前言：想要寫(xiě)出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇開(kāi)關(guān)電源原理及設(shè)計(jì)范文，相信會(huì)為您的寫(xiě)作帶來(lái)幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫(xiě)作思路和靈感。

開(kāi)關(guān)電源原理及設(shè)計(jì)范文第1篇

【關(guān)鍵詞】開(kāi)關(guān)電源節(jié)能 現(xiàn)網(wǎng)節(jié)能改造 通信

一、前言

改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)成就舉世矚目，但環(huán)境問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，引起大家的高度重視 ，2007年世界經(jīng)濟(jì)論壇《全球風(fēng)險(xiǎn)報(bào)告》 中指出：21世紀(jì)全球面臨的最嚴(yán)重挑戰(zhàn)之一就是氣候變化。2014年11月12日中美兩國(guó)在京共同《中美氣候變化聯(lián)合聲明》，中國(guó)計(jì)劃到2030年將非化石能源比重提高到20%左右。十一五 期間，中國(guó)政府在節(jié)能減排上要求國(guó)內(nèi)能耗降低20%，主要污染物排放總量減少10%。同樣在嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力下，各通信行業(yè)運(yùn)營(yíng)商越來(lái)越重視設(shè)備的節(jié)能，將節(jié)能作為首要的發(fā)展方向。在這個(gè)背景下，對(duì)開(kāi)關(guān)電源提出了極高的節(jié)能要求，努力開(kāi)發(fā)節(jié)能的產(chǎn)品和尋找現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的節(jié)能改造方法。

二、開(kāi)關(guān)電源節(jié)能原理分析

（一）開(kāi)關(guān)節(jié)能的原理

通信開(kāi)關(guān)電源節(jié)能的關(guān)鍵是要提高系統(tǒng)的整體效率。通常開(kāi)關(guān)電源的節(jié)能主要在兩個(gè)原理：第一個(gè)最直接的節(jié)能原理是提高整流器的效率。通過(guò)技術(shù)改進(jìn)提高整流模塊的整體效率特性、降低模塊功耗等措施，從最初至今，整流器的效率已經(jīng)在原有的基礎(chǔ)之上提高了百分之十，達(dá)到96%。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和器件成本的下降，相信不久以后，規(guī)模應(yīng)用將成為現(xiàn)實(shí)。開(kāi)關(guān)電源節(jié)能的另一個(gè)節(jié)能原理是通過(guò)電源模塊的休眠管理，提高運(yùn)行模塊的負(fù)載率可以提升系統(tǒng)實(shí)際的工作效率。

（二）開(kāi)關(guān)節(jié)能的具體方法

如今，越來(lái)越多的行業(yè)開(kāi)始廣泛應(yīng)用開(kāi)關(guān)電源，其具體發(fā)展要求是，輕量化、小型化、高頻化等。但是，隨著開(kāi)關(guān)電源的頻率迅速提高，所產(chǎn)生的損耗也逐漸加大，因此需要考慮相關(guān)節(jié)能的方法。首先應(yīng)該對(duì)開(kāi)關(guān)電源的損耗進(jìn)行系統(tǒng)的分析，要想達(dá)到上述發(fā)展要求，需要將開(kāi)關(guān)電源的工作頻率由低頻轉(zhuǎn)向高頻。例如采用硬開(kāi)關(guān)技術(shù)，這種技術(shù)損耗量小于線性電源采用串聯(lián)電阻改變電壓的方式，但隨著工作頻率的提高，相應(yīng)的損耗依然會(huì)增加。其次，采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，能有效提高開(kāi)關(guān)電源的頻率，也能降低開(kāi)關(guān)電源的損耗，提高整體效率。軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是使用電感諧振及電容，將變壓器中的開(kāi)關(guān)器件中電壓按照準(zhǔn)正弦規(guī)律進(jìn)行變換，讓開(kāi)關(guān)管在電流為零的情況下立即關(guān)斷，在電壓為零的情況下立即開(kāi)通的方法。最后，采用零開(kāi)關(guān)技術(shù)，其主要在電路中增加電容或電感等相關(guān)儲(chǔ)能元件，具體分為零電流、零電壓開(kāi)關(guān)。零電流開(kāi)關(guān)指的是當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷或開(kāi)通的時(shí)候，讓電流為零。零電壓開(kāi)關(guān)指的是當(dāng)開(kāi)關(guān)管關(guān)斷或開(kāi)通的時(shí)候，讓電壓為零。這樣可以最大程度降低開(kāi)關(guān)損耗，起到節(jié)能的作用。

二、現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能的必要性

隨著世界經(jīng)濟(jì)特別是發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球能源消耗總量不斷攀升。根據(jù)全球能源機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，近些年來(lái)，全球能耗高達(dá)82%，造成二氧化碳排放量高達(dá)80%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)想的估計(jì)，因此，節(jié)能是現(xiàn)階段的主要任務(wù)。如何采取有效的方法使現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備最大程度的節(jié)能非常必要。能源的消耗一方面導(dǎo)致了溫室效應(yīng)和一系列的自然災(zāi)害，另一方面其與制造業(yè)、工業(yè)等成本的價(jià)格息息相關(guān)。所以，環(huán)境問(wèn)題及氣候變化問(wèn)題成了人類面臨的重要的挑戰(zhàn)，全社會(huì)也越來(lái)越重視節(jié)能。從全球范圍來(lái)看，通信行業(yè)與煤炭、有色、鋼鐵等行業(yè)相比，雖然不是能耗、排放問(wèn)題最突出的行業(yè)。但一些數(shù)據(jù)顯示，一些通信行業(yè)的能耗也很大，某些運(yùn)營(yíng)商在全國(guó)企業(yè)能耗排行榜中排名靠前。政府在國(guó)際組織上的節(jié)能承諾，社會(huì)、公眾的重視形成對(duì)運(yùn)營(yíng)商的節(jié)能壓力越來(lái)越大。由于全球資源價(jià)格持續(xù)上漲，新的市場(chǎng)逐漸開(kāi)闊繼而大大提高了網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)容性。而我國(guó)通信企業(yè)整體仍處于發(fā)展階段，在增大網(wǎng)上運(yùn)行設(shè)備容量的時(shí)候必然導(dǎo)致能耗需求也擴(kuò)大，給運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)了長(zhǎng)期的財(cái)務(wù)壓力。為了應(yīng)對(duì)氣候及能耗的挑戰(zhàn)，電信行業(yè)各主流運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備商先后啟動(dòng)節(jié)能減排計(jì)劃。近10年來(lái)已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，技術(shù)的進(jìn)步與產(chǎn)品的更新?lián)Q代使單位能耗持續(xù)下降，領(lǐng)先的運(yùn)營(yíng)商取得了超過(guò)50%的節(jié)約。

