开关电源的设计与实现十篇

开关电源的设计与实现篇1

【关键词】全桥变换；PWM；软开关；零电压关断；零电流开通；UCC3895；开关频率

随着现代工业的发展，大气污染已经严重影响到生态环境和人们的身体健康，因此，烟气的净化越来越受到人们的关注。静电除尘器以其高效、节能、功耗低等特点，广泛应用于冶金、电力、化工等各个领域，它采用高压直流电源控制技术，目前主要有传统SCR工频电源和和高频SIR电源，由于传统的SCR电源采用工频移相交流调压的控制原理，其优点为：控制原理简单；设备经过多年的改进，目前绝大部分采用计算机（单片机）控制，成本低廉；但由于控制原理的局限性，使得SCR电源具有效率低、耗电、因工作在工频50Hz，使得变压器体积大，重量大，吊装施工较复杂、交流移相控制，使得电网测谐波严重。采用两相供电，对电网来说是不均衡负载、由于采用交流移相调压，使得输出高压波形比较单一，对高浓度粉尘，高比电阻粉尘等工况的适应性比较差及除尘效果差等缺点。

上述原因成为SCR电源供电性能进一步提高的瓶颈。另外在变压器的制作过程供由于采用高频信号，传统绕线方式容易产生电抗和绝缘问题，使磁芯发热，容易产生谐波导致整流电路烧毁。本文采用高频开关技术与印制电路板变压器技术相结合的方案，在对高频高压开关电源的稳定性上起到一个明显的效果.系统采用的硬件电路控制芯片UCC3895是一款移相PWM控制器，它可对全桥开关的相位进行移相控制，实现全桥功率级固定频率脉宽调制功能。它允许恒定频率脉冲宽度调制与谐振零电压开关，在高频率下提供较高的工作效率，还包含有电压模式和电流模式下的控制器。采用升压变压器采用的是PCB线圈绕组结构，在U形磁芯上绕铜线绕组，作为变压器的初级线圈，接入由全桥变换电路输出的500伏、50千赫兹的原边电压，将PCB线圈绕组板和有机玻璃板交替叠加，放在磁芯正中，作为升压变压器次级线圈，每块PCB板的线圈输出接全桥整流电路，将升压后的交流电整流为无干扰的直流电，将每块PCB板串联起来，总的输出电压为各块PCB上的电压值之和。

1.高频高压开关电源控制系统设计

1.1 电源控制系统结构图

图一为高频高压开关电源内部结构图。控制板主输入电路5从外部引进380伏三相电压，经三相开关和交流接触器后，通过三相整流器整流成500伏的直流电压，经全桥变换电路升频为50千赫兹的500V高频交流电压后，送至升压变压器的原边，作为升压变压器的输入电压；升压变压器再将500伏50千赫兹的交流电压升压为70千伏的高压电，最后由升压变压器内的全桥整流电路整流为直流电输出，给工业设备供电；开关电源变压模块将220伏交流电压整流为低压的直流点供给电路芯片用电；脉宽调制电路的UCC3895控制芯片输出控制信号，通过栅极全桥驱动电路给全桥变换电路提供驱动信号；UCC3895芯片还可从升压变压器输出电压中通过电压取样电路和电流取样电路采样，通过负反馈来控制全桥变换电路7输出波形的占空比，从而达到控制输出功率的目的。

1.1.1 死区时间设置

如图二所示，占空比是指开关导通时间Ton和关断时间Toff之间的关系，即：δ=Ton/T

确定最大占空比，要根据采用的电路形式，对于桥式逆变电路，为防止桥臂上下两只管子直通，要留有一段固定的死区时间r，这样就确定了最大占空比max，即：

max=（T-t）/T=（Tc-2t）/Tc

1.1.2 PWM脉宽调制技术（如图三、四所示）

1.2 高频变压器的设计

升压变压器（图五）是一种油浸风冷变压器，由U形磁芯、有机玻璃板、次级线圈PCB板线圈绕组和初级线圈铜线绕组组成，两幅U形磁芯为变压器提供感应磁场，初级线圈铜线绕组是初级线圈，输入是经全桥变换电路整流后的500伏50千赫兹的高频交流电压，次级线圈PCB板线圈绕组是次级线圈，输出为升压后的高频高压直流电，次级线圈PCB板线圈绕组在磁芯中的放置采用有机玻璃板隔开，变压器外部结构采用环氧板用不锈钢螺丝固定。

1.3 PCB电路板的设计

PCB板为双面板（图六），正反两面的线圈绕组构成变压器次级线圈，升压后的高压交流电再经全桥整流电路整流为高频高压的直流电输出。取样电路从变压器输出线路中取出电流和电压的样本反馈到电压取样电路和电流取样电路，通过脉宽调制控制电路的UCC3895来调节输出脉宽的占空比，以达到变压器输出功率可调节的目的。

2.现场测试

通过在襄樊第二水泥的现场进行200小时不间断运行，测试结果如下：本体设计分3级电场，使用电源设备3台，一级电场火花频率设定70次，二级电场频率设置40次，三级电场设置10次。测试期间运行状态良好，一级火花率为60次/min，二级火花率30次/min，3级火花率15次/min。除尘效率达到95%，排量30毫克。结论，设备安全可靠效果明显。

3.结束语

高频高压开关电源是未来电除尘设备的主流供电电源，本项目提出的全新的高频信号调制方式与印制电路变压器结合的方式对电源的整体性能有了一个明显的提高，同时也给今后高频电源的发展提供了一个新的标准。

