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直流电源简介

发布时间:2015-10-13 16:33:20    浏览次数:1257

直流电源,是维持电路中形成稳恒电流的装置。

简介

直流电源(DC power)有正、负两个电极,正极的电位高,负极的电位低,当两个电极与电路连通后,能够使电路两端之间维持恒定的电位差,从而在外电路中形成由正极到负极的电流。直流电源单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流,而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而形成稳恒的水流。与此类似,单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流,而借助于直流电源,就可以利用非静电作用(简称为“非静电力”)使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处,以维持两个电极之间的电位差,从而形成稳恒的电流。因此,直流电源是一种能量转换装置,它把其他形式的能量转换为电能供给电路,以维持电流的稳恒流动。

直流电源中的非静电力是由负极指向正极的。当直流电源与外电路接通后,在电源外部(外电路),由于电场力的推动,形成由正极到负极的电流。而在电源内部(内电路),非静电力的作用则使电流由负极流到正极,从而使电荷的流动形成闭合的循环。

表现电源本身的一个重要特征量是电源的电动势,它等于单位正电荷从负极通过电源内部移到正极时非静电力所作的功。当电源给电路提供能量时,所供给的功率P等于电源的电动势E与电流I两者的乘积,P=E I。电源的另一个特征量是它的内电阻(简称内阻)R0,当通过电源的电流为I时,电源内部损耗的热功率(即单位时间内产生的焦耳热)等于R0I。

当电源的正、负两极没有连通时,电源处于断路(开路)状态,这时电源两电极之间的电位差在量值上即等于电源的电动势。在断路状态下,不发生非电能与电能的相互转换。当把负载电阻接到电源的两极上以构成闭合回路时,通过电源内部的电流从负极流到正极,这时,电源所提供的功率E I等于输送到外电路的功率U I(U是电源正极与负极之间的电位差)与内电阻中损耗的热功率R0I之和,E I=U IR0I。于是,当电源向负载电阻提供功率时,电源两极间的电位差U=E-R0I。

当用另一个电动势较大的电源接到电动势较小的电源上,正极接正极,负极接负极(例如用直流发电机对蓄电池组充电)时,在电动势较小的电源内部,电流是从它的正极流到负极的,这时,外界向电源输入电功率U I,它等于电源中单位时间内储存的能量E I与内电阻中损耗的热功率R0I之和,U I=E IR0I。于是,当外界向电源输入功率时,外界加到电源两极之间的电压应为U=ER0I。

当电源的内电阻可以忽略不计时,可以认为电源的电动势在量值上近似地等于电源两极间的电位差或电压。

为了取得较高的直流电压,常将直流电源串联使用,这时总电动势为各电源的电动势之和,总内阻也为各电源内电阻之和。由于内阻增大,一般只能用于所需电流强度较小的电路。为了取得较大的电流强度,可以将等电动势的直流电源并联使用,这时总电动势即为单个电源的电动势,总内阻为各电源内电阻的并联值。

直流电源的类型很多,不同类型的直流电源中,非静电力的性质不同,能量转换的过程也不同。在化学电池(例如干电池、蓄电池等)中,非静电力是与离子的溶解和沉积过程相联系的化学作用,化学电池放电时,化学能转化为电能和焦耳热在温差电源(例如金属温差电偶、半导体温差电偶)中,非静电力是与温度差和电子的浓度差相联系的扩散作用,温差电源向外电路提供功率时,热能部分地转化为电能。在直流发电机中,非静电力是电磁感应作用,直流发电机供电时,机械能转化为电能与焦耳热。在光电池中,非静电力是光生伏打效应的作用,光电池供电时,光能转化为电能和焦耳热。

GZD、GZD(W)型可控硅高频开关直流电源系统

原理分析

直流电源的基本工作原理.