三、現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能手段

（一）通信網(wǎng)絡(luò)中基站設(shè)備節(jié)能

基站設(shè)備分基帶、射頻和饋線三部分，其中能源消耗量占首位的是射頻部分，超過(guò)能源消耗量的百分之八十。但是，在射頻部分中，功放耗能幾乎占射頻部分的一半，因此，提升基站設(shè)備能效的關(guān)鍵點(diǎn)就是提高功放效率。而提高功放效率的方式有多種，比如，有智能減壓、智能匹配、新型高效功放等，但多載波技術(shù)是提高功放效率的最直接的辦法之一。

（二）通信網(wǎng)絡(luò)中站點(diǎn)節(jié)能

一般來(lái)說(shuō)，通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能主要是站點(diǎn)的節(jié)能。站點(diǎn)的節(jié)能可以從兩方面來(lái)分析：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)元。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓?jié)能就是通過(guò)減少站點(diǎn)來(lái)提升單位話務(wù)量能效。以下為通信領(lǐng)域中減少站點(diǎn)兩個(gè)有效的手段：⑴規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，降低無(wú)效的系統(tǒng)開(kāi)銷，以最少的站點(diǎn)服務(wù)最多的用戶來(lái)提高覆蓋效率。⑵使用Transmitting Diversity、High Receive Sensitivity及 PBT等關(guān)鍵技術(shù)增加設(shè)備本身的覆蓋半徑提高，從而提升基站設(shè)備本身的覆蓋能力。在現(xiàn)實(shí)中，將適宜的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和較強(qiáng)覆蓋能力的設(shè)備配合使用通常能大幅度實(shí)現(xiàn)廣覆蓋場(chǎng)景下四分之一以上的能源消耗節(jié)約，無(wú)疑不是一種進(jìn)步。

（三）通信網(wǎng)絡(luò)中新能源節(jié)能

減少碳排放最直接方法就是開(kāi)發(fā)新能源。如：太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、潮汐能、生物能源等。企業(yè)減少碳排放的最有效途徑就是選擇無(wú)排放能源或者低排放能源。通常在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)，風(fēng)能、光能資源比較豐富，可以根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛞蛩亟ㄒ恍╋L(fēng)、光能源的小型站點(diǎn)。這些新能源小型站點(diǎn)也可能在市電不穩(wěn)定的城區(qū)作為補(bǔ)充能源使用。而對(duì)于這些偏遠(yuǎn)的小型站點(diǎn)來(lái)講，通常面臨的問(wèn)題有以下三個(gè)方面：第一是引電困難；第二是電網(wǎng)公司引電價(jià)格可能過(guò)高；第三是小型站點(diǎn)本身的能耗不高，因此，通信運(yùn)營(yíng)商往往使用油機(jī)系統(tǒng)來(lái)解決能耗問(wèn)題。

只有重視開(kāi)關(guān)電源節(jié)能及現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能的改造，才能有效的利用固有的能源材料，開(kāi)創(chuàng)新的可再生能源。才能與環(huán)境和諧相處，共同促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。繼而帶動(dòng)了通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能開(kāi)拓，發(fā)展新用戶、開(kāi)拓新市場(chǎng)。使用新領(lǐng)域的節(jié)能設(shè)計(jì)補(bǔ)充帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求，減少開(kāi)關(guān)電源、現(xiàn)設(shè)備帶來(lái)的排放壓力。同時(shí)設(shè)備廠商及運(yùn)營(yíng)需要積極的投入到可持續(xù)發(fā)展、高效節(jié)能的研究當(dāng)中。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭忠銀.一種綠色模式開(kāi)關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì)[D].南華大學(xué)，2010.

開(kāi)關(guān)電源原理及設(shè)計(jì)范文第2篇

關(guān)鍵詞 電源管理系統(tǒng)；PMS；安全生產(chǎn)

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2016）172-0211-03

流花11-1油田位于南中國(guó)海珠江口外海海域，距香港東南約220km，水深約310m左右。平臺(tái)電站由3臺(tái)進(jìn)口小功率機(jī)組和一臺(tái)大功率國(guó)產(chǎn)機(jī)組并網(wǎng)供電，對(duì)運(yùn)維人員來(lái)說(shuō)，保持電站平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)具有很大的挑戰(zhàn)性。

流花11-1FPS電站電源管理系統(tǒng)（PMS）由發(fā)電機(jī)組PLC控制系統(tǒng)，與VSD PLC系統(tǒng)，鉆機(jī)SCR PLC和集成在FPS生產(chǎn)控制系統(tǒng)（FCS）的電源管理PLC組成，實(shí)現(xiàn)對(duì)平臺(tái)現(xiàn)有電源管理功能。

電站電源管理系統(tǒng)（PMS）要切實(shí)保障油田電站正常生產(chǎn)和生活用電的需求，所以必須滿足以下條件：

1）確保人身安全和設(shè)備安全。

2）確保持續(xù)供電和可靠性供電。

3）確保電能質(zhì)量和減少能源浪費(fèi)。

4）盡可能做到節(jié)能減排，提高能源效率。

油田電站安全可靠運(yùn)行、提供優(yōu)質(zhì)電能和提高電能經(jīng)濟(jì)性，是PMS系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的一項(xiàng)最基本任務(wù)。

1 設(shè)計(jì)原則

流花11-1FPS電站PMS系統(tǒng)按照以下原則進(jìn)行設(shè)計(jì)：

1）符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)格按照國(guó)家或者國(guó)際及行業(yè)最新規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)要求

2）性價(jià)比高，系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比，使管道以最低的運(yùn)行成本、最優(yōu)的工況正常運(yùn)行。

3）技術(shù)先進(jìn)，功能強(qiáng)大，系統(tǒng)采用羅克韋爾自動(dòng)化公司軟硬件產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其產(chǎn)品在工業(yè)應(yīng)用中已被證明是成熟的產(chǎn)品。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的人機(jī)對(duì)話能力，能滿足各種現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜環(huán)境下的連續(xù)監(jiān)控的功能。

4）系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠。PMS系統(tǒng)的PLC控制器、控制電源、I/O系統(tǒng)、HMI等都采用冗余的架構(gòu)，重復(fù)利用率可達(dá)到99.99%，當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，可自動(dòng)進(jìn)行切換，電站系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

5）可擴(kuò)展性強(qiáng)，硬件是模塊化的，允許將來(lái)在容量和功能上的擴(kuò)展。

2 硬件架構(gòu)（圖1）

流花11-1FPS電站PMS系統(tǒng)控制系統(tǒng)硬件采用A-BPLC的ControlLogix系統(tǒng)，ControlLogix系統(tǒng)封裝外形小，不僅可提供離散、驅(qū)動(dòng)、過(guò)程和安全控制，還具有可靠的通信功能和最先進(jìn)的I/O，系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使開(kāi)發(fā)者能高效的進(jìn)行設(shè)計(jì)、構(gòu)建和修改，從而大幅節(jié)省培訓(xùn)和工程設(shè)計(jì)成本。