参考文献

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开关电源的设计与实现篇2

1.一体化电源的特点

在智能化变电站中采用的交直流一体化电源设计，在与传统的变电站电源设计相比，主要有以下几个方面的特点：

（1）电源具有显著的一体化特点。在智能变电站的一体机电源设计过程中，其作为显著的特点就是实现电源设计得高度一体化，而且不仅仅是设计外观层次的一体化，在设计的系统层次也已经实现了高度的一体化设计，降低了系统的组屏个数，对于提升电源系统的外观和性能都有着很大程度的帮助。而且一体化的设计思路还能够有效的简化电源系统后期的维护和管理。在一体化电源生产环节，可以实现各个不同部件的批量化生产，有效的缩短了电源系统的生产周期。

（2）一体化电源系统具备高度的智能化和自动化特点。在智能化变电站的交直流一体化电源设计中，集成了大量的电子设备，通过网络系统将若干子系统进行有效的整合，同时可以实现对各个子系统的有效管理，进一步实现整个智能变电站交直流一体化电源的自动化管理。同时高度的智能化和网络化对于提高电源系统的管理能力有很大的帮助，能够通过预置的传感器对相关的参数进行监测，并且可以及时的发现电源系统运行过程中存在的问题，有效的预防电源系统故障的发生。

（3）一体化电源设计具有较高的可靠性。与传统的分布组装式电源系统相比，一体化电源的设计全部通过模块化设计实现，因此系统无需进行二次接线，这样可以有效的提高系统的绝缘性，同时模块化设计为后期电源系统的维护提供了巨大的方面，可以通过更换相关的故障模块实现电源系统的快速恢复。而且交直流一体化电源系统对相关的蓄电池和开关之间都实现了较高的安全防护，以有效的降低变电站设备发生故障的概率，对于提升智能变电站的可靠性至关重要。

2.变电站一体化电源设备系统建设

通过对传统变电站的用电分析和研究，找到了其存在的一些问题，这样就针对性的站用交直流一体化的电源系统整体的设计思路。

（1）交直一体化电源系统设计思路总体设计思路：①建立交直一体化电源网络的智能平台。②提高站用电源管理水平。③消除站用电源存在的安全隐患。④深层次开发，全面的提高站用电源安全系数与智能化水平。第一，站用交直流电源一体化系统定义为：将站用直流操作电源系统、交流不间断电源系统和通信电源系统统一设计、成产、调试、监控和服务，通过优化设计、联动系统和网络通信等方法实现站用电源安全智能化、网络设计智能化（智能直流电源总系统、智能交流电源总系统、智能通信电源子系统、智能一体化监控子系统等），实现站用电源交钥匙工程和实现效益最大化目标。第二，站用交直流一体化电源系统并不是简单的把直流和交流混装在一起，它包括了多方面的技术，其主要技术特征表现在以下几个方面：①网络智能化设计：可以设计通过交直一体化监控器对站用直流电源、交流电源和通信电源进行统一的监控并且建立统一的平台，以实现信息共享，实现网络智能化。②对蓄电池进行优化设置：取消蓄电池组充电设备，转而使用转换器而采用直流母线代替。③建立智能专家管理系统：包括固定的数据库、实时数据库和专家智能管理系统。④系统联动：自动调整直流运行，应用交流进行线运行方式达到最佳方式运行管理。⑤深层次开发：一体化信息共享平台，综合整理客户的需求后进行开发，也是为了站用电源的深层开发提供了可能。

（2）一体化电源对数字化变电站的开发和应用第一，可以实现所有开关智能化，对外只有通讯线而没有二次接线。其所谓的开关智能化指的是，将智能电路板、开关及传感器集成在一个机箱内，对外只有通信接口设计模块，而全部的二次接线全在机箱内完成。对集中功能分散化，使屏柜和模块之间并无二次联线。第二，程序化电源的开发和利用包括一体化运行的协调联动和实现站用辅助设备智能化管理。协调联动指的是对站用电源负荷开关根据负荷之间的一定条件、一定的逻辑进行协调联动。实现智能化管理要求智能端就地和辅助设备连接，并且实现信息数字化传输。

3.结束语

开关电源的设计与实现篇3

摘 要：在用电子技术专业课程体系中，它是一门“行业概貌”类型的课程，开关电源应用相当广泛与普遍，学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解，更会对自己未来的行业有生动细致的体验。该文针对《开关电源的应用与维护》这门课整体教学设计进行探讨，突出体现了现在职业教育中以学生为主体的教学理念，通过设计不同的教学项目，来培养学生的动手能力，以适应社会的需求。

关键词：开关电源的应用与维护 整体设计 教学项目考核

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）09（c）-0068-02

1 课程基本信息

《开关电源的应用与维护》是一门应用电子技术专业学生的职业能力必修课，它是学生入学第四学期开设的课程。它的先修课程是《电路基础》《模拟电路的分析与应用》《数字电路的分析与应用》。后续课程有《电子整机电路检修与调试》《供、配电系统的运行与检测》。在应用电子技术专业课程体系中，它是一门“行业概貌”类型的课程，开关电源应用相当广泛与普遍，学生通过这门课的学习对自己未来所从事的岗位和专业将会有比较深入的了解，更会对自己未来的行业有生动细致的体验。

2 课程定位

2.1 岗位分析

应用电子技术专业的学生初次就业可从事：开关电源维修工、流水线装配工、电源设备维护员等。

晋升的岗位有：开关电源产品技术员、设计员、设备主管、生产主管等。

未来的发展岗位有：系统工程师、研发工程师、新型项目研发负责人等。

2.2 课程分析

具体情况见表1。

3 课程目标设计

3.1 总体目标

通过此门课程的学习，使学生了解电子元器件在高频工作状态下的特性，能够对各种不同种类开关电源的结构和工作过程进行分析和调试，能够根据电路图判断开关电源的拓扑结构以及调制方式；使学生能够通过常用工具、仪表进行开关电源的安装、调试、检修；使学生能够胜任各种开关电源电路系统的维护、分析、设计等工作岗位；为学生进一步学习专业知识和职业技能打下良好基础；培养学生的团队意识、创新能力。

