和过放电。大电流充电可能使蓄电池极板膨胀变形，活性物质脱落，电池内阻增大且温度升高，造成电池报废。过放电将使蓄电池的循环寿命变短，放电后应立即充电，否则易引起蓄电池内部硫酸盐化现象，导致容量不能恢复。因此在进行容量试验或放电检修中，通常放电达到蓄电池组容量的30％～50％即可。
检查蓄电池连接部分有无大压降、腐蚀、松动等现象，如有应及时紧固，否则极有可能引起烧毁电池等事故。
当发现蓄电池组内有损坏且无法修复的蓄电池时应及时进行更换，更换时不得把不同容量、不同性能、不同厂家的蓄电池连在一起，否则将对整组蓄电池带来不利的影响。
阀控式密封铅酸蓄电池属于贫液电池，无法进行电解液比重测量，因此它的好坏和容量预测在业界也是一大难题，日常维护中可用电导仪测试电池内阻判断其好坏，但最可靠的方法还是放电法。
要注意阀控式密封铅酸蓄电池的寿命期限，对寿命已过期限的蓄电池组要及时进行更换，这样即保证供电后备电源的可靠，又可避免因蓄电池组影响到整个通信直流电源的运行。
⑥电源系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是电源本身，是整流器还是蓄电池组。高频开关整流器模块的输入输出主回路由于有输入过压和输出限流保护，因此发生故障的可能性较小，其内部控制电路、显示电路、保护电路等发生的故障相对较多，而且这些电路中只要有一个元器件发生故障，就可能导致整流模块停止工作，处理这些故障时只需更换有故障的电路板便可排除故障。笔者在维护工作中就曾经遇到过高频开关整流器通电后显示正常，测量输出电压正常，就是不能带负载，后经检查发现就是内部控制电路电路板问题造成了该模块无法正常工作。
⑦当高频开关整流器模块出现保险管烧断等故障时，务必不得直接进行更换保险管后通电重新开机，否则会接连发生相同的故障，不但检查不出故障所在，还可能会在开机的瞬间导致故障范围更加扩大。在现场处理紧急故障时，可采取整流器整机更换的方式来排除通信直流电源供电的故障，但在更换整流器时，通信直流电源供电系统不得停止对通信设备的供电。
⑧通信设备在接入直流配电分路输出开关时，要注意通信设备上的电源总输入开关的容量不得大于其接入的直流配电分路输出的开关容量，否则将引起越级跳开关，可能造成通信直流电源系统故障。
3结语
直流电源范文第4篇
1电力通信直流电源的组成
通信直流电源是一个复杂的系统，目前电力通信直流电源均采用－48V的高频开关直流电源，电力系统中典型的电力通信直流电源结构组成如下图所示，从图中可知电力通信直流电源由交流部分、整流器、直流分配部分、蓄电池组和监控模块等按照要求组合而成。
①交流部分。交流部分的市电输入一般为2路380V三相四线交流输入，在电源容量较小时有时也使用2路220V单相交流输入，以保证电源可靠供电。为防止雷击和过电压破坏，在市电输入端应加装避雷器，常用的有普通氧化锌避雷器和OBO防雷模块等；由于此处的防雷主要是对非直击的感应雷击的浪涌电压的防护，因此避雷器的通流量一般选择在15－20KA，残压在1.5KV左右，就可有效的保护电源设备。为实现两路输入的交流电的通断互锁，自动切换，还需装设交流切换装置，采用机械互锁或电气互锁方式，但是应注意任何时候都不允许出现两路交流电源同时接通或者同时断开的现象。经过切换装置后，交流输入分为整流器模块输入和交流分路输出，交流分路输出为机房其他交流用电设备提供电源，如计算机、UPS等。
②整流器部分。整流器是通信直流电源的最重要的组成部分，通信直流电源的供电质量主要取决于整流器的电气指标，它完成AC-DC变换并以并联均流方式为通信设备供电，同时对蓄电池组进行恒流限压充电和监控模块的供电。现在所有的通信直流电源均采用模块化高频开关整流器，它具有其体积小、效率高、模块化、功率因素高、输入电压范围宽、噪声低、可靠性高以及可带电热插拔等优点；电力通信直流电源所使用的高频开关整流器模块一般为单相220V交流输入，功率因素可达0.99以上，模块容量一般为每块20A/－48V～50A/－48V；在实际使用中，如果输入的是380V三相四线交流电源，则应注意将所有整流模块平均分配到每一相；同时为了提高整流器工作的可靠性，在设计时应考虑多余备用容量，模块配置采用N+1冗余。高频开关整流器模块有内控式和外控式两种类型，内控式整流器内部设有独立的监控单元，可对整流器模块参数进行设置、检测和显示，与系统的监控模块采用RS-485总线相连；外控式整流器在内部不设独立的监控单元，完全由系统监控模块控制，若监控模块故障，整流器模块转为自主工作状态，其输出电压电流服从初始的设定值。
③直流分配部分。直流分配部分将整流器输出的直流电压进行分配，一路给蓄电池组充电，其它分配给通信设备和其它直流用户供电。直流分配部分决定了设备的最终分配容量，因此要求在设计时应充分考虑直流分路输出的用户数和容量，满足日后通信设备接入的需要。在给蓄电池组充电的分路开关之前应加装欠压保护继电器，当蓄电池组放电达到欠压告警值时发出告警，放电到欠压关断值时控制自动断开蓄电池组，保护蓄电池组不会因为过放电而导致损坏。现在直流分路输出开关多采用空气开关，应注意配置使用直流空气开关，因为直流空气开关的灭弧能力很强，而不应使用普通交流空气开关。