2.1 過(guò)程信號(hào)采集

系統(tǒng)輸入信號(hào)：

1）發(fā)電機(jī)輸出功率。

2）發(fā)電機(jī)組出線斷路器狀態(tài)。

3）4160V A/B段母線頻率。

4）ESP，生產(chǎn)管匯及測(cè)試管匯運(yùn)行優(yōu)先權(quán)數(shù)據(jù)。

5）鉆/修井工況時(shí)，SCR系統(tǒng)斜率控制和相位控制。系統(tǒng)輸出參數(shù)：

1）以百分比柱狀圖形顯示的發(fā)電機(jī)功率。

2）VSD/ESP運(yùn)行功率。

3）發(fā)電機(jī)組接入和停機(jī)提示信號(hào)。

4）系統(tǒng)錯(cuò)誤，事件及故障報(bào)警信號(hào)及打印。

5）鉆機(jī)SCR系統(tǒng)模擬相控信號(hào)。

6）ESP/VSD 速度降低至預(yù)設(shè)低頻信號(hào)。

2.2 軟硬件配置

PMS系統(tǒng)的硬件要求配置如下：

1）ControlLogix系統(tǒng)采用雙環(huán)ControlNet網(wǎng)絡(luò)。

2）CPU采用冗余配置。

3）各控制子站的交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)采用冗余環(huán)網(wǎng)架構(gòu)。

4）由不間斷電源供電（即UPS），信號(hào)電源采用獨(dú)立的DV24V電源供電。

5）DO信號(hào)輸出的繼電器需確保可靠性。

6）HMI服務(wù)器由主服務(wù)器和備用服務(wù)器構(gòu)成。

7）PLC程序基于RSLogix5000開(kāi)發(fā)，上位機(jī)基于FactoryTalk View Studio開(kāi)發(fā)。

3 系統(tǒng)功能（圖2）

3.1 電源管理及負(fù)荷分配

PMS系統(tǒng)與5臺(tái)機(jī)組通過(guò)以太網(wǎng)通訊交換數(shù)據(jù)，包括有功功率、無(wú)功功率、頻率、電壓等。并根據(jù)不同的在線發(fā)電機(jī)配置，PMS系統(tǒng)可與發(fā)電機(jī)的調(diào)速器和AVR協(xié)調(diào)工作，并實(shí)現(xiàn)以下功能。

1）有功功率和無(wú)功功率分配控制：在電站中發(fā)生負(fù)荷波動(dòng)時(shí)，為了防止個(gè)別發(fā)電機(jī)的頻率和電壓可能會(huì)接近其PQ圖的邊界，此時(shí)PMS系統(tǒng)將分配各發(fā)電機(jī)組之間的出力，以提高系統(tǒng)在擾動(dòng)下的穩(wěn)定性。

2）功率需量和功率因數(shù)控制：PMS系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)各發(fā)電機(jī)相對(duì)于母線的輸入/輸出功率，并計(jì)算功率差額。然后根據(jù)功率因數(shù)的范圍，在滿足發(fā)電機(jī)基本出力的前提下，調(diào)整AVR控制無(wú)功功率輸出，以維持系統(tǒng)的功率因數(shù)在合理范圍內(nèi)。

3）母線頻率和電壓控制：當(dāng)電站負(fù)荷發(fā)生變化時(shí)，系統(tǒng)調(diào)整發(fā)電機(jī)輸出的有功功率和無(wú)功功率，以維系電站的頻率和電壓穩(wěn)定。

3.2 負(fù)荷優(yōu)先脫扣

PMS系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電站電氣設(shè)備的狀態(tài)，如發(fā)電機(jī)的出力、負(fù)載消耗的功率以及斷路器的狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到發(fā)電機(jī)斷路器跳閘，則會(huì)根據(jù)預(yù)計(jì)算的能量平衡結(jié)果，如果超過(guò)了電站所能承受的最大出力，則切除部分負(fù)荷，以確保電站發(fā)電機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。

優(yōu)先脫扣系統(tǒng)可設(shè)置多個(gè)優(yōu)先級(jí)，由運(yùn)行人員預(yù)先定義。在系統(tǒng)中針對(duì)不同的優(yōu)先脫扣觸發(fā)條件，形成一個(gè)優(yōu)先級(jí)別卸載表，當(dāng)優(yōu)先脫扣觸發(fā)后，將系統(tǒng)計(jì)算得到的卸載級(jí)別與優(yōu)先級(jí)別表對(duì)比后，發(fā)出卸載指令，卸載時(shí)間在80ms以內(nèi)。

3.3 重載啟動(dòng)時(shí)負(fù)荷的保證及分配

一些重載設(shè)備（大負(fù)載）都可在HMI上設(shè)定額定負(fù)載及啟動(dòng)沖擊系數(shù)。系統(tǒng)根據(jù)機(jī)組剩余功率、要啟動(dòng)的重載設(shè)備額定功率及啟動(dòng)沖擊系數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算發(fā)電機(jī)功率余量，以判斷此重載能否啟動(dòng)。重載啟動(dòng)后，機(jī)組按照前述負(fù)荷分配模式自動(dòng)分配負(fù)荷。

3.4 斷路器的控制及自動(dòng)同步控制

斷路器與控制系統(tǒng)之間通過(guò)硬接線，連接斷路器狀態(tài)、手車位置、分合閘指令等信號(hào)，實(shí)現(xiàn)包含基本的狀態(tài)監(jiān)視、控制等功能。當(dāng)進(jìn)行發(fā)電機(jī)并車時(shí)，系統(tǒng)會(huì)判斷邏輯條件，發(fā)出發(fā)電機(jī)斷路器合閘指令，并最終由同期裝置完成并車。

3.5 備用發(fā)電機(jī)組自啟動(dòng)控制

當(dāng)在線機(jī)組發(fā)生故障停機(jī)，或過(guò)載，過(guò)流，過(guò)壓，低頻等極限情況時(shí)，處于備用狀態(tài)的機(jī)組自動(dòng)啟動(dòng)。

3.6 電站監(jiān)控和報(bào)警系統(tǒng)

系統(tǒng)監(jiān)視整個(gè)電站主要電氣設(shè)備的狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，會(huì)有多種報(bào)警提醒方式，包括蜂鳴器，指示燈，旋轉(zhuǎn)報(bào)警燈，同時(shí)HMI上會(huì)有詳細(xì)的報(bào)警信息文字。