3.2 能力目标

（1）学会使用仪表进行开关元器件的识别与检测的方式方法。

（2）能够具备根据电路图进行开关电源的结构种类的判断，分析调制方式的能力。

（3）能够具备使用仪器仪表和工具进行开关电源的日常维护与故障分析处理的能力。

（4）能够按照行业标准和工厂实践要求进行开关电源的安装、调试、检测。

（5）掌握开关电源的设计方法，了解开关电源的新技术。

3.3 知识目标

（1）掌握开关电源的基础知识，知道开关电源的种类。

（2）理解开关电源的基本原理，掌握开关电源的工作方式。

（3）了解掌握开关电源中常用的电子器件及其驱动方式。

（4）理解掌握各种非隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式及工作原理。

（5）理解掌握各种隔离型DC-DC变换器的拓扑结构和控制方式以及工作原理。

（6）掌握软开关与整流技术。

（7）理解掌握开关电源的控制方式以及多种调制芯片的工作原理。

（8）了解整流器和保护电路的工作原理。

（9）掌握开关电源的电路分析方法。

3.4 素质目标

（1）注意日常操作的职业素养，养成正确配戴劳动保护用品的良好习惯，具有自我防护意识。

（2）培养学生勇于探索的科学态度，勇于实践创新的精神。

（3）培养学生养成遵守工作规范、工艺规定及安全操作规程的意识。

（4）培养严肃认真、科学严谨的精神；培养学生的协调能力。

（5）培养学生与客户及应用方的沟通能力。

（6）培养学生将理论应用于实践，彼此互相结合的精神。

4 课程内容设计

《开关电源的应用与维护》这门课程的整体设计由4个项目组成，个别项目包含子项目。教师通过带领学生完成这些项目，使学生能了解开关电源的现状和发展趋势，能熟练使用常用仪器设备和工具进行电脑、充电器和普通用电设备开关电源的维护和一般故障排除。初步使用专业软件和专业外语；学生能够按照行业标准和要求完成相关工作任务；学生能够根据具体用电器的要求进行图纸绘制、进行简单计算、并进行初步分析和设计。具体设计内容见表2。

5 考核方案

此课程改变以往用试卷方式为终结性考核的形式，采用项目过程考核，并将每个项目赋予了不同权重，根据学生对项目的实际操作完成情况，平时课上就给出了实践操作成绩。同时，结合同学的课堂表现、出勤及作业完成情况，最终确定其这门课的成绩。教学项目考核成绩表见表3。

参考文献

开关电源的设计与实现篇4

关键词：计算机，电气，安全，设计

Abstract: computer become the indispensable tool for information, computer equipment and use security becomes more and more attention by people, once appear, major breakdown, can appear the loss of important data, cause irreparable damage. Combining with the actual work, this paper analyzes the computer equipment electrical safety design and application.

Keywords: computer, electrical, security, design

中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：

随着信息时代的发展，计算机成为不可缺少的信息工具。计算机设备及使用的安全性越来越被人们所关注, 一旦出现重大故障, 就会出现丢失重要数据, 造成不可弥补的损失。因此,应予以重视,要按国家的标准实施。同时,计算机的管理人员也要合理操作,确保经济、安全、高效地运行。

1、供电系统开关设置及操作

（1）供电系统的开关设置

计算机实验室、电子阅览室及CAD机房等计算机群的供电, 似乎不成问题, 在很多人的眼里, 只要计算机电源插头在电源插座里一插即可,其实计算机供电系统的设置合理与否,直接影响着实用性和安全性。

机房的供电一般应采用三相四线制进线, 与单相电源供电相比, 可以平均分配每一相的负荷, 有利于三相负荷平衡,避免电压零点漂移。同时也可以降低总开关的容量。在供电线路中应分别设置三相总开关和单相分开关。总开关的作用主要是隔离并兼做短路保护,一般用于检修时断开设备与电源的联系, 总开关的容量可以稍稍偏大。分开关主要是保护作用, 用于在运行期间发生短路和过载时切断计算机的电源。同时也是开机/关机过程中不可遗忘的操作开关。

（2）供电系统的操作

计算机房的管理员每天都要进行开机/关机的操作, 操作时一般应注意下面两个问题:

第一、关机后应切断电源有人会认为:关机总是逐台进行的,每台计算机都关掉后电源开关怎样就无所谓了。其实不然, 因为即便是计算机本身的开关关掉, 它也没有完全休息, 主板还在耗电。据测算,每台计算机关机后它的消耗功率约为6W。如果是100台计算机的机房,每天停机14h的话, 一年约浪费电能3024kWh。对于有多个机房的单位耗电量相当可观了, 另外由于长时间带电,还会缩短元件的寿命。

为了解决关机状态下的耗电和影响元件寿命的问题, 要求管理员每天在关机后要拉断供电电源开关, 以保护设备和节能。

第二、开机前的合闸顺序

前面说过关机时应断开供电开关, 因此, 在开机时必须先合上电源开关。如果对每台计算机逐台检查一遍, 并把显示器和主机全部关掉,改变开关操作顺序,跳闸现象就不会再现。因此, 合闸顺序应为先合总开关,其次是顺次合各分回路的分开关, 然后再逐台开机。另外,关机时不要忘记关掉显示器, 并逐台检查, 尤其是黑屏保护的更容易忽略,否则会产生很大的冲击电流。