④蓄电池组。蓄电池组是通信直流电源的不可缺少的组成部分，蓄电池组一旦发生故障，在市电输入停电时，将造成所有使用该蓄电池组作后备电源的通信设备全部停止工作，造成通信中断。现在使用的蓄电池组都是阀控式密封铅酸蓄电池（简称VRLA），它完全取代了过去使用的普通开口铅酸蓄电池，采用密封结构，基本无酸气泄漏，可与设备同室安装，无需加电解液维护；可采用立式、卧式、单层、多层等各种组合安装方式，安装灵活；适用浮充工作制，使得供电系统电压更稳定；寿命、容量等受温度影响较大。蓄电池组的容量决定了市电停电后通信设备的运行时间，一般可根据负载大小和放电时间来选择蓄电池组的容量，计算方法为：负载容量（A）×放电时间（h）÷放电时间小时率放电容量系数。
⑤监控模块。监控模块对于通信直流电源来说具有智能控制中心的作用，主要有监测功能，包括监测交流输入电压、电流，整流器模块并联输出电压值和每个整流器模块的输出电流，负载电流，蓄电池组充放电电流和电压等；控制功能，包括电源系统的开关机，各整流器模块的开关机，直流输出电压、输出电流极限值的设定，蓄电池组浮充、均衡充电电压和充电电流的极限值设定，电池温度系数的补偿和蓄电池组欠压保护设定等；告警功能，当电源运行过程中某些参数达到或者超过告警的设定值，监控模式将发出声光告警，并显示故障部位和原因。此外，监控模块还应可通过RS232/RS485接口与上级监控中心联系，以实现集中监控。
2电力通信直流电源的维护
由于目前电力通信直流电源均使用了高频开关电源和阀控式密封铅酸蓄电池，这给电源系统的维护带来了许多便利，但是在维护方面还要注意按照使用维护要点做好维护工作，才能真正保证电力通信直流电源可靠、稳定、不间断地为通信设备供电。
①电源的交流输入所采用的避雷器的状态在进行电源的巡视维护时应注意检查，特别是雷雨天气时，更应该注意检查避雷器的状态，发现问题及时更换，如当发现OBO防雷模块的故障显示窗的颜色由绿色变成红色时，就要对防雷模块进行更换，确保发生雷击时能够发挥其防雷作用。这里应注意普通氧化锌避雷器存在有一定的漏电流，长期使用容易老化，造成使用性能下降，所以即使长时间没有雷击发生，也要定期进行更换，确保其防雷效果。
②高频开关电源在正常使用的情况下，整流器主机的维护工作量很少，主要是防尘和定期除尘，否则飞尘加上潮湿会引起主机工作紊乱，同时积尘也会影响器件的散热。一般每季度应对主机彻底清洁一次，在除尘时应检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。
③通信高频开关电源中设置的参数在使用中不能随意改变。
④通信高频开关电源在使用时应注意避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行。由于通信直流电源几乎是在不间断状态下运行的，增加大功率负载或者在基本满载下工作，都将可能造成整流器模块故障，严重时将损坏整个电源系统。⑤作为后备电源的蓄电池组维护工作载电力通信直流电源的维护工作中占有非常重要的地位，这也是电源维护工作的一个难点。由于现在使用的阀控式密封铅酸蓄电池实现了密封，免除了以往开口铅酸电池的测比、配比、添加蒸馏水等工作，大大减少了维护工作量，因此有些维护人员认为其是免维护电池，在使用中不去维护，听之任之，结果造成维护不当，发生问题。在对阀控式密封铅酸蓄电池的维护工作中，应重点注意以下问题：
定期检查整个蓄电池组的浮充电压，如果其浮充电压超出了蓄电池组的要求，应进行调整。浮充电压过高将增加水的损耗，加速电池正板栅的腐蚀，可能严重影响蓄电池的寿命；过低则可能不能使蓄电池充足电。对单只蓄电池每月应记录一次它的浮充电压，若电压超过厂家的指标，观察几个月后无向均一方向发展的趋势，应与厂家联系进行处理。
阀控式密封铅酸蓄电池的日常运行对温度要求较高，它要求的环境温度最好是20～25℃，如不然，应对浮充电压采取温度补偿，每升高1℃，浮充电压应降低3～4mv，但即使对浮充电压进行调整补偿，温度仍对蓄电池的寿命影响较大，如寿命为10年的蓄电池在30℃下运行，无温度补偿寿命仅为5年，有温度补偿寿命也缩短为8年。因此阀控式密封铅酸蓄电池应安装在有空调的房间，安装方式要有利于散热。在日常巡视维护中发现蓄电池有明显发热现象应立即与厂家联系进行处理。
阀控式密封铅酸蓄电池的自放电极低，而且电池内部不会形成电解液分层现象，因此无需定期进行高压均衡充电，定期均衡充电只能增加水的损耗，增大正板栅的腐蚀，在对蓄电池进行维护时应尽量减少或取消均衡充电。
应避免阀控式密封铅酸蓄电池的大电流充电和过放电。大电流充电可能使蓄电池极板膨胀变形，活性物质脱落，电池内阻增大且温度升高，造成电池报废。过放电将使蓄电池的循环寿命变短，放电后应立即充电，否则易引起蓄电池内部硫酸盐化现象，导致容量不能恢复。因此在进行容量试验或放电检修中，通常放电达到蓄电池组容量的30％～50％即可。
检查蓄电池连接部分有无大压降、腐蚀、松动等现象，如有应及时紧固，否则极有可能引起烧毁电池等事故。
当发现蓄电池组内有损坏且无法修复的蓄电池时应及时进行更换，更换时不得把不同容量、不同性能、不同厂家的蓄电池连在一起，否则将对整组蓄电池带来不利的影响。