4 關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題介紹

4.1 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速控制技術(shù)

發(fā)電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中調(diào)頻器的作用在于，當(dāng)發(fā)電機(jī)的負(fù)荷發(fā)生改變時(shí)，手動(dòng)或者自動(dòng)的操作調(diào)頻器，使發(fā)電機(jī)的靜態(tài)特性發(fā)生改變。如果負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，調(diào)速系統(tǒng)使原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速保持不變，則稱之為無(wú)差調(diào)節(jié)（Isoch）；而如果負(fù)荷變動(dòng)時(shí)，原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨著負(fù)荷增大而降低，則稱之為有差調(diào)節(jié)（Droop）。多臺(tái)發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)其調(diào)節(jié)的有效性及避免系統(tǒng)震蕩，都會(huì)采用單機(jī)Droop模式運(yùn)行，調(diào)速系統(tǒng)完成部分調(diào)速任務(wù)，剩下的由機(jī)組控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)差調(diào)整。

4.2 發(fā)電機(jī)頻率調(diào)整策略

區(qū)域發(fā)電機(jī)組頻率調(diào)節(jié)時(shí)，可分為按頻率偏差調(diào)整、按交換頻率偏差調(diào)整和按頻率和交換功率偏差調(diào)整三種。按頻率偏差調(diào)整時(shí)，只能保證系統(tǒng)頻率不變，不能控制聯(lián)絡(luò)線上流通的功率；按交換功率偏差調(diào)整時(shí)，只能保證聯(lián)絡(luò)線上的交換功率不變，而不能控制系統(tǒng)的頻率。只有按頻率和交換功率偏差調(diào)整時(shí)，才可以保證區(qū)域范圍內(nèi)功率的就地平衡。在PMS系統(tǒng)，對(duì)影響發(fā)電機(jī)頻率的各個(gè)調(diào)整因素進(jìn)行邏輯排序，當(dāng)發(fā)電機(jī)的頻率和對(duì)電站的有功貢獻(xiàn)發(fā)生偏差時(shí)，便對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

5 結(jié)論

流花11-1FPS電站PMS系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行效果良好，給整個(gè)電站提供了完整的安穩(wěn)策略，極大地減少了故障停產(chǎn)的損失，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，為整個(gè)油田安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供了可靠的保障。

參考文獻(xiàn)

[1]高健.淺談海上電網(wǎng)優(yōu)先脫扣系統(tǒng)控制方法[J].通訊世界，2016（1）：174-175.

[2]劉新天.電源管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)估計(jì)策略研究[D].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2011.

開(kāi)關(guān)電源原理及設(shè)計(jì)范文第3篇

關(guān)鍵字： 開(kāi)關(guān)電源； 模糊PID控制； DSP； 電源控制算法

中圖分類號(hào)： TN79?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）21?0149?03

Design and control algorithm of switching power supply with DSP digital control

ZHANG Guo?long， ZHENG Chen?yao

（Detachment 93， Unit 91388 of PLA， Zhanjiang 524022， China）

Abstract： A technology of DSP digital processing combined with fuzzy PID control is proposed in this paper， and ?an intelligent switching power with fast response and high efficiency was designed to make the switching power supply be small， intelligent， etc. Through the cooperation of the external EMI filtering circuit， optical isolation and protection circuit， the power grid pollution caused by switching power supply was solved， this switching power supply which may be damaged by temperature and other uncertain factors was protected. This control algorithm of switching power supply is advanced， its design is reasonable and it has strong reference value for engineering application.

Keywords： switching power supply； fuzzy PID control； DSP； power supply control algorithm

近年來(lái)，隨著電力電子技術(shù)高速發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源得到廣泛應(yīng)用，普通模擬開(kāi)關(guān)電源逐漸顯示出其不足之處：采用模擬器件會(huì)導(dǎo)致元器件比較多，分散性大，穩(wěn)定性差；設(shè)計(jì)缺乏靈活性，不便于修改，調(diào)試不方便，控制不靈活，無(wú)法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制算法。為設(shè)計(jì)出更精確、響應(yīng)速度更快、效率更高、體積更小的開(kāi)關(guān)電源，開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)人員采用數(shù)字化電路與開(kāi)關(guān)電源相結(jié)合來(lái)設(shè)計(jì)數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源。以DSP系統(tǒng)為基礎(chǔ)的開(kāi)關(guān)電源電路簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，性能卓越，功能齊全。DSP系統(tǒng)具有較高的計(jì)算與控制能力，利用DSP進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)行運(yùn)算，可以有效抑制或消除各個(gè)功能模塊間相互干擾，提高開(kāi)關(guān)電源輸出電壓的穩(wěn)定性和精度。本文將重點(diǎn)分析和討論利用DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的實(shí)現(xiàn)方法和控制算法。

1 基于DSP控制的實(shí)現(xiàn)方法

DSP系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電源控制電路，是開(kāi)關(guān)電源的控制核心電路，可以有效利用DSP系統(tǒng)的高速性、可編程性、可靠性等特點(diǎn)，結(jié)合相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)特定功能，可為開(kāi)關(guān)電源輸出質(zhì)量好、頻率和幅值可以任意改變的控制信號(hào)。圖1為采用DSP系統(tǒng)的控制電路開(kāi)關(guān)變頻電源基本控制硬件框圖。

圖1 開(kāi)關(guān)變頻電源基本控制硬件框圖

開(kāi)關(guān)電源采用高頻SPWM技術(shù)和普通電壓逆變電路，DSP系統(tǒng)與IGBT功率模塊構(gòu)成全數(shù)字控制電路。輸出的電壓和電感電流經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換成DSP所需要的電平，連接至DSP的A/D單元進(jìn)行模數(shù)變換；控制輸入單元輸入需要的電壓值及頻率值，從而得到逆變電路的基準(zhǔn)電壓。

DSP系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特點(diǎn)算法進(jìn)行相關(guān)計(jì)算后會(huì)產(chǎn)生一定死區(qū)的控制信號(hào)。由于輸出的數(shù)字PWM控制信號(hào)不足以驅(qū)動(dòng)IGBT開(kāi)關(guān)管，需要經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。DSP芯片具有較高的采樣速度和運(yùn)算速度，可以快速地進(jìn)行各種復(fù)雜的運(yùn)算對(duì)電源進(jìn)行控制，可以實(shí)現(xiàn)較高的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)壓精度。為了有效保護(hù)開(kāi)關(guān)電源器件，防止出現(xiàn)過(guò)壓、欠壓、過(guò)載等情況，系統(tǒng)專門設(shè)計(jì)了保護(hù)電路，一旦出現(xiàn)故障，DSP控制系統(tǒng)封鎖PWM脈沖控制信號(hào)，切斷開(kāi)關(guān)電源電壓輸出。