2、装设雷电保护器

雷电具有高电压、大电流和强冲击的特点, 强大的闪电会产生静电场、电磁场和电磁辐射, 严重干扰各种电子设备的正常工作,同时还会造成许多电子设备的直接损坏。

据有关报导,雷击每年都将给我国造成巨大的直接经济损失,有些设备即使不是立即损坏,也会大大降低设备的安全性能,这些问题大都集中在电气、电子设备上。因此, 国家在1999年颁布的《建筑防雷设施安装》相关标准中明确要求, 凡是重大或贵重设备的供电都要安装雷电保护器和过电压保护器。因此, 在设计新建或改造计算机房的电气系统时应考虑安装相应的保护器。

雷击和过压保护按系统的大小分为3级或4级, 1级为雷电保护, 2级为配电支路过电压保护, 3, 、4级为设备端过电压保护。雷电保护器应安装在开关之前, 对直接雷击或近距离间接雷击起到保护作用,由于雷电保护器响应时间短, 泄放能力强, 是其他保护器件所不能替代的。雷电保护器和2级过压保护应间隔15m以上, 以保证效果。过压保护器主要是对非直接雷击、静电干扰、开关过电压的保护,过压保护可根据具体情况分设不同的级数。

3、防雷接地

现代的建筑物内存在多种接地，如防雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、通信及计算机控制系统接地等。其中，计算机控制系统的接地种类最为复杂，在计算机控制系统中，为防止杂散分布电容耦合、静电及冲击电流的影响，保证计算机控制系统稳定可靠的工作，保证操作人员的安全，建立一个良好的接地系统是十分必要的。在计算机系统接地中，各功能的接地有六种之多，这些接地既相互联系，又相互排斥，所以，在设计时，处理得是否正确，将直接影响系统的正常工作和施工进度。

计算机接地系统的接地方式可分为独立接地和共用接地。独立接地表面看上去较完美但在实际工程中，投资高，施工困难，除非在特定条件下非这样做不可时才采用这种接地系统。从电气安全的观点看，最经济实用的措施是采用等电位联结，而总等电位联结实际上就是共用接地。即将一幢建筑物的各种接地装置共同连接到一个接地装置上。共用接地在施工中应该注意：各种接地在采用单点或多点接地时共用一个接地装置，但不能随意连接。正确的连接方法是：各设备或箱柜中的各种接地分别接至各自的接地母线上，然后将这些母线分别接到接地装置上，在这之前，设备的接地分支线和接地母线应严格地绝缘。

目前，国内计算机接地有一个混淆不清的问题，即如何正确地选择与计算机接地系统相连接的接地体，许多计算机制造厂常见的一个错误就是要求装设一组与电力系统（包括防雷）接地体分开的独立接地体。这种作法不安全，在一些发达国家的电气法规上是不允许的，因为这种作法不仅不能消除噪声，还可能成为产生计算机噪声的一种根源。许多工程实践表明，电源、逻辑、安全保护和防雷各独立接地系统被雷击损坏的几率远远高于共用接地系统。

对于要求较高的计算机系统,应在机房静电地板下加做均压网, 以起到等电位连接作用,先将机房内的工作交流地( N线)、静电地、屏敞地、直流地、安全保护地等直接连接到均压网上。再通过均压网至少两处连接到机房所在的共用接地网; 接地线不能有中间接头或节点,并且要有一定的强度。

开关电源的设计与实现篇5

【关键词】Saber软件 脉冲电源 射频开关

Saber是美国Analogy公司开发现由 Synopsys公司经营的系统仿真软件，为复杂的混合信号设计与验证提供了一个功能强大的混合信号仿真器，兼容模拟、数字、控制量的混合仿真，现已成为混合信号、混合技术设计和验证工具的业界标准，可用于不同类型系统构成的混合系统仿真，与其他电路仿真软件相比，其具有更丰富的元件库和更精确的仿真描述能力，仿真真实性更好，便于分析产品设计可能遇到的问题，对于降低开发费用、缩短开发周期等十分有用。

射频开关是射频通信中常用的链路切换器件，其频率范围从DC到40GHz可以做到全覆盖，除了其射频性能以外，驱动方式及其性能也是其重要指标之一；在进货检验或初次使用时，都要对其做一个全面的考核；为了精确测量评估射频开关驱动性能，要求提供脉冲电压幅度、宽度和频率可调的精密脉冲电源；本文提出了一种用于射频开关驱动性能测量评估的高精度数字可调脉冲电源的解决方案，并把利用saber软件的仿真参数移植到脉冲电源样机设计，实验结果达到了预期效果。

1 脉冲电源技术指标

本文介绍的用于射频开关供电的数字可调脉冲电源的主要设计指标：

输入电压：AC（220±10%）V /（50±10%）Hz；

脉冲输出电压范围： 0V～35V；

脉冲输出电压调节分辨率：0.1V；

脉冲输出电压纹波：≤50mV；

脉冲输出电流：≤450mA；

脉冲电压频率：0Hz～1kHz；

脉冲电压上升/下降延迟时间：≤45?s。

2 脉冲电源解决方案

自高频开关电源问世以来，已在电子、通信、电气、能源、航空航天、军事以及家电等领域作为解决方案广泛应用，并随着电力电子器件的不断发展，高频开关电源以效率高、体积小和快速响应等特点逐步取代了线性电源，但在某些对直流电压纹波要求极高的场合，线性电源以低纹波、电磁干扰小等特点具有很大优势。

由于脉冲电源输出电压纹波要求高，为满足设计指标要求，本文采取了线性电源和微控制器方案来实现。原理框图见图1所示。

从图1可以看出，脉冲电源按照线形电源原理设计，其工作原理为：首先PC机下发脉冲电压幅值和脉冲宽度，MCU接收到控制指令后，根据脉冲电压幅值选择变压器匝比，为三端稳压芯片提供合适的输入电压（5-40V），同时下发脉冲电压幅值指令给D/A芯片，D/A输出电压与三端稳压芯片输出端反馈电压通过运放比较，从而驱动三极管来调节线形稳压器LDO（LM317HV）调整端，形成闭环控制回路使线性LDO稳压器的输出电压达到PC机下设的脉冲电压幅值。其次MCU根据PC机设置的脉冲宽度控制PWM口驱动NMOS管，输出满足射频开关要求的脉冲电压幅值和宽度。