阀控式密封铅酸蓄电池属于贫液电池，无法进行电解液比重测量，因此它的好坏和容量预测在业界也是一大难题，日常维护中可用电导仪测试电池内阻判断其好坏，但最可靠的方法还是放电法。
要注意阀控式密封铅酸蓄电池的寿命期限，对寿命已过期限的蓄电池组要及时进行更换，这样即保证供电后备电源的可靠，又可避免因蓄电池组影响到整个通信直流电源的运行。
⑥电源系统出现故障时，应先查明原因，分清是负载还是电源本身，是整流器还是蓄电池组。高频开关整流器模块的输入输出主回路由于有输入过压和输出限流保护，因此发生故障的可能性较小，其内部控制电路、显示电路、保护电路等发生的故障相对较多，而且这些电路中只要有一个元器件发生故障，就可能导致整流模块停止工作，处理这些故障时只需更换有故障的电路板便可排除故障。笔者在维护工作中就曾经遇到过高频开关整流器通电后显示正常，测量输出电压正常，就是不能带负载，后经检查发现就是内部控制电路电路板问题造成了该模块无法正常工作。
⑦当高频开关整流器模块出现保险管烧断等故障时，务必不得直接进行更换保险管后通电重新开机，否则会接连发生相同的故障，不但检查不出故障所在，还可能会在开机的瞬间导致故障范围更加扩大。在现场处理紧急故障时，可采取整流器整机更换的方式来排除通信直流电源供电的故障，但在更换整流器时，通信直流电源供电系统不得停止对通信设备的供电。
⑧通信设备在接入直流配电分路输出开关时，要注意通信设备上的电源总输入开关的容量不得大于其接入的直流配电分路输出的开关容量，否则将引起越级跳开关，可能造成通信直流电源系统故障。
3结语
直流电源范文第5篇
[关键词]直流电源 高频开关 绝缘
1 概述
淮北发电厂近几年“上大压小”工程快速上马,原有发电机组相继关停(一期2×50MW、二期2×125MW),只保留220V直流系统为220kV升压站、110kV升压站、35kV升压站所有出线线路开关保护及1号、2号、3号、4号主变保护提供的操作、合闸电源。且220V直流电源主要来自可控硅整流系统,因全部为涉网设备,直流系统非常重要。该厂原采用的直流电源设备是上世纪90年代可控硅整流设备,经过近20年运行已存在较多问题,给日常生产、设备的安全运行构成了威胁。主要有:
(1)直流设备严重老化。
(2)故障频发,备品备件配置困难,维护量日益增加。
(3)直流电源系统稳定性差、效率低、纹波系数大,抗干扰能力差,监控系统不完善,不能满足系统自动化设备的要求。
(4)由于可控硅整流电源浮充电压易波动,会出现蓄电池脉动充放电现象,对免维护蓄电池损害极大,影响电池寿命。
针对上述存在的诸多问题,我厂经过多方考察论证,决定先对二期220V直流电源进行改造,采用智能高频开关电源改进原可控硅整流装置。
2 发电厂直流系统的重要性
直流电源是电力系统的重要基础设备,其作用主要是在发电厂正常运行时,对断路器的控制回路、信号设备、自动装置等设备供电;在一次系统故障时,给继电保护、信号设备、断路器的控制回路供电,以保证它们能可靠动作;在交流厂用电源中断时,给事故、直流油泵及交流不停电电源等负荷供电,以保证事故保安负荷的工作。如果直流系统不能正常工作,一次系统出现故障时,将会造成开关拒动或者死开关,甚至会发生越级跳闸,造成电网瓦解,这样将会给发电厂及电网的安全运行带来极大的风险。因此,直流电源在发电厂中十分重要,必须充分可靠,具有独立性。
3 智能高频开关整流模块性能特点及工作原理
3.1高频开关技术性能
高频开关频率结合脉宽调制(PWM)技术的研究和应用,使开关电源迅速发展。目前,开关频率提高到75～500kHz左右,实现了电源设备小型化、轻量化、模块化。其性能指标比以往的可控硅整流器和磁饱和整流器等优越,其主要性能指标参数比较见表1。
从表1中具体数据表明,由高频开关整流模块组成的直流成套设备在各项技术指标上有明显的优势。
3.2智能高频开关系统主要特点
(1)采用模块化设计,灵活可靠。
(2)高频开关整流模块系列化,根据容量需求可实现高性价比的配置。
(3)采用软开关技术设计的高频开关整流模块,高效长寿命。
(4)充电模块N+1热备份,可带电插拔、在线维护、方便快捷。
(5)硬件低差自主均流技术,模块间输出电流最大不平衡度小。
(6)可选绝缘检测仪实时监测母线及各支路对地绝缘状况,确保系统和人身安全。
(7)监控模块采用大屏幕液晶显示,系统所有运行参数都可以通过监控模块设定,全中文界面,操作方便。
(8)提供包括RS-232/RS-485三遥接口,实现对电源系统的“遥测、遥控、遥信”以及实现无人值守。
(9)蓄电池自动管理及保护,实时自动检测各蓄电池单体的端电压、总电压和温度,实时自动检测充、放电电流,并控制蓄电池的均充和浮充状态。
3.3智能高频开关整流模块工作原理
高频开关整流模块在国内外各控制电源领域里已得到应用,在内部执行电路各有差异,但其工作原理及控制逻辑大经相同。其原理框图如图1所示。
如图1智能高频开关整流模块由交流输入单元、AC/DC逆变单元、直流输出单元和控制监测单元等组成。交流输入单元由两路交流380V输入,经高压冲击的抑制尖峰电压设备和滤波阻容保护器等组成,三相全桥整流器输出电压经工频滤波后变成直流;经过DC/AC高频逆变单元,在PWM脉宽调制电路作用下将直流变成交流高频脉冲电压;高频变压器将输入的高频交流脉冲电压降压处理,再经过LC滤波、EMI滤波后输出平稳直流。