2 開(kāi)關(guān)電源基本控制算法

2.1 PID控制

開(kāi)關(guān)電源的數(shù)字化控制需要進(jìn)行一定的控制算法來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制規(guī)律。數(shù)字開(kāi)關(guān)電源控制最初是借鑒模擬控制原理，通過(guò)數(shù)字化實(shí)現(xiàn)模擬控制信號(hào)。PID算法在數(shù)字控制中應(yīng)用比較廣泛，它具有原理簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、適用面廣、控制參數(shù)相互獨(dú)立、參數(shù)的選定比較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

PID控制是應(yīng)用最廣泛的控制規(guī)律。圖2為常規(guī)PID控制原理圖，系統(tǒng)由PID控制器與被控對(duì)象組成。PID控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值[r（t）]與實(shí)際輸出值[y（t）]構(gòu)成的控制偏差[e（t）]來(lái)計(jì)算：

[e（t）=r（t）-y（t）] （1）

將偏差的比例[P、]積分[I]和微分[D]通過(guò)線性組合構(gòu)成控制量，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行控制。其控制規(guī)律為：

[u（t）=KPe（t）+1TI0te（t）+TDde（t）dt] （2）

或?qū)懗蓚鬟f函數(shù)的形式：

[G（s）=U（s）E（s）=KP1+1TIS+TDS] （3）

式中：[Kp]為比例系數(shù)；[TI]為積分時(shí)間常數(shù)；[TD]為微分時(shí)間常數(shù)。

圖2 PID控制框圖

數(shù)字PID控制是一種采樣控制，它只能根據(jù)采用時(shí)刻的偏差值計(jì)算控制量。因此，連續(xù)域PID控制算法不能直接使用，需要采用離散化方法。數(shù)字PID控制算法又分為位置式PID控制算法和增量式PID控制算法，還有一些微分先行法和帶死區(qū)的PID控制算法等。

2.2 模糊PID控制算法

目前，開(kāi)關(guān)電源的各種應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)電源的動(dòng)態(tài)性能提出了越來(lái)越高的要求，其中電壓超調(diào)與恢復(fù)時(shí)間是重要指標(biāo)。負(fù)載的變化或者輸入電壓的變化引起輸出電壓變化，而輸出電壓值取決于濾波器和控制策略。由于開(kāi)關(guān)變換器為一個(gè)時(shí)變、非線性系統(tǒng)，無(wú)法建立精確的數(shù)字模型。而模糊PID控制算法的優(yōu)點(diǎn)在于不需要建立準(zhǔn)確的變換器數(shù)字模型，非常適合DC?DC變換器的強(qiáng)非線性。自適應(yīng)的模糊控制可以保證控制系統(tǒng)的信號(hào)穩(wěn)定性。

模糊控制器是以誤差量化因子[e]和誤差變化率量化因子[ec]作為輸入，利用模糊控制規(guī)律自整定找出PID控制器三參數(shù)[KP，][KI，][KD]與和之間的模糊關(guān)系。模糊PID控制原理框圖如圖3所示。

圖3 模糊控制原理框圖

取[e]和[ec]為輸入語(yǔ)言變量，每個(gè)語(yǔ)言變量取“大、中、小”三個(gè)詞匯來(lái)描述輸入輸出變量的狀態(tài)。模糊推理的模糊規(guī)則一般形式為：

If [e=Ai]and [ec=Bj]then[Δu=Ci]

其中[Ai，][Bj，][Ci]為其理論上的語(yǔ)言值。

上述規(guī)則可以用一個(gè)模糊關(guān)系矩陣來(lái)描述：

[R=i，jAi×Bj×Ci]

根據(jù)各模糊子集的隸屬度幅值表和各參數(shù)模糊控制規(guī)則，應(yīng)用模糊合成推理設(shè)計(jì)PID參數(shù)的模糊矩陣得到[KP，][KI，][KD]參數(shù)調(diào)整算式如下：

[KP=K′P+ei，ecj×KuP]

[KI=K′I+ei，ecj×KuI] （4）

[KD=K′D+ei，ecj×KuD]

式中：[KP，][KI，][KD]是PID控制參數(shù)，[{e，ec}]是誤差[e]和誤差變化率[ec]對(duì)應(yīng)控制表中的值，它需要查控制表得到。[KuP，][KuI，][KuD]作為修正系統(tǒng)，在控制過(guò)程中，控制系統(tǒng)通過(guò)對(duì)模糊邏輯規(guī)則的結(jié)果處理、查表和運(yùn)算，完成PID參數(shù)的在線自校正。

3 系統(tǒng)硬件及關(guān)鍵點(diǎn)設(shè)計(jì)

3.1 硬件主體

本文設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源主要是將開(kāi)關(guān)電源優(yōu)良特性和DSP系統(tǒng)精細(xì)化控制相結(jié)合。開(kāi)關(guān)電源采用反激式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，包括EMI濾波電路、整流/直流平波電路、控制器、信號(hào)采樣、PWM驅(qū)動(dòng)、鍵盤及顯示部件組成，力求使開(kāi)關(guān)電源具有高效低耗、便攜化、負(fù)載輸出穩(wěn)定、電路保護(hù)可靠、電網(wǎng)寬電壓輸入、電網(wǎng)污染小等特點(diǎn)。圖4為硬件系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)示意圖。

圖4 系統(tǒng)主體設(shè)計(jì)示意圖

3.2 輸出電壓檢測(cè)隔離設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)電源輸出電壓檢測(cè)過(guò)程中對(duì)控制電路的隔離保護(hù)是非常必要的，這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)控制電路的安全工作，而且避免了將輸出電路的噪聲引入控制電路中。電壓檢測(cè)電路與控制電路隔離保護(hù)采用光耦合器進(jìn)行隔離，它由發(fā)光二極管LED、輸出光電二極管PD組成。光耦合器在開(kāi)關(guān)電源的主振回路與輸出采樣之間進(jìn)行電氣隔離，并為電源穩(wěn)壓控制電路提供信號(hào)通路。

3.3 EMI濾波器設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)電源在正常工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生傳導(dǎo)噪聲和輻射噪聲，毫無(wú)疑問(wèn)噪聲主要產(chǎn)生于電源開(kāi)關(guān)過(guò)程。開(kāi)關(guān)過(guò)程中包含了最大的功率以及最大的電壓變化率dV/dt，同時(shí)也包括了最高頻率成分。噪聲的存在將污染電力線路，影響周圍精密電子儀器的運(yùn)行，比如設(shè)計(jì)濾波器。EMI濾波器是一種由電感、電容組成的低通濾波器，它允許直流或者工頻信號(hào)通過(guò)，對(duì)頻率較高的其他信號(hào)有較大的衰減作用。圖5為EMI濾波模型，濾波器的基本結(jié)構(gòu)就是一個(gè)分離的二階LC濾波器，其取值原則就是在最小的體積下可以獲得期望的抑制效果。在濾波器模型中還有一個(gè)額外的高頻LC濾波器；高頻濾波器當(dāng)寄生參數(shù)使得前面的LC濾波器性能變差時(shí)，用來(lái)抑制這些高頻噪聲。