3 仿真模型搭建

Saber软件中具有很大的通用模型库和较为精确的具体信号器件模型，本系统依据脉冲电源解决方案，在Saber中选择方案中具体选型器件搭建仿真模型，仿真器件如表1所示。

3.1 仿真模型搭建

按照设计解决方案，利用saber软件搭建了仿真模型，如图2所示：主要包括LM317HV输出电压调节电路、NOMS管浮地驱动电路、输出电压采样电路和闭环控制器三部分。

3.2 LM317HV输出电压计算、D/A选择以及反馈电阻计算

电压输出模块主要采用 LM317HV 芯片完成转换输出。由于LM317HV芯片的输入电压一般要比输出电压高3V（即有3V的压降），输出端的最小电压为1.25V，为了使脉冲电源能输出0-35V电压，要求其输入Vin接 40V 的电压，同时把LM317HV芯片的ADJ 端口引入闭环反馈环路，通过D/A转换器芯片的输出电压Vda与反馈采样电压进行比较，使LM317HV的输出端电压降为0V。输出电压取决于闭环回路中三极管Q1集电极电压Vc，计算公式为：Vdc=1.25+Vc。详细电路如图3所示。

由于本设计输出的电压为0V 到35V 之间，步进电压为0.1V，为了保证调节精度，选用5V/12位DAC7802作为基准参考，考虑噪声干扰因素，按照10位的有效精度考核，最小分辨率为0.00244V，即满足系统0.1V调节精度要求，反馈电阻精度0.01%，当R1采用1.8欧时，R2=6R1，即R2为10.8欧，满足脉冲输出35V电压要求。

3.3 仿真和样机实验结果

本文针对额定电压为12V/450mA的射频开关，对输出0.1V和12V的仿真结果和样机实验结果进行了对比。

图4为仿真输出0.1V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为0.10025V，上升沿为12.175us，下降沿为8.4626us，脉冲宽度为0.099986s。

图5为样机实验输出0.1V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为0.09725V，上升沿为31.2us，下降沿为26.9us，脉冲宽度为0.09999s。

图6为仿真输出12V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为11.99V，上升沿6.0126us，下降沿为4.8586us，脉冲宽度为0.099988s。

图7为样机实验输出12V/100ms脉冲电压，脉冲幅值为11.99V，上升沿为43.93us，下降沿为42.13us，脉冲宽度为0.1000s。

该样机在带额定电压为12V/480Ma的射频开关时，输出的100ms的脉冲电压符合设计要求，已成功用于某射频开关测试设备产品。

4 结束语

本文根据某射频开关测试产品的要求，设计了一种射频开关供电脉冲电源。利用saber库中元器件建立了脉冲电源电路仿真模型，并以同样参数元器件设计了实验样机，仿真和实验结果基本一致，脉冲电压的动态响应和精度都达到了预期效果。采用saber仿真辅助产品设计，减少了实验样机开发轮次，缩短了产品开发周期，同时降低了设计成本。可见saber辅助仿真建模是未来开关电源设计必不可少的软件工具之一。

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作者简介

王生范（1980-）， 男，工程师。

开关电源的设计与实现篇6

NI公司推出的虚拟仪器软件Labview，支持多种硬件仪器的接口标准，包括GPIB、RS-232等，通过接口对硬件设备进行编程控制，实现所需要的测试系统。用该软件，可实现对电源的任意次开关控制。不仅可以免除手动多次开关电源的烦琐操作，而且可以解决用信号源作电源，无法检测DC/DC转换器在带负载时的启动问题。

解决方案

采用虚拟仪器软件Labview编程控制电源及电子负载，实现对DC/DC转换器的多次上电、断电测试，用示波器观察输出电压是否每次都能达到预定输出值。

其中，电源和电子负载采用GPIB的接口形式。GPIB采用母线连接方式，最大传输长度为20m，最大传输速率1 Mbyte/s。为各设备与被测板的连接示意图。其中，电源与电子负载通过GPIB线相连，电源与PC通过GPIBUSB转接器连接。

在该解决方案中，电源和电子负载使用的是Agilent公司的双路输出电源E3648A和专门用于测试电源模块的电子负载N3302。这两种仪器的驱动库在NI的网站中可下载得到，在编程中可调用。

在使用该虚拟仪器测试时，只需在测试前设定好电源开启时的输出电压值、电源开启时间、关断时间、开启关断次数、电源最大输出电流值及负载值即可进行测试。

虚拟仪器的前面板及框图设计

每台虚拟仪器包括前面板和与之对应的框图。Labview采用的是图形化的编程语言。

虚拟仪器的前面板设计

前面板的设计须遵循简洁的原则。使用者只需对前面板一目了然的基本参数进行设置，运行后即可完成测试。因而在该前面板设计中，测试人员只需根据所要达到的编程目标设定如下基本参数：

关断时间

这样就可以对DC/DC转换器的启动进行测试了。

虚拟仪器的框图设计

在虚拟仪器前面板对应的框图设计中，依据图3的流程图，通过调用各仪器的基本驱动库即可得到的与而板相对应的框图。框图中，采用了平铺式顺序结构，使程序运行时，流向清晰，并便于等待时间的插入。在电源和负载初始化完毕后，加一个1200ms的等待时间，以使仪器有足够的时间完成初始设置。在框图中，调用了一个用户自编的子模块“Power off”，以完成流程图中循环部分的操作。 “Power off”子模块的框图设计采用了For循环，循环次数即等于用户设置的电源开启、关断次数。在电源开启后，经过一段等待时间(Power on time)，电源关断(输出OV)，再经过一段等待时间(Poweroff time)后循环体作判断，当等于预设的循环次数时，程序退出循环，电源开关控制结束。