PWM脉宽调制电路及部分软开关谐振回路,根据电网和负载的变化,自动调节调频开关的脉冲宽度和移相角,使输出电流、电压在各种运行情况下保持稳定输出。高频开关模块中的高频变压器铁心采用铁氧体或非晶体制成,有很好的高频传递特性,效率高、体积小、无噪音,变压器输出再经整流桥和滤波器等组成的直流输出单元后输出平稳直流。
微机监控模块:是系统控制灵魂环节,微处理器CPU为核心构件,由液晶显示器或CRT显示。采集交流输入电源、直流母线、充电装置和蓄电池等信息,实现以下功能:
(1)按蓄电池充放电程序自动控制充放电过程,实现预定充电程序控制运行;长期浮充电运行后,自动启动充电程序控制;交流失电恢复后,自动启动充电程序方式控制。
(2)显示直流系统的运行状态及故障和异常信号报警。
(3)设运行状态和报警信号的标准通讯接HRS485等,实现遥信、遥测、遥控、遥调和自检功能。
(4)实现直流系统的电压、电流监测、绝缘故障监测及蓄电池温度补偿和内电势测量等。
微机监控模块满足蓄电池充放电程序功能及保证模块均流的功能是必要的,而直流母线绝缘监察和电压监视功能是否设置,目前有三种做法:
(1)充电装置具备全部功能,直流系统仍保留原专用装置。
(2)充电装置具备全部功能,直流系统不另设专用装置。
(3)充电装置不设直流母线的绝缘、电压和电流测量及蓄电池温度补偿和内电势测量功能,由原专用装置完成。
4 直流系统改造方案介绍
我厂根据其配置的蓄电池容量和直流系统负荷的要求(直流系统设计电流容量为180A),采用双屏独立设计,互为备用;选用高频开关模块均为220V、20A采用N+1备份方式,故充电、浮充电装置采用9个模块并联组成,自动均流措施。当其中有一个模块发生故障时,装置发出报警信号,这时负载由另外N个模块均流负担,不会影响正常供电;微机监控模块满足蓄电池充放电程序功能、保证模块均流的功能和电压监视功能。根据直流负荷分配情况,先进行二期直流系统改造,然后在进行一期直流系统改造,使之互为备用,可实现系统不停电改造。
本次二期直流系统改造拆除二期直流蓄电池组、二期浮充电装置、二期短冲装置,安装新的蓄电池组和两块直流负荷屏,启用老厂公用短冲装置,作为新的二期蓄电池组浮充装置使用;把原接入二期直流母线的所有负荷转移到新安装的两块直流负荷屏;改造完成后,一、二期直流系统母线经过刀闸切换实现互联,保证了网控直流系统安全、可靠运行。
如图2所示改造后的高频开关整流模块装置的直流系统框图可以看出,交流电源分别由两路引入,一投一备,互为备用,互为电气闭锁。直流输出由9个整流模块并列输出。蓄电池组与动力母线通过一只断路器接至直流输出口,控制母线通过自动调压后,保证控制母线电压在220V±5%范围内。
在正常运行情况下,由一路交流电源提供整流模拟输入电源,另一路交流作为备用电源。当投入的交流电源故障时,故障的交流电源自动退出,备用交流电源自动投入,保证了交流供电的连续性。高频整流模块将交流电源经过高频脉宽调制整流,提供稳定可靠的直流电源,另一方面保证电池组的浮充电。
当两路交流电源同时失电时,蓄电池组则作为备用电源提供220V操作电源,保证各控制、保护系统在交流电源故障时的操作电源和信号电源的供电连续性和可靠性。信息传输接口与NCS监控系统通信,采用标准的通信规约RS485。同时保留4点硬接线报警点。
5 结束语
直流电源范文第6篇
关键词：直流电源系统；蓄电池组；绝缘监测装置
中图分类号：TM642 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0116-02
1 变电站直流电源系统作用
变电站直流电源系统主要用于为变电站控制保护装置、自动化装置、高压断路器分合闸机构、通信、计量、事故照明等装置提供电源，其性能与质量直接关系到变电站设备的安全可靠，甚至影响到整个电网的稳定运行。
2 变电站直流电源系统构成
变电站直流电源系统主要由交流进线、充电装置、监控单元、馈线回路、蓄电池组、绝缘监测装置等组成。
2.1 交流进线
交流进线主要由交流输入开关、交流接触器、防雷器等部件组成。为了保证交流供电的可靠性，交流进线大多使用两路交流输入，此时就需要配备带机械互锁装置的交流接触器或是双电源自动切换装置，两路交流电源应分别取自站用电不同段的交流母线。
2.2 充电装置
充电装置采用智能高频开关电源模块，具有体积小、效率高、扩容方便等优点。
2.2.1 模块采用N+1冗余设计，可带电热拔插。
2.2.2 多个模块并列运行时，具有良好的均流特性。
2.2.3 每个模块内部具有监控功能，能不依赖总监控单元，独立工作。
2.2.4 模块具有输入过压、欠压、缺相或相间不平衡、输出过压、欠压、短路、模块过温保护等功能。
2.3 监控单元
微机监控单元是高频开关电源及其成套装置的监控、测量、信号和管理系统的核心部分。装置一方面能根据直流系统运行状态，综合分析各种数据和信息，对整个系统实施控制和管理；另一方面还能将整个电源系统的信息以客户指定的通讯协议上传到后台，而且能适应直流系统各种运行方式。监控单元一般有按键式和触摸屏两种操作方式，用户可以根据自己的需要灵活选择。