当市电经过输入开关接通变压器将市电电压转换成所设计的电压后,进入了预稳压电路,预稳压电路是对所要的输出电压进行初步稳压,其目的是降低大功率调整管的输入与输出之间的管压降,减少大功率调整管的功耗,提高直流电源的工作效率,预稳压电源一般由可控硅无级移相调整式用继电器切换变压器输出的抽头进行稳压。经过预稳压电源和滤波器

①后得到的电压基本稳定纹波相对较小的直流电经过在控制电路的控制的大功率调整管进行精确快速的问顶压后将得到稳压精度和性能符合标准的直流电压再经过滤波器②进行滤波后既得到我的所需要的输出直流电为了得到我的所需要的输出电压值或稳流电流值,我们还需要对输出的电压值和电流值进行取样检测并将其传送到控制/保护电路,控制/保护电路将检测到的输出电压值钱和电流值与电压/电流设定电路所设定的值进行比较分析后驱动预稳压电路和大功率调整管使直流稳压电源能输出我们所设定的电压和电流值,同时当控制/保护电路检测到异常的电压或电流值等情况下将启动保护电路使直流电源进入保护状态。


稳压电流的性能指标及测试方法

直流电源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-P≤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:AC220V±10% 50Hz±5Hz ,输出的纹波与噪声:Cv≤1mvrms CC≤5mARms

4、选用要点

1) 220V和110V直流系统应采用蓄电池组。48V及以下的直流系统,可采用蓄电池组,也可采用由220V或110V蓄电池组供电的电力用直流电源变换器(DC/DC变换器)。

2)供电距离较远的辅助车间,当需要直流电源时,宜独立设置直流系统。

3)蓄电池组正常应以浮充电方式运行。

4) 铅酸蓄电池组不宜设置端电池;镉镍碱性蓄电池组宜减少端电池的个数。

5) 直流系统标称电压

(1)专供控制负荷的直流系统宜采用110V。

(2)专供动力负荷的直流系统宜采用220V。

(3)控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统宜采用220V。

6)充电装置

(1)应满足蓄电池组的充电和浮充电要求。

(2)应为长期连续工作制。

(3)充电装置应具有稳压、稳流及限流性能。

(4)应具有自动和手动浮充电、均衡充电和稳流、限流充电等功能。

(5)充电装置的交流电源输入宜为三相制,额定频率为50Hz,额定电压为380(1±10%)V。小容量充电装置的交流电源输入电压可采用单相220(1±l0%)V。

(6)l组蓄电池配置1套充电装置的直流系统,充电装置的交流电源宜设2个回路,运行中l回路工作,另1回路备用。当工作电源故障时,应自动切换到备用电源。

7)蓄电池容量选择条件

(1)应满足全厂(所)事故全停电时间内的放电容量;

(2)应满足事故初期(Imin)直流电动机启动电流和其他冲击负荷电流的放电容量;

(3)应满足蓄电池组持续放电时间内随机(5s)冲击负荷电流的放电容量;

(4)应以最严重的事故放电阶段,计算直流母线电压水平。

分类介绍

分布式直流电源

一、产品简介

分布式直流电源装置是一种新型的直流电源设备,主要应用于小型开关站和用户末端,为二次控制线路(如微机保护等智能终端及指示灯、模拟指示器等)提供可靠的不间断工作电源,避免交流失电时导致微机保护失去保护作用,解决因操作过电压及谐波等因素使UPS失效从而导致微机保护失效的问题。同时还可为符合装置功率要求的一次开关设备(弹簧机构真空断路器、永磁机构真空断路器、电动负荷开关等)提供直流操作电源。 JRXQF系列嵌入式直流电源装置具有市电输入和PT输入两种方式,输出方式从DC220V至DC24V各种规格,可以满足各种使用场合。装置最大输出功率可达600W,可以满足不同负载的需求。 JRXQF系列嵌分布式直流电源装置体积小,安装接线方便,适合分散安装于各种型号的开关设备内。使之比一般直流屏系统更可靠,更经济(对小型用户终端更明显),又节省占地空间,降低线路损耗及安装工程量,且维护方便,为电力系统供电可靠性提供新的选择方案。