开关电源的设计与实现篇7

关键词：风电场建设 风险控制 项目管理

中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（a）-0104-01

风力发电是近年来出现的环保新能源，这一能源的开发带动了绿色能源的发展，使环保新能源受到了重视与关注。自2008年以来，我国能源局把风电发展作为工作重点，出台了上网补贴电价、电量全额上网等优惠政策，引发了各电力投资企业争先开展风电场建设工作，并取得了重大成果。风电场建设过程中风险因素不可避免，下面我们对风电场建设风险管理做出分析，针对我国风电场建设中出现的问题提出解决方法，以供参考。

1 我国风电场建设现状

我国是发展中国家，风电机组技术与国际水平仍存在一定差距，大功高效风机尚未批量生产，在间接上造成了投资成本提高。高额成本的风电场建设、电网的大幅限电，使我国风电投资的整体状态处于微利甚至亏损的困境中。风电场建设由于受成本、电网、政策等影响，在我国未来的发展中仍然有很长的路要走。我国风电场建设现状不容乐观，只有结合国情，学习外国先进技术，不断提高项目管理水平，才能改善我国风电场的窘困现状。我国部分风电场建设并不能得到有效风险管理，应对事故潜在危险的能力不够，管理人员素质不够高等都是我国风电场建设发展中的重大问题。

2 风电场建设风险管理措施

2.1 注重系统性规划选址

对于风电场的规划选址，建设单位存在两种不同观点，一种是认为规划选址一旦确定，机位就不能轻易调整，若一定要调整则会对发电量有非常大的影响；而另一种观点则认为机位根据现场实际情况可以进行调整。从以上两种观点中我们可以看出，前期规划选址和后期建设施工间的矛盾，由此可见风电场建设一定要注重选址从而避免矛盾发生。风电场规划选址工作系统性较强，既要考虑施工也要考虑后期征地等情况，最重要的是实现发电效益的最大化。科学规划选址才能实现双赢，因此在风电场选址不但要考虑风资源分布情况，也要考虑征地、地质、施工便利性等外部条件。风机机位的调整要根据实际情况，不能仅仅以利于施工为目的进行调整，同时施工选址要考虑风电机组的位置，确保较大的风能利用率与整体区域的效益。除了以上要考虑的问题，在选址上还应该考虑近期及远期规划目标，对风能资源发电量等各方面因素进行系统分析，找到成本和效益的平衡点，实现整体效益最优。

2.2 风电场道路优化设计

风力发电不断发展，风电场建设逐渐增多并且分布点由平原转移到山区，但就山区的风电场建设而言，风电场道路建设的难度比平原地区难很多，从而导致投资也就更多，所以在风电场建设上就要对道路的设计进行优化，风电场道路建设主要就是用来进行设备运输与保证车辆来往交通方便。由于在运行期间车流量较小，风电场建设施工周期较短，所以在道路建设设计上要考虑道路的宽度，路面等级以及转弯半径等，合理分析建设，保证风电场较大设备正常通行。风电场道路设计要考虑以下三点：（1）道路宽度必须达到运输要求。由于山地地区道路曲折，不仅要求道路建设要有较大的转弯半径降低路面加宽，还要确保道路建设宽度符合车辆来往车辆要求。（2）把握优化路线的走向。风电场建设整体中，因受高山密林等因素影响，有可能出现勘查不到位情况，极易出现设计路线与实际路线不符，或者遇到特殊情况需要修改。因此，道路设计需要对现场进行细致的勘查，综合多种因素确定风电场建设路线。（3）道路设计要考虑征地因素的影响。道路设计要尽量减少征地工作的范围，同时避免对耕地、林地的征用。主线道路设计要求坡度平均不超过10%，纵坡最大不超过14%。坡度较大路段通常情况是不超过150米的。

2.3 风电机组结构设计标准化

建设单位为了实现尽快投产发电产生发电效益的目的，往往对风电场建设时间大幅压缩。风电场设计工作的科学、完善是保证它安全运行的重要条件，是整个设计的重点。因此，保证风电场设计质量的前提下，如何加快设计是设计单位的重要任务。目前我国风电场风电机组基本采用扩展基础或桩基承台基础，基础设计根据单机容量和叶片直径的不同划分为不同量级。基础设计标准化不代表基础设计简单僵化，标准化设计应随着技术不断提高与工作经验不断积累进行不断完善，低成本高回报风电场建设是风电场建设的最终追求。

2.4 风电场建设风险应对与防范

风电场建设风险的应对有如下几点：（1）推动我国超高压电网的建设，为风力发电的上网提供条件。（2）提高风电技术水平及设备的制造能力，鼓励技术创新。（3）加强相关政策科学合理研究，做好优惠政策相关分析及应对预案。（4）避免风电设备损坏，科学选址及设备。（5）按照规范操作做好风电设备的日常维护，防止风电场设备露天存放导致存在风险。同时，为风电设备做好保险措施。（6）确认施工单位相关资质，并要求其必须按照操作规范施工。（7）建立备件管理机制，确保突况造成损失时能够及时恢复。（8）加强工作人员技术培养，培训工作人员适应高空作业，避免发生意外造成伤害。（9）加强施工质量控制，做好检测准备，对各个阶段进行科学检验。