2.4 馈线回路
根据用户的实际需要设计一定数量的馈线回路，包括馈线开关、状态/报警触点、指示灯等部件。
2.5 蓄电池组
2.5.1 蓄电池组的型式。蓄电池组是直流系统的重要组成部分，一般选用阀控式密封铅酸蓄电池。
2.5.2 蓄电池组的配置。为满足控制和保护冗余供电需要，220～500kV变电站直流电源系统均应配置两组高频充电装置和两组蓄电池；为满足无人值班直流供电冗余需要，110kV变电站直流电源系统宜配置两组高频充电装置和两组蓄电池。
2.5.3 蓄电池组的安装方式。蓄电池组可以采用集中安装和分散安装两种方式。集中安装一般采用组屏安装然后与其余的充馈电柜等安装在一起；分散安装则需设立独立的电池室，将电池安装在电池架上。用户可以根据现场的实际情况选择合适的安装方式。当变电站设有继电保护装置小室时，一般采用分散安装方式。
2.5.4 接线方式。
（1）一组蓄电池直流系统采用单母线分段接线或单母线接线。单母线分段接线分为两种类型：一组蓄电池配置一套充电装置时，二者接入不同母线段；一组蓄电池配置两套充电装置时，两套充电装置接入不同母线段，蓄电池组跨接在两段母线上。
（2）两组蓄电池直流系统采用两段单母线接线，蓄电池组分别接于不同母线段，二段母线之间设联络电器。它可分为两种类型：两组蓄电池配置两套充电装置时，二者接入不同母线段；两组蓄电池配置三套充电装置时，两组蓄电池及两套充电装置分别接入不同母线段，第三套充电装置经切换电器对两组蓄电池进线充电。
两组蓄电池正常情况下应分列运行，考虑到定期充、放电试验要求，为了转移直流负荷，
需要对二段母线进行切换操作。切换时蓄电池组不得脱离直流母线，切换过程中允许两组蓄电池短时并列运行。并联操作时两组蓄电池的压差应满足小于系统额定电压的5%的要求。
两段母线间的联络电器可以采用直流隔离开关，因短时并联操作频率低，可加装机械锁。
2.5.5 蓄电池组出口保护电器。蓄电池组出口保护电器大多采用熔断器。由于多种因素导致熔断器熔断后其报警触点不能可靠地发出报警信号，所以运行人员不能及时发现蓄电池组自动脱离直流母线的重大故障。一旦站用交流发生异常，将会导致全站直流失压，造成非常严重的
后果。
针对以上情况提出一些解决方案：一是当系统某回路发生短路后，运维人员应对该回路进行系统的检测，尤其是蓄电池组熔断器，必要时要更换熔断器；二是在蓄电池组增加一只电流传感器，当回路电流为零时报警；三是蓄电池组保护电器可以选用带辅助触点的直流专用断路器。
2.6 绝缘监测装置
2.6.1 功能。绝缘监测装置的主要功能是对母线电压、母线对地绝缘电阻及各馈线支路、蓄电池回路绝缘状况进行测量判断，超过正常范围时自动发出报警信号，并正确指示发生故障的支路。它既可通过串口与监控模块通讯，也可直接与综合自动化系统相连。
2.6.2 工作原理。支路绝缘监测原理目前有两组检测法，即低频信号注入法和直流漏电流检测法。
（1）低频信号注入法：较早的绝缘监测装置基本上都采用了小信号注入法，即当母线检测到接地异常时，将一个约5～20V，5～20Hz的低频信号注入母线，交流CT通过锁相技术等方式便可检测到不平衡电流即漏电流，然后再通过数据线将检测信号送至主机做相应处理。优点是CT结构简单、成本较低。缺点是一旦注入交流信号的幅值或频率及低频信号源选择不当，容易引起保护误动或干扰设备正常运行；检测精度受接地电容影响，不能识别母线接地极性，当系统存在较大电容电流时，会影响装置的正确
判断。
（2）直流漏电流检测法：优点是无需向母线注入交流信号，受接地电容的影响小，能识别接地母线的极性，能测量双端接地。缺点是成本高于交流CT，环境温度和工作电压的波动会影响测量精度。
2.6.3 配置原则。直流系统发生一点接地时系统仍然可以维持运行，但应立即报警尽快消除，否则再发生一点接地就会形成两点接地，很有可能造成保护装置误动、拒动或直流系统短路等故障。因此直流系统绝缘监测装置应具有较高的绝缘故障监测灵敏度和绝缘阻值测量精度，应能连续长期运行，必须具有防止直流系统一点接地引起保护误动作的功能。
绝缘监测装置分主机和分机，主机需要配置平衡桥电阻和检测桥电阻，而分机不用。
220kV及以上变电站应按蓄电池组数量配置相应数量的直流微机绝缘监测装置主机。
同一变电站内两段独立的直流母线应在各自的直流主屏上分别配置一套同型号、独立的直流绝缘监测装置
主机。
直流分电屏应配置直流监测装置分机，不应再配置
主机。
独立运行的两段直流母线，若需要短时间并列运行时，应退出一套绝缘监测装置及断开平衡桥接地回路。为了操作方便，可以安装绝缘监测装置手动/自动投入开关。为了便于发生接地故障时能够较快查出接地位置，可以尽量多增加一些馈线开关，减少下级并联支路。
3 结语
为了更好地满足电网安全、可靠运行的要求，同时为了避免因为直流系统故障，扩大为事故，并导致大型设备损坏或引起大面积电网事故的可能性。我们应该不断地加强技术进步，优化设计方案，生产出优质的、高水平的
产品。
参考文献
[1] 电力工程直流系统设计技术规程（DL/T5044-2004）[S].