圖5 EMI濾波器模型

3.4 高溫保護(hù)電路

開(kāi)關(guān)電源在設(shè)計(jì)中由于轉(zhuǎn)換效率不同，將部分能量以熱量輻射。溫度升高將影響系統(tǒng)正常工作甚至產(chǎn)生人身危險(xiǎn)，為了保證系統(tǒng)安全，開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)溫度需要實(shí)時(shí)監(jiān)控。圖6為溫度采集電路部分電路圖。當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到溫度過(guò)高時(shí)，控制模塊立即關(guān)斷開(kāi)關(guān)電源輸出，待系統(tǒng)溫度達(dá)到工作溫度范圍后開(kāi)始繼續(xù)工作。

圖6 溫度采集電路

4 開(kāi)關(guān)電源性能分析

本文采用反激式開(kāi)關(guān)電源和模糊PID控制算法進(jìn)行仿真。反激式開(kāi)關(guān)電源的等效模型傳遞函數(shù)為：

[U（S）d（s）=K1s+K2B1s2+B2s+B3] （5）

式中：[K1，][K2，][B1，][B2，][B3]為系統(tǒng)比例系數(shù)，由開(kāi)關(guān)電源電器元件參數(shù)決定。

模糊PID控制器由系統(tǒng)誤差[e]和誤差變化率[ec]為輸入，通過(guò)不同時(shí)刻的[e]和[ec]值，利用模糊控制規(guī)則在線對(duì)PID控制器參數(shù)[KP，][KI，][KD]參數(shù)進(jìn)行修改。模糊PID控制系統(tǒng)組成如圖7，圖8所示，階躍響應(yīng)曲線如圖9所示。

圖7 模糊控制PID控制系統(tǒng)組成

圖8 誤差[e]和誤差變化率[ec]的隸屬函數(shù)

本設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源把DSP完美融入到開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)中，充分利用了DSP系統(tǒng)快速運(yùn)算能力，采用模糊控制算法使開(kāi)關(guān)電源控制智能化，電源快速達(dá)到穩(wěn)定輸出，提高了抗負(fù)載擾動(dòng)能力。

圖9 系統(tǒng)階躍響應(yīng)

5 結(jié) 論

本系統(tǒng)將DSP作為開(kāi)關(guān)電源控制單元，應(yīng)用模糊PID控制算法，使開(kāi)關(guān)電源和DSP系統(tǒng)完美配合工作。利用了DSP快速處理能力特點(diǎn)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)電源PWM控制信號(hào)，對(duì)開(kāi)關(guān)電源輸出進(jìn)行精確控制，提高了開(kāi)關(guān)電源輸出精度和轉(zhuǎn)換效率，使開(kāi)關(guān)電源控制實(shí)現(xiàn)智能化；能夠按照負(fù)載情況進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，使電源達(dá)到快速穩(wěn)定輸出；同時(shí)利用DSP資源設(shè)計(jì)完成開(kāi)關(guān)電源顯控單元及保護(hù)模塊，提高了開(kāi)關(guān)電源操作性和安全性。

參考文獻(xiàn)

[1] LENK R.實(shí)用開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)[M].北京：人民郵電出版社，2006.

[2] 張占松，蔡宣三.開(kāi)關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，1998.

[3] 趙同賀，劉軍.開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)技術(shù)與應(yīng)用實(shí)例[M].北京：人民郵電出版社，2007.

[4] 許邦建，唐濤.DSP處理器算法概論[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2012.

開(kāi)關(guān)電源原理及設(shè)計(jì)范文第4篇

關(guān)鍵詞 繼電保護(hù)；開(kāi)關(guān)電源；電源故障；改進(jìn)后的電源

中圖分類號(hào)TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）79-0152-02

1 研究繼電保護(hù)裝置的必要性

隨著科技的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的繼電保護(hù)裝置也在不斷的發(fā)展，尤其是對(duì)于其可靠性的研究則越發(fā)重視。繼電保護(hù)裝置是保護(hù)電力系統(tǒng)安全、正常、可靠運(yùn)行的重要裝置，如果繼電保護(hù)裝置發(fā)生故障，將會(huì)直接影響電網(wǎng)的安全可靠性，許多大型停電事故都是由于連鎖故障造成的，尤其是繼電保護(hù)裝置故障引發(fā)的電網(wǎng)故障所占比例較高。國(guó)外大型停電事故，如2003年的英國(guó)倫敦大停電、2003年8月美國(guó)、加拿大停電事故；國(guó)內(nèi)停電事故，如2007年國(guó)家電網(wǎng)公司的繼電保護(hù)裝置故障。據(jù)統(tǒng)計(jì)大約有75%的大型停電事故與繼電保護(hù)操作不當(dāng)有關(guān)，這表明繼電保護(hù)系統(tǒng)故障所造成的危害不能小視。

繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)電源是主要功能模塊，在確保輸出電壓穩(wěn)定的前提下，利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)用來(lái)掌控繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)的時(shí)間問(wèn)題。因此，要保持繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)電源性能良好，這樣才能進(jìn)一步提高機(jī)電保護(hù)裝置的安全可靠。繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)電源是主要功能模塊，在確保輸出電壓穩(wěn)定的前提下，利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)用來(lái)掌控繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)的時(shí)間問(wèn)題。因此，要保持繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)電源性能良好，這樣才能進(jìn)一步提高機(jī)電保護(hù)裝置的安全可靠。

2 繼電保護(hù)隱蔽故障

根據(jù)許多資料表明，繼電保護(hù)的隱蔽故障是許多大型停電事故的罪魁禍?zhǔn)?。隱蔽故障在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)并不會(huì)對(duì)其造成影響，但當(dāng)系統(tǒng)某些部分發(fā)生改變時(shí)，故障就會(huì)一觸即發(fā)，導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。隱蔽故障主要就是因其隱蔽性，不容易被發(fā)現(xiàn)，因此故障發(fā)生時(shí)不能及時(shí)阻止。即使繼電器正確排除故障，但隱蔽故障就像一顆定時(shí)炸彈一樣，往往就會(huì)導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作，從而釀成大型事故。