嵌入式直流电源装置采用高频电源技术,蓄电池采用自动充电管理模块进行维护,大大延长蓄电池的使用寿命,使得装置运行更加安全可靠。装置具备通讯、报警功能,可以方便地实现无人值守的远程自动化管理。 二、应用范围

JRXQF系列嵌入分布式直流电源装置主要应用于各种型号的开关设备内,为主开关(断路器、负荷开关等)和二次保护装置提供可靠的直流操作电源。

三、技术参数

1、使用环境条件:工组环境温度:-10℃~+45℃;最大月平均相对湿度:≤90%;最大日平均相对湿度:≤95%;海拔高度:不大于2000米;工作环境条件:无导电微粒尘埃,无腐蚀金属和破坏绝缘的化学物质,使用地点应具有防御雨、雪、风、沙的设施,周围不允许充满水蒸气或有较严重的霉菌存在。

2、输入电源:交流输入电压:85~265VAC;频率:50Hz±10%;波形:正弦波,波形畸变<5%;功率要求:单台不小于150VA。

3、输出功率及功耗 (1)连续运行功率: 连续运行:≤100W,可满足微机保护装置、指示灯、模拟指示器供电需要;由电池供电时,根据电池容量及负载参数可长达8~24小时。 短时运行功率:≤200W,20S,可满足VS1、VD4、ZN21等大多数10KV系统弹操机构断路器,电动负荷开关储能供电需要。 瞬时运行功率:≤600W,100ms,可满足VS1、VD4、ZN21等大多数10KV系统弹操机构断路器及负荷开关分合闸供电需要;由电池后备供电时,可操作20次以上。 (2)功率消耗:装置本身消耗的功率不大于8W。

4、蓄电池的充放电装置外接2节12V蓄电池,当装置交流供电停电后,保证直流供电正常连续,具体备用时间由蓄电池容量和负载大小决定,当蓄电池放电至过欠压时,装置发出报警信号,并为保护蓄电池自动停止直流输出;当交流供电正常时,装置自动恢复直流供电并在72小时之内可将蓄电池重新充满。

5、通信速率及规约:通信速率 9600bps ;规约采用MODBUS通信规约。

6、符合的相关标准:绝缘性能符合GB/T14598.3-93的有关标准;对电压突降适应能力符合GB/T17626.11-1999的规定。电磁兼容性能:—对静电放电的不敏感性符合GB/T15153.1-1998的3级规定;—对工频磁场干扰的不敏感性符合GB/T15153.1-1998的3级规定; —对快速瞬变脉冲群干扰的不敏感性符合GB/T17626.4-1998的3级规定;—对高频干扰的不敏感性符合DL/T721-2000的规定; —对浪涌干扰的不敏感性符合DL/T721-2000的规定。

四、产品特点

1、分散安装,节省占地面积、降低造价,根据嵌入式的设计思想,JRXQF系列嵌入式直流电源装置直接安装在智能开关柜的仪表箱内(或户外装置的电动操作箱内),可节省直流屏的占地面积。因电源在开关柜内,可减少电缆的使用量,节约一次设备投资及电缆施工工作量;在总台数不多时,其总价低于直流屏系统,可降低工程总造价;同时在运行时可减少线损,减少备件,节约运行成本。

2、嵌入式供电方式,可靠性极大提高采用嵌入式的供电方式,当某一回路发生故障时,其它回路的电源装置不受影响,避免出现一点故障全站无操作电源,与集中供电的直流屏相比,其总体可靠性得以极大提高。 3、 多种输入输出方式,适用范围广JRXQF系列能根据客户的需求提供直流220V,110V,48V,24V输出,交流输入范围为85~265V,灵活适用于PT及市电供电。