直流电源范文第7篇
【关键词】UPS；直流电源维护与管理
【中图分类号】TN86 【文献标识码】A 【文章编号】1672－5158(2012)09－0409－02
1、UPS与直流电源的概述
1.1 UPS与直流电源的定义
UPS(Uninterruptible Power System)，即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC／DC变换的整流器(REC)，进行DC／AC变换的逆变器(INV)，逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。
UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类，三者最直接的区别是：
(1)后备式UPS停电后转由UPS供电会有10毫秒左右的转换时间(适用于个人电脑，PC，终端等)。
(2)在线互动式UPS停电后转由UPS供电会有4毫秒左右的转换时间。
(3)在线式UPS停电后转由UPS供电的转换时间为O秒，没有任何转换时间。
直流电源是维持电路中形成稳压电流的装置，如干电池、蓄电池、直流发电机等。
1.2 UPS与直流电源的应用
随着信息化时代的发展，数据库管理模式以其系统便捷的优势得到了企业、银行和事业单位的广泛运用，尤其是随着云计算安全问题的提出，社会各界对信息安全问题进行了全面而深入的研究。目前，信息安全问题涉及诸多方面，而最基本也是最关键的问题就是怎样维持计算机和其他网络设备的电源的持续性与稳定性。这无疑给UPS不间断电源与直流电源的诞生提供了充分条件。UPS不间断电源与直流电源作为信息传输的基础保障。发展至今，已经广泛运用于各行各业，尤其是近年来在制造行业的中小型企业中的应用占有可观的市场份额，其为大型公司、企事业单位中的程控交换机、数据通讯处理系统、计算机通讯基站和安全监控系统等设备的不间断、高质量运行提供了可靠的保障。
另外，UPS不间断电源与直流电源在市电供电时可以保护电脑，市电停电后还可以继续为一些网络设备、服务器供电几个小时，这极大地提高了电脑的持续性与可靠性，方便了我们的日常生活与工作。
2、UPS与直流电源的维护及管理中存在的问题
2.1 传统UPS与直流电源的维护及管理中的不足
UPS与直流电源作为企业重要的供电保障设备，其本身也是电子产品，具有一定的可靠性与使用寿命，所以我们对UPS与直流电源进行运用的同时也要对其进行维护与管理。最初的UPS与直流电源的维护及管理都是采用传统的事后维护与管理方法，该方法主要包含如下几个方面：
(1)日常巡检外观，适时对各主要元件进行检查，并定期更换电池、滤波电路、风机等易损件。当电池故障较严重时，采用电池活化等方法对其进行修理；
(2)改造或采用换代设备，使用先进工具测试电池性能。
这种传统的维护与管理方法的不足之处表现在如下几个方面：首先，企业投入成本高，同时给维护人员带来了极大的工作量；其次，不能实时掌握设备的运行状态和关键数据，事故预防能力低；再次，设备故障维修方法不能系统化，维护费用高。
2.2 电源市场竞争激烈
随着电力电子行业的迅速发展，电源产品种类越来越多，电源市场行业竞争激烈、原材料价格不断变化，成本也在频繁地变更，为适应市场竞争的需求，加强UPS与直流电源的维护及管理工作显得尤为重要，因为有效地维护与管理方式不仅可以提高UPS与直流电源的可靠性，也能降低UPS与直流电源的管理成本，从而提高其产品信誉度与市场竞争力。
3、UPS与直流电源的在线维护及管理措施
UPS与直流电源的在线维护管理能有效解决传统方式的不足之处，目前业内很多企业都采用了UPS与直流电源在线维护与管理系统，该系统主要由总控站、现场设备监控站和通信网络组成。可以实现台账管理、实时分析、报警指示和查询网络化等功能。具体实施过程包括如下几个方面。
3.1 确定企业网络结构
在使用UPS电源与直流电源的在线维护以及管理系统的时候，我们需要认真的查清企业内部的UPS不间断电源和直流电源现状以及企业现有的网络规模，根据设备功能和重要性合理的配置。对不需要建立完整网络系统的采取在现有网络基础上对单个电池组进行完整、独立的在线维护管理。
3.2 合理选择配置功能
不同的UPS电源和直流电源本身具有不同的功能，对于有些本身已经具备状态参数、状态记录和报警等管理功能的UPS电源和直流电源，其建立的在线维护与管理系统中无需再配置这些管理功能，这样不仅可以降低维护与管理成本，还可以避免功能线路过多造成的故障隐患。
3.3 保持良好的UPS与直流电源工作环境
由于UPS与直流电源工作环境直接影响着其寿命与工作质量，所以应定期对周围环境进行检查与检测，根据UPS与直流电源工作环境的特点，应确保将其放置于干燥、通风、清洁的环境中，避免阳光直射。同时，环境温度应在18度至25度之间。此外，为避免环境湿度太大而造成主机局部短路或因环境湿度过低而产生静电等危险现象发生，应将UPS与直流电源工作环境湿度保持在30％-80％的相对湿度水平。只有这样才能延长UPS与直流电源的使用寿命。
3.4 规范UPS与直流电源的使用方法
在UPS与直流电源的使用过程中应注意以下几点：
(1)避免带负载开机和关机
由于UPS电源没有延迟启动的功能，如果带负载开机或关机很容易在启动时瞬间烧毁逆变器的末级驱动元件。此外，严禁频繁的关闭和开启UPS不间断电源和直流电源，一般要求在关闭UPS电源后至少6秒后才能再次开启UPS电源，以免UPS电源进入既无电力供电输出，又无逆变输出的“启动失败”状态。
(2)控制UPS与直流电源负载量
为了防止逆变状态时UPS超载使用而导致逆变管被击穿的现象发生，应将UPS与直流电源负载控制在30％～60％额定输出功率。
(3)电池放电保护
UPS与直流电源电池放电至关机后，必须充电后才能重新开机，否则会造成电池过度放电而影响电池的使用寿命。
3.5 人工测试
以在线管理系统为核心，辅以必要人工测试，可降低管理成本，大站、关键设备直接采用完整的系统，小站、单体的UPS不间断电源等经后台机处理形成整体维护管理系统。
3.6 控制指令
维护管理系统只进行监视，建议控制指令(如故障处理、切换、活化等)的发出由人工实施。
3.7 设监视站
系统建立后，可在有人值守的地方设监视站，由操作人员实现全天候运行状态监视，维修人员要定期查阅管理。