3 開(kāi)關(guān)電源工作原理

開(kāi)關(guān)電源主要是使用半導(dǎo)體功率器作為開(kāi)關(guān)，使電源形態(tài)發(fā)生改變，同時(shí)保持其穩(wěn)定輸出，采用閉環(huán)控制，并具有保護(hù)環(huán)節(jié)的模塊。開(kāi)關(guān)電源的主要工作原理是將高壓交流電通過(guò)整流和調(diào)制的方式，轉(zhuǎn)變成適合繼電保護(hù)裝置的低壓直流電。壓交流電的具體變換順序是：通過(guò)濾波、整流、降壓等一系列措施，從高壓交流電——高壓直流電——高壓脈動(dòng)直流——轉(zhuǎn)變最終適用的低壓直流電。

4 故障現(xiàn)象分析

設(shè)計(jì)繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)電源要考慮到許多因素，如時(shí)序和保護(hù)，這樣才能滿足其多功能要求。設(shè)計(jì)時(shí)需要承擔(dān)故障風(fēng)險(xiǎn)，再加之其需要的工作條件較為苛刻，影響繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)電源正常、安全的運(yùn)行，因此繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)電源因設(shè)計(jì)缺陷造成的故障屢見(jiàn)不鮮。

4.1 輸入電源波動(dòng)，開(kāi)關(guān)電源停止工作

4.1.1 故障表現(xiàn)

故障具體表現(xiàn)可以通過(guò)輸入電壓和輸出電壓的變化來(lái)觀察。輸入電壓在產(chǎn)生瞬時(shí)故障時(shí)恢復(fù)正常后，繼電保護(hù)開(kāi)關(guān)電源會(huì)停止工作，輸出電壓卻一直未見(jiàn)，而且不能自動(dòng)斷電。由繼電保護(hù)試驗(yàn)儀控制并記錄輸入電壓和輸出電壓的一系列變化，并控制輸入電壓中斷的時(shí)間?？赏ㄟ^(guò)便攜式波形記錄儀進(jìn)行記錄。在繼電保護(hù)試驗(yàn)儀控制輸入電壓中斷的時(shí)間長(zhǎng)短中，我們可以發(fā)現(xiàn)：輸入電源恢復(fù)正常的時(shí)間共耗費(fèi)了100ms～200ms左右，開(kāi)關(guān)電源并沒(méi)有跟輸入電壓一起恢復(fù)正常；在輸入電壓中斷約250ms以后恢復(fù)，但輸出電壓+5V、+24V卻消失；輸入電壓短暫中斷70ms以內(nèi)會(huì)恢復(fù)正常，而+5V、+24V輸入電壓并未消失，而且沒(méi)有影響開(kāi)關(guān)電源的正常工作。

4.1.2 故障分析

開(kāi)關(guān)電源的正常啟動(dòng)邏輯和輸出電壓保護(hù)邏輯是故障表現(xiàn)的直接原因。故障發(fā)生后，往往是由于此開(kāi)關(guān)電源出現(xiàn)輸出電壓欠壓保護(hù)邏輯。開(kāi)關(guān)電源的邏輯混亂造成了故障的發(fā)生，因此就要更改邏輯。電源欠壓保護(hù)的誤動(dòng)作是由于輸入電壓快速通斷造成的，這種誤動(dòng)作主要是延時(shí)電路沒(méi)有按時(shí)復(fù)位，忽略了電壓的變化，使得通電時(shí)的假欠壓信號(hào)未能及時(shí)屏蔽。

4.1.3 解決措施

解決故障要根據(jù)輸入電壓的變化來(lái)采取措施。在保護(hù)環(huán)節(jié)增加輸入電壓和電子開(kāi)關(guān)，起到檢測(cè)和閉合的作用。根據(jù)開(kāi)關(guān)閉合后的輸入電壓情況判定，輸入電壓數(shù)值升到定值后，那么延時(shí)電路開(kāi)始重新延時(shí)，這樣在重新啟動(dòng)時(shí)的假欠壓信號(hào)就可以順利屏蔽，這樣也可以徹底解決故障。

4.2 啟動(dòng)電流過(guò)大，導(dǎo)致電源承載過(guò)大

4.2.1 故障表現(xiàn)

根據(jù)電源模塊的正常工作狀況看，故障下的輸入電流很容易“不夠正?！?，隨著輸入電壓的逐漸增大而迅速“膨脹”，導(dǎo)致電源承載電流過(guò)大。

4.2.2 故障分析

根據(jù)故障的表現(xiàn)，可以看出輸入電流的電流激增是一種必然，從而導(dǎo)致電源過(guò)載。在電源啟動(dòng)時(shí)，輸出回路的功率會(huì)猛增，許多設(shè)計(jì)就沒(méi)有充分考慮大功率問(wèn)題，因此在啟動(dòng)時(shí)的電壓和猛增的功率形成鮮明對(duì)比，并且瞬態(tài)電流猛增，導(dǎo)致電源過(guò)載。

4.2.3 解決措施

在設(shè)計(jì)中要充分考慮到功率問(wèn)題，以更好的配合開(kāi)關(guān)電源的工作。開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)功率要保持一定的值，如果要減少啟動(dòng)時(shí)的電流值，也可以增加啟動(dòng)電壓的值。增加啟動(dòng)電壓之后，可以發(fā)現(xiàn)啟動(dòng)電流的值會(huì)有所減少，亦不會(huì)對(duì)電源造成沖擊。

5 結(jié)論

由此可見(jiàn)，開(kāi)關(guān)電源在設(shè)計(jì)時(shí)要注意各種細(xì)節(jié)和各個(gè)環(huán)節(jié)，要注意電能變換、輸出電壓和電源的保護(hù)功能，這些都是開(kāi)關(guān)電源中的重要環(huán)節(jié)，緊密相連。正所謂“牽一發(fā)而動(dòng)全身“，某一個(gè)環(huán)節(jié)出了差錯(cuò)，開(kāi)關(guān)電源的工作就會(huì)受到影響。在設(shè)計(jì)之前要充分考慮到電源啟動(dòng)功率和啟動(dòng)電壓?jiǎn)栴}，在功率一定的情況下，提高啟動(dòng)電壓，這樣就可以避免電流徒增。由于電力系統(tǒng)的供電范圍越發(fā)廣泛，對(duì)于繼電保護(hù)裝置的可靠性研究必須要日益重視起來(lái)。

參考文獻(xiàn)

[1]沈曉凡，舒治淮，劉軍，等.2007年國(guó)家電網(wǎng)公司繼電保護(hù)裝置運(yùn)行情況[J].電網(wǎng)技術(shù)，2008，32（16）：9-12.

[2]徐敏銳，吳在軍.繼電保護(hù)用開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)[J].江蘇電機(jī)工程，2004（6）.