4、 智能化管理维护,智能化高频电源技术,自监测、自诊断,可当地显示、报警,也可联网通信,实现无人值守的自动化远程管理。内置蓄电池自动充电管理模块,自动对电池进行智能化均浮充管理,大大延迟蓄电池的寿命,使运行更加可靠和安全。

五、产品功能

1、产品基本功能

(1)装置能量的转换 本装置在有外电情况下,提供能量给电池充电,并同时提供能量给长期运行的负载;在储能及分合闸操作时,更多的负载能量需求由电池提供。 在交流输入失电时,由电池提供全部能量给输出。

(2)自动管理 本装置利用单片机对蓄电池进行智能充放电管理,有定时自动均充、自动转浮充功能。随时对装置进行自检,并提供装置本体的蜂鸣器报警及外部报警信号接点输出,并可与上位机通信,可用于有人、无人值守的配电系统。 本装置自动检测装置内部温度,在测得内部温度过高时自动开启风扇进行散热,保护内部器件,温度回落后自动关闭风扇,降低功耗。

(3)信号输出 本装置带有一个继电器常闭输出接口,当装置有电时,此信号输出与内部蜂鸣器告警信号同步。如整个装置无电,比如装置损坏或者将交流输入开关断开,将闭合发出告警信号。用户可在信号输出回路加消音回路。

(4)告警功能 装置内部本身带有一个小蜂鸣器,有以下几种情况将会发出告警信号:当装置在交流输入突然掉电或输入功率不足的情况下,几十秒以后,装置将会发出告警,提醒用户发生交流失电的情况,可通过“循环/停止”按键将告警信号进行复归或者当交流输入恢复时自动复归;若电池电压低于一定的电压值时,装置会发出告警信号,提醒用户电池电压过低,可通过“循环/停止”键将告警信号进行复归或者当交流输入正常后对电池充电大于告警点后自动消除;电池电压过低到一定时间后切断整个装置(包括直流输出),以避免电池过放电,但蜂鸣器、告警灯仍会继续告警,干接点提供告警信号,在外电恢复后电源装置自动投入运行。当负载有短路或负载过大或者装置本身出现故障也会发出告警,此信号不可复归,,提示用户将装置关闭进行负载电路检查,如负载电路无短路或负载功率太大的情况,则可能是装置本身出现故障。


壁挂直流电源

概述

壁挂直流电源智能集成小系统是我公司专为小容量系统而设计;适合小型开关站、小型用户变电站及小型10KV变电站系统采用一体化设计思想,由整流模块、监控模块、降压单元、配电单元和电池安装箱构成;具有体积小、结构简单、独立构成系统等特点;监控模块采用LCD汉字菜单显示,对系统监控和电池自动化管理功能完善,具有与自动化系统连接四遥接口,提供RS232和RS485两种通讯接口选择,提供RTU、CDT、MODBUS三种通讯规约选择。

壁挂直流电源系统功能特点 ?

适合构成40AH以下的系统。 ?

模块、监控单元和降压单元均采用带电插拔结构,安装、维护方便。 ?

可安装3个2.2A/220V自冷模块。 ?

降压单元具有自动硅链降压功能,最大电流2A. ?

监控器采用LCD显示,汉字菜单,按键操作,可实现系统参数设置、系统工作参数显示、系统故障指示和系统校准。 ?

监控器具有对电池自动管理的功能。 ?

提供RS232和RS485两种通讯接口选择,提供RTU、CDT、MODBUS三种通讯规约选择,可与电站自动化系统连接。 ?

监控器实现电池电压、控母电压,控母电流、电池充放电电流、模块状态检测。

监控器实现母线绝缘监测功能,显示正负母线绝缘阻值. ?

配电单元提供2路交流输入(可选择一路PT供电)、多路馈电输出。 ?

PT供电时系统自动限制输出功率。

直流电源的组成

通信直流电源是一个复杂的系统,目力通信直流电源均采用-48V的高频开关直流电源,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。


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。

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。

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。

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