3.8 系统的兼容性要预留接口和协议以便兼容其他系统，系统上层管理也可建在企业已有网站上。
3.9 系统的相互独立性
建议状态管理系统与过程控制或执行系统分开，注意相互间独立性，不要相互干扰。
3.10 建立有效的系统管理机制
系统建立后要有工作制度和管理机制，确保正常使用。
4、总结
直流电源范文第8篇
关键词：前接线；前维护；模块化
引言
近几年，随着电力系统标准配送式变电站的试点，对直流电源系统的操作、维护、接线提出更高要求。要求柜内设备能做到前接线、前维护和模块化、智能化。前维护智能直流电源系统要系统性解决以下问题：
在屏柜位置空间和屏内部空间有限的情况下：
（1）进线和出线要能实现前接线、前维护；（2）关键器件-AC/DC高频充电模块要能实现前接线、前维护；（3）馈线开关和绝缘监测霍尔要能实现前接线、前维护；（4）一次二次电器元件及其相互间的铜排和连接线要能实现前接线、前维护。
1 智能直流系统简述
1.1 智能直流电源系统组成
一次：交流二路进线及切换单元、高频充电模块及输出、电池输入、电池、一次馈线。
二次测量及控制、管理：交流进线测量和控制、直流母线测量和控制、电池电压测量（巡检）、内阻测量、电流测量与管理、绝缘监测、馈线开关位置和跳闸监测等。
主要电器元件：
一次元器件：交流开关、高频充电模块、直流输出开关、电池输入开关（断路器或隔离开关或熔断器）、电池，馈线开关、降压硅链等。
二次元器件：交流监测及控制单元、直流监测单元、开关量监测单元、电池巡检单元、绝缘检测单元、直流监控等。
1.2 智能直流电源一次系统图
1.2.1 一组蓄电池直流电源系统（图1）
1.2.2 一组蓄电池、2套充电装置典型接线示意图（图2）
1.2.3 二组蓄电池、2套充电装置典型接线示意图（图3）
1.2.4 二组蓄电池、3套充电装置典型接线示意图（图4）
2 满足前维护智能直流系统解决方案
上述对智能直流系统的组成进行了简单的叙述，接下来就是针对前接线、前维护的功能要求进行研发思路论述和实践结果阶段性总结。
下面按功能单元进行介绍：进线和出线、关键器件-AC/DC高频充电模块、馈线开关和绝缘监测霍尔、一次二次电器元件及其相互间的铜排和连接线。
2.1 进线和出线实现前接线、前维护
进线：将原接于屏后的端子安装于前面。
出线：研发一种集馈线开关、绝缘检测和开关位置和报警（OF+SD）、馈线端子前接线和维护的模块。前维护智能馈线模块各功能区域具有独立更换、独立生产功能。见后馈线模块图示。
2.2 关键器件-AC/DC高频充电模块实现前接线、前维护
研发一种可将原充电模块（包括并联电池系统充电模块）和原需要后维护的插件一起拉出单元模块。如图5所示。
2.3 馈线开关和绝缘监测霍尔要能实现前接线、前维护
研发一种集馈线开关、绝缘检测和开关位置和报报警（OF+SD）、馈线端子前接线和维护的模块。如图6所示。
2.4 一次二次电器元件及其相互间的铜排和连接线实现前接线、前维护
所有的一次二次电器元件全部前置安装，实现前接线、前维护。相互间的铜排和连接线屏后没有过渡端子和铜搭接头，维修装拆在屏前方。如图7所示。
3 核心前接线前维护馈线模块类型及经济价值成本举例分析
目前开发的前接线和前维护直流馈线模块：DC508（8回路）、DC510（10回路）二种如图8所示以下河清项目馈线前维护模块作为分析对象。
（1）馈线支路开关：成本降低率15%。
（2）漏电流霍尔：成本降低率4%
（3）指示灯：成本降低率200%。
（4）一次线：成本降低率42%
（5）二次线：成本降低率60%
具体见表1。
4 结束语
以上是作者基于多年对直流电源供电系统设计、检验、现场维护调试经验，根据行业发展和用户的需求，现从直流系统研发设计前端着手开发新的可实现前接线、前维护的整体方案。目前已在多个预装式变电站应用，用户很满意。
因前接线、前维护还处于研发成果试用阶段，思路和实现的方法还需要不断完善改进，希望各位专家和用户提出宝贵的改进建议。为把中国的前维护智能直流电源系统产品做成世界级的精品而一起努力。
参考文献
[1]中华人民共和国电力行业标准.DLT5044-2014.DL/T5044-2014.
直流电源范文第9篇
【关键词】磷酸铁锂蓄电池；DC/DC变换器；微型断路器
1、装置性能
本装置旨在为微机保护装置、控制装置、框架开关、塑壳开关等需要直流电源供给的电力设备提供稳定电压，可通过档位变换灵活提供DC110V、DC220V，满足了变电站内绝大部分直流负荷的需求。装置性能如下：
（1）可稳定输出直流电压220V/110V，稳压精度小于1%；
（2）可以直流功率1200w持续输出1小时以上，以应对变电站内直流冲击负荷；
（3）输出功率与时间成线性关系，可在10小时内灵活调节输出功率；
（4）由磷酸铁锂蓄电池组提供动力，与传统铅酸蓄电池相比，能量比为后者的4-5倍，体积小，重量轻；
（5）装置可循环充放电使用2000-3000次，且绿色无污染，无回收压力；
（6）装置为移动式，便于携带与转移。
2、功能实现原理
移动式直流电源装置由动力单元、保护单元、充电单元、输出单元共同完成电压输出功能。由4节磷酸铁锂电池串联成为蓄电池组，再经由DC/DC（变比为12/110V、12/220V）变换器升压，从而稳定输出DC110V电压。
（1）动力单元：由4节磷酸铁锂电池串联而成。每节电池稳定提供3.2V输出电压，4节电池串联则可提供DC电压12.8V；每节蓄电池组容量为100Ah，即可以10A大电流持续输出10小时。由于磷酸铁锂电池容量与时间的线性关系，可以根据输出时间灵活调整输出功率；
（2）充电单元：由1台临时充电机、#2微型断路器（额定电流50A）组成。蓄电池由于平时自放电导致容量下降，需要由临时充电机补充充电。在蓄电池组容量低于80Ah时，将临时充电机调至均充状态，合上#2微型断路器即可以80A电流对蓄电池补充充电；
（3）保护单元：由2个熔断器（额定电流100A）、#1微型断路器（额定电流50A）组成。当使用动力单元供电时，C特性微型断路器与熔断器组成主备保护。由于蓄电池严禁过度放电，其放电电流不能超过100A，则当线缆载流量大于100A（2倍）时，#1微型断路器根据C特性反时限动作曲线延时跳闸，以避免烧坏装置；若#1微型断路器不能及时跳闸，则由#1、#2熔断器立即跳闸，切断电源。