開(kāi)關(guān)電源原理及設(shè)計(jì)范文第5篇

【關(guān)鍵詞】高頻開(kāi)關(guān)電源 節(jié)能技術(shù) 發(fā)展 應(yīng)用

高頻開(kāi)關(guān)電源節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用措施在多樣化的電源系統(tǒng)中占據(jù)核心地位。譬如大型電解電鍍電源，由于其重量及體積上的特殊性，促使高頻開(kāi)關(guān)電源節(jié)能技術(shù)在實(shí)際電源應(yīng)用過(guò)程中的利用效率得到提升，此外還能對(duì)成本投入進(jìn)行控制。

1 開(kāi)關(guān)電源技術(shù)發(fā)展

1.1 高頻化發(fā)展方向

經(jīng)由理論分析及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，電器產(chǎn)品的體積重量與其供電頻率的平方根成反比。若對(duì)電源頻率進(jìn)行調(diào)整，從50Hz提升至20kHz之后，用電設(shè)備在質(zhì)量及體積上出現(xiàn)下降，并達(dá)到工頻設(shè)計(jì)數(shù)值的5%-10%左右，在材料節(jié)省方面可以達(dá)到九成甚至更多，而電能節(jié)省方面則可以節(jié)省三成或更多。隨電子工藝技術(shù)的飛躍發(fā)展，電子功率器件已實(shí)現(xiàn)高頻模塊化，大功率開(kāi)關(guān)電源成本顯著降低，體現(xiàn)了高技術(shù)含量及實(shí)用性推廣價(jià)值。

1.2 模塊化發(fā)展方向

高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)的模塊化主要就是指功率器件以及電源單元等方面的模塊化。近幾年，大多數(shù)公司認(rèn)為開(kāi)關(guān)功率器件把驅(qū)動(dòng)電路和過(guò)流保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、欠壓保護(hù)等多種保護(hù)集成在同一模塊內(nèi)，從而真正意義上實(shí)現(xiàn)“智能化”功率模塊。模塊化設(shè)計(jì)促使不同元器件間不再使用傳統(tǒng)意義上的引線連接，從而有效降低寄生電感及電容因?yàn)轭l率提升對(duì)其產(chǎn)生的影響，此外通過(guò)合理化、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾?、熱及機(jī)械層面的優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，從而全面提升系統(tǒng)可靠性。

1.3 數(shù)字化發(fā)展方向

由于數(shù)字式電路及信號(hào)所展現(xiàn)的重要性不斷增加，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)隨著發(fā)展也不斷趨向承受成熟，相對(duì)模擬信號(hào)展現(xiàn)出非常多的優(yōu)勢(shì)，如實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)處理控制措施、減少雜散信號(hào)的干擾作用，從而促使自診斷等新型技術(shù)的植入。所以數(shù)字化技術(shù)在智能化高頻開(kāi)關(guān)電源中往往是經(jīng)由計(jì)算機(jī)完成控制行為，并展現(xiàn)出非常重要的使用意義。

2 高頻開(kāi)關(guān)電源工作原理、構(gòu)成及在火電廠的應(yīng)用

2.1 高頻開(kāi)關(guān)電源工作原理

目前狀態(tài)下的高頻電源，在其運(yùn)作過(guò)程中往往經(jīng)由三相交流電在濾波或整流的作用下，產(chǎn)生530V左右的直流電壓，另外在全橋逆變作用之下獲得到20kHz左右的交變電流，之后由于高頻變壓器升壓整流措施實(shí)現(xiàn)高頻高壓脈動(dòng)直流的傳輸行為。當(dāng)前狀態(tài)下的電除塵器高頻電源是利用高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)而形成的逆變式電源，此外供電電源往往通過(guò)系列性窄脈沖產(chǎn)生，實(shí)際控制措施存在多樣化，并且基于電除塵器運(yùn)作情況選擇合適性電壓波形，全面提升供電效率實(shí)現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。

2.2 高頻開(kāi)關(guān)電源主要構(gòu)成

當(dāng)前狀態(tài)下的高頻電源的結(jié)構(gòu)組成主要包括低壓配電系統(tǒng)、全橋逆變器、大功率高頻高壓變壓器以及控制電路等等。高頻開(kāi)關(guān)電源實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，高頻電源中的低壓配電系統(tǒng)往往安置于高頻電源配電盤之中的電氣箱，除卻高頻電源具備的供電作用不談，可以針對(duì)性完善集成作用下的高頻電源內(nèi)部加入、振打及風(fēng)機(jī)組成中的供電作用，另外若設(shè)備出現(xiàn)嚴(yán)重故障后，進(jìn)行斷電保護(hù)措施。全橋逆變器中存在的逆變電路，是由全橋串聯(lián)諧振逆變器構(gòu)建，在濾波及整流電路作用下構(gòu)建530V左右的直流電流，并通過(guò)逆變措施，讓其成為20kHz左右的高頻交流電，并傳輸?shù)礁哳l高壓變壓器之中。油浸設(shè)計(jì)措施之下的大功率高頻高壓變壓器，是高頻電源中具備重要意義的組成部分之一，經(jīng)由逆變電路實(shí)現(xiàn)高頻交流電升壓，經(jīng)由整流后，形成高頻高壓脈沖直流并向除塵器傳輸?？刂齐娐吩跇?gòu)成上主要包含電源電路、驅(qū)動(dòng)電路以及DSP控制電路。

2.3 高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用

譬如佛山某垃圾焚燒電廠現(xiàn)存的四套雙室四電場(chǎng)電除塵器，實(shí)際有效通流面積達(dá)到230m2，而j極線主要指的是新RS管狀芒刺，其中電源配置了高壓硅整流變壓器，控制運(yùn)行機(jī)理是：交流電源經(jīng)過(guò)升壓變壓器升壓后，經(jīng)全波整流形成直流再輸送至電場(chǎng)。通過(guò)針對(duì)性的改造，四套除塵器已經(jīng)都改造成為高頻電源，其除塵效率有顯著提高及能耗大為減少。通過(guò)節(jié)能減排的有效改進(jìn)措施，促使電除塵改造能夠在高頻開(kāi)關(guān)技術(shù)中發(fā)揮重要作用，改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)社會(huì)效益也很顯著，并且也提升了企業(yè)綠源形象。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，應(yīng)用高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)能夠幫助當(dāng)前火電廠的整體耗能及廢氣排放得到有效控制，從而全面提升整體工廠工作效率，并且在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本的有效降低，促使其在市場(chǎng)中具備足夠的地位。當(dāng)前，高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)在電鍍、電解、電加工、浮充、電力合閘等領(lǐng)域應(yīng)用同樣得到了廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭昕昕，肖嵐，劉新天，何耀，曾國(guó)建.兩級(jí)寬輸入開(kāi)關(guān)電源占空比振蕩的幾何分析[J].電氣傳動(dòng)，2016（05）：199-203.