风电场建设风险的防范措施如下：（1）加强公司治理，建立现代化企业先进制度。适应时展加强新能源公司建设，是构建风电场建设的基础，能够从根本上促进公司快速发展。（2）加强以人为本的企业文化建设，积极向上的企业文化能够充分调动员工积极性与创造性，使公司发展的灵感源源不断。（3）加强市场开发，营造良好环境，建立战略伙伴合作关系，使公司处于有利地位。（4）建立风电场建设管理机制，结合自身特点与实际情况，促进风电项目的开发、建设与高效完成。（5）建立严谨风电场管理。风电场运行生产管理严格与标准化，是实现风电场高效的有利保障。

3 结语

风电场建设若能在实际施工中对其风险进行高度重视，管理人员提高风险的识别能力并能够做好防范工作，在风险发生时能够及时采取应对措施使风电场建设在控制范围内，风电场建设就能够顺利安全进行。在风电场建设过程中注重风险管理，实现工程效益、进度双赢，帮助我国风电工程建设更好发展。

参考文献

[1] 汪宁渤，王建东.对大规模风电并网“难”问题的探讨[J].风能，2011（10）：46-50.

[2] 中国可再生能源学会风能专业委员会.2011年中国风电装机容量统计[J].风能，2012（3）：40-48.

开关电源的设计与实现篇8

[关键词]开关电源 ；PWM；UC3875；驱动电路

中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）26-0257-01

0 引言

开关电源因具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点而逐渐取代传统技术制造的连续工作电源，并广泛应用于电子整机与设备中。开关型稳压电源采用功率半导体器件作为开关，通过控制开关的占空比调整输出电压。以功率晶体管（GTR）为例，当开关管饱和导通时，集电极和发射极两端的压降接近零；当开关管截止时，其集电极电流为零[1]。所以其功耗小，效率可高达70%-95%。而功耗小，散热器也随之减小。开关型稳压电源直接对电网电压进行整流、滤波、调整，然后由开关调整管进行稳压，不需要电源变压器。此外，开关工作频率为几十千赫，滤波电容器、电感器数值较小。因此开关电源具有重量轻、体积小等优点。

1 开关电源的类型

按驱动方式分类有：（1）自激式开关电源其借助于变换器自身的正反馈控制信号，实现开关自持周期性开关。开关管起着振荡器件和功率开关的作用[2]。（2）他激式开关电源其电源内部备有专门独立的振荡电路，与振荡器同步的控制信号驱动开关管[3]。

按能量转换过程的类型分类有：（1）直流～直流（DC～DC）。（2）逆变器（DC～AC）。（3）开关整流器（AC～DC）。（4）交流～交流变频器（AC～AC）。

2 开关电源设计

在几种常用的变换电路中，因为半桥、全桥变换电路功率开关管承受的电压比推挽变换电路低一倍，由于市电电压较高，所以不选推挽变换电路。半桥变换电路与全桥变换电路在输出同样功率时，半桥变换电路的功率开关管承受二倍的工作电流，不易选管，输出功率较全桥小，所以采用全桥变换电路。

在设计制作的1.2kW（48V/25A）的软开关直流电源中，其主电路为全桥变换器结构，四只开关管均为MOSFET（1000V/24A），采用移相ZVZCSPWM控制，即超前臂开关管实现ZVS、滞后臂开关管实现ZCS，电路结构简图如图1。VT1～VT4是全桥变换器的四只MOSFET开关管，VD1、VD2分别是超前臂开关管VT1、VT2的反并超快恢复二极管，C1、C2分别是为了实现VTl、VT2的ZVS设置的高频电容，VD3、VD4是反向电流阻断二极管，以实现滞后臂VT3、VT4的ZCS，Llk为变压器漏感，Cb为阻断电容，T为主变压器，副边由VD5～VD8构成的高频整流电路以及L1、C3、C4等滤波器件组成。

图1 1.2KW软开关直流电源电路结构简图

其基本工作原理如下：当开关管VT1、VT4或VT2、VT3同时导通时，电路工作情况与全桥变换器的硬开关工作模式情况一样，主变压器原边向负载提供能量。通过移相控制，在关断VT1时并不马上关断VT4，而是根据输出反馈信号决定的移相角，经过一定时间后再关断VT4，在关断VT1之前，由于VT1导通，其并联电容C1上电压等于VT1的导通压降，理想状况下其值为零，当关断VT1时刻，C1开始充电，由于电容电压不能突变，因此，VT1即是零电压关断。

由于变压器漏感L1k以及副边整流滤波电感的作用，VT1关断后，原边电流不能突变，继续给Cb充电，同时C2也通过原边放电，当C2电压降到零后，VD2自然导通，这时开通VT2，则VT2即是零电压开通。

当C1充满电、C2放电完毕后，由于VD2是导通的，此时加在变压器原边绕组和漏感上的电压为阻断电容Cb两端电压，原边电流开始减小，但继续给Cb充电，直到原边电流为零，这时由于VD4的阻断作用，电容Cb不能通过VT2、VT4、VD4进行放电，Cb两端电压维持不变，这时流过VT4电流为零，关断VT4即是零电流关断。

关断VT4以后，经过预先设置的死区时间后开通VT3，由于电压器漏感的存在，原边电流不能突变，因此VT3即是零电流开通。

VT2、VT3同时导通后原边向负载提供能量，一定时间后关断VT2，由于C2的存在，VT2是零电压关断，如同前面分析，原边电流这时不能突变，C1经过VD3、VT3、Cb放电完毕后，VD1自然导通，此时开通VT1即是零电压开通，由于VD3的阻断，原边电流降为零以后，关断VT3，则VT3即是零电流关断，经过预选设置好的死区时间延迟后开通VT4，由于变压器漏感及副边滤波电感的作用，原边电流不能突变，VT4即是零电流开通。

3 UC387构成的驱动电路设计

UC3875是美国Unitrode公司针对移相控制方案推出的PWM控制芯片，实用于全桥变换器中驱动四个开关管，四个输出均为图腾柱式结构，可以直接驱动MOSFET或经过驱动电路放大，驱动大功率MOSFET或IGBT。由于该期间设计巧妙，是一种应用前景较好的控制芯片。