（4）输出单元：由1台DC/DC变换器及输出端子连接而成。由单相桥式整流电路、隔离变压器等组成。通过可选择档位，可将DC12V电压升压至DC110V或220V，为其他装置提供稳定电源。
3、使用步骤
（1）检查蓄电池外观是否正常、极柱紧固情况，确认回路无断开；
（2）用万用表测量磷酸铁锂蓄电池组，确认整组输出电压在DC12.8V；
（3）将#1开关置于“合位”，#2开关置于“分位”，#1、#2熔断器置于“合位”；
（4）用万用表测量输出端子，确认输出电压为DC110（或220）V；
（5）断开#1开关，将装置连接至需要提供直流电压的设备后合上#1开关，即可正常使用。
4、结束语
直流电源范文第10篇
关键词：单片机80c31 数模转换器dac0832 三端集成稳压器
1 数控直流电源的应用及特点
本课题研究一种以单片机为核心的智能化高精度简易数控直流电源的设计。数控直流电源是一种常见的 电子 仪器也是电子技术常用的设备之一，广泛应用于电路，教学试验和 科学 研究等领域。以单片机系统为核心设计的新一代数控直流电源，它不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能优越，而且由于单片机具有 计算 和控制能力，利用它对数据进行各种计算，从而可排除和减少模拟电路引起的误差，输出电压和限定电流采用输入键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值，且兼备双重过载保护及报警功能， 特别适用于各种有较高精度要求的场合。
2 硬件电路的设计
2.1 数控直流电源的组成 简易数控直流电源由稳压电源部分、数字显示部分、输出部分、数控部分、“+”“-”按键五部分组成。
2.2 单元电路的设计
2.2.1 输出电路 输出电路是由三端固定输出稳压器件7805、运算放大器a和dac电路所组成的输出电路。在该电路中u23=5v，uo=u23+u3，若dac的输出为－5v～＋4.9v，则uo=0～9.9v。该电路的稳压性能7805保证，步进电压由dac输入的数字量控制。这种电路输出电压的精度取决于7805输出电压的误差；运放的跟随误差以及dac的积分非线性。步进值的误差直接与dac的位数有关。
2.2.2 数控部分 数控部分应具备的功能有：输出电压可预置，且能以“步进”或“扫描”的工作方式加（“+”）或减（“－”）。数控部分的输出应直接控制数码电阻 网络 各个开关。
微控制器（mcu）又称单片机，数控部分为mcu电路。mcu的芯片品种繁多，芯片的选择应考虑价格，软件成熟，满足功能要求等因素，因此本设计选用80c31单片机。
两位bcd码拨盘开关将预置量输入到mcu并口，两位led显示电路由mcu串口送入数值（输出电压）。单独设置的“+”“-”二个按键由并行口进行检测。dac接收mcu数据总线传送的数据，并据以确定输出电压。在软件的控制下，mcu开机后先将预置值读入，在送去显示的同时，送入dac，并产生相同的输出电压。然后不断循环检测“+”“-”两键是否按下。若检测到有键按下，将使显示值和输出电压相应增减0.1v。若检测到按键时间超过0.5s，则认为需连续增减，即处于“扫描”方式。
由于80c31片内ram仅有128b容量不够所以要扩展片外ram，因此由80c31、74ls373和8kb容量的2764组成mcu最小系统。
2.2.3 稳压电源 从电路简单、 经济 考虑，本设计采用三端固定输出集成稳压器。采用7805、7815、7915作为它们的输出电压分别为＋5v、＋15v、－15v，输出电流为1.5a。
直流稳压电源采用桥式全波整流，单电容滤波，三端固定输出集成稳压器件。输出电路由7815提供+15v电压，从而大大提高了电压调整率和负载调整率等指标。
2.2.4 显示电路 显示电路由两个数码管和两个74ls164组成。两个数码管分别组成显示电路的十位、个位，由于两个数码管至少需要14根i/o线，为节约资源，采用串行输入并行输出的74ls164进行驱动输出。单片机的两个并行分别作为信号输出口和时钟控制信号。采用单片机的p3.2、p3.3作为控制加减的控制。该实现方式是通过80c31串行输入，再并行输出到74ls164，再经过74ls164并行输出到数码显示管。
显示方式采用静态显示方式，80c31串以移位寄存器来驱动两位led共阴极数码显示器，占用资源少，仅二根线。
3 软件设计
两位bcd码拨盘开关k3、k4，用以设置输出电压。k3、k4输入的p1口由电阻 网络 rn上拉。设置为低电平有效。“+”“－”键由10k电阻上拉，低电平有效输入至p3.2和p3.3口线。软件采用查询方式访问这两个键。
3.1 80c31资源分配
txd、rxd 以串口方式0输出接移位寄存器/显示器。
p3.2 “+” 键
p3.3 “－”键
p0.0～p0.3 预置数bcd码输入（低位—十分位）
p0.4～p0.7 预置数bcd码输入（高位—个位）
fffeh dac 地址
42h d输出电压数值寄存
41h 40h 显示缓冲寄存，bcd码。
3.2 程序流程设计 复位后首先进行初始化工作，然后从bcd拨盘开关取输出电压预置值，经取反和十—二进制数转换后存入寄存器42h。预置值经串口输出送往显示器。由于输出电压数值是以0.1v做为基本单位的（即5v为50），所以送往显示的数值自动在高位加入小数点。以后输出电压值经标度变换后送dac，由输出电压形成对应的输出电压。
程序将检测有无键按下，若无键按下，则不断地继续检测，直到有键按下。检测到有键按下后，首先延时20ms进行去抖处理，再判别是“+”还是“－”键若为“+”键，则42h中的数据加1，再判断是否已加至100，若是则42h复0，否则将数据送去显示和输出。若判别为“－”键，则数据减1，再判断是否已减至ffh，若是则42h赋值为99；否则将数据送去显示和输出。
只要点动“+”“－”键的时间小于0.5s，则每次步进增减0.1v。若一直按键，只要时间超过0.5s，则不停的步进，直到松开按键为止。
4 结论
本设计主要对简易数控直流电源电路进行了简单的设计与阐述。本设计系统主要由硬件部分和软件两部分组成，以单片机为核心，控制整个电路工作。数模转换器和集成运算放大器构成的具有深度负反馈的数字式可控直流电源。
本设计还存在许多不足，不当之处在所难免，望广大读者提出意见。
参考 文献 ：
[1]苏文平，何希才主编. 电子 技术实践与制作教程.国防 工业 出版社.2002.