本电源的主功率管选用的MOSFET，是电压型驱动方式，驱动功率要求比较小。采用脉冲变压器将功率管的驱动端和控制电路隔离。UC3875的驱动端具有2A的电流峰值，但为了提高电路的可靠性，防止UC3875因为功率太大而损坏，所以采用达林顿驱动的晶体管组成输出电路来驱动脉冲变压器的原边。超前桥臂的驱动电路如图2所示，之后桥臂的驱动电路也一样。

图中，D1、D2和D3、D4是肖特基二极管，用于防止驱动管的电压由于低于或高于电源电压而损坏。R21和R22是限流电阻，DW1、DW2和DW3、DW4是齐纳稳压管，用来限制脉冲变压器的输出电压，防止功率管损坏。T1和T3选中TIP122，T2、T4选用TIP127，T1？T4是达林顿驱动的晶体管，耐压为100V，持续电流为5A，峰值电流可达8A，其开启时间和关断时间分别为1.5μs和2.5μs，而开关电源的设计的频率为70KHZ，即14μs>1.5μs+2.5μs，满足设计要求。

图2 功率管驱动电路

除了输出电流限制外，本电源还设置有五个保护功能：输入过电压保护、输入过流保护、输出过压保护、输出过流保护、过热保护。五种保护都是通过一个或门UC3875的电流检测端C/S+（5脚），使其电压高于2.5V，导致UC3875关断输出。输入、输出电流分别取自串联在输入、输出回路中的分流器上的信号（0-75mV）。

4 结束语

本文介绍了由UC3875芯片作为控制电路的1.2KW移相控制全桥变换软开关电源，由于开关管在ZVS条件下运行，可实现高频化，而且控制简单，性能可靠，适用于大功率场合。且能保持恒频运行，就不会同时出现大电压、大电流，减少了开关所受的应力，实现了高效化。大大减小了电源的体积。

参考文献

[1] 曲学基.稳定电源基本原理与工艺设计[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2] 李定宜.开关稳定电源设计与应用[M].中国电力出版社.2006.

[3] 杨恒.开关电源典型设计实例精选[M].中国电力出版社.2007.

开关电源的设计与实现篇9

[关键词]监控；系统；分站；传感器；断电

中图分类号：TN751 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0240-02

1 系统简述

KJ65N型分站式煤矿安全监控系统（以下简称系统）是采用计算机监控技术、网络技术以及电子应用技术开发出来的，系统主控软件和远程终端软件以WindowsNT平台为运行环境，采用先进的面向对象、多线程、动态连接库等多种编程技术，能完成对井下多种传感器连续监测、实时控制，信息采集及处理。本系统适用于对煤矿中的瓦斯、CO、风速、温度、负压、风压、水压、水位等环境模拟量参数和各种机电设备的开/停、馈电状态、风门开关等开关量参数进行实时监测和监控、记录。当系统出现异常或瓦斯超限时会发出报警并及时切断被控设备总开关负荷侧电源。系统通过计算机网络将各种监测信息传送到矿、本公司、中煤总公司调度室及省安全监察局。可供各级领导随时查看，及时了解本矿井的安全生产环境状况的各种信息，提高矿井自动化的管理水平。

2 综放面瓦斯电闭锁控制技术的设计

根据《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》和《江苏煤矿瓦斯防治暂行规定》（以下简称《规定）。因此，我们在今后设计综放工作面安全监测监控系统时必须符合《规定》的要求。

根据《规定》的要求，在工作面回风巷距切眼小于10米范围内安装1台甲烷传感器，在工作面回风隅角切顶线处安装1台甲烷传感器，在工作面回风巷距全风压汇合处10～15米范围内各安装1台甲烷、CO、温度传感器，在煤仓上方安装1台甲烷传感器，有2台馈电传感器分别卡在2台被控开关负荷侧电缆线上，2台皮带开停传感器分别卡在2台皮带变频开关负荷侧电缆线上。

一般情况下，控制综放面及回风巷中全部非本安型电气设备供电电源的总开关设置在综放面溜子道及材料道进风巷配电点处（以下简称配电点处），控制配电点处总开关供电电源的上级开关在变电所里。当综放面及回风巷中瓦斯浓度超过断电浓度或设备出现故障时，KJ65N-F型监控分站（以下简称分站）不论是切断配电点处被控总开关负荷侧电源，还是切断变电所里被控开关负荷侧电源，均能达到《规定》要求的断电范围。

我们把系统利用在配电点处的分站进行的瓦斯电闭锁控制技术，称为第一种瓦斯电闭锁控制技术；系统利用在变电所里的分站进行的瓦斯电闭锁控制技术，称为第二种瓦斯电闭锁控制技术。

2.1 综放面第一种瓦斯电闭锁控制技术的设计

根据《规定》要求，设计第一种瓦斯电闭锁控制技术。例如以7719综放面设计为例：在7719溜子道配电点处安装2台分站，其中在分站36上安装4台甲烷传感器、1台馈电传感器；在分站37上安装温度、CO传感器各1台、皮带开停传感器2台。在7719材料道配电点处安装1台分站，在该分站上安装馈电传感器1台。技术人员通过地面中心站主控计算机对系统预先设置关联瓦斯电闭锁控制指令，即设置溜子道配电点处分站36的10断电端口与材料道配电点处分站38的09断电端口之间的关联瓦斯电闭锁控制指令。当7719综放面瓦斯超限或设备故障时，分站36及时切断被控溜子道总开关负荷侧电源并闭锁，实现就地瓦斯电闭锁控制；与此同时，通过关联瓦斯电闭锁控制指令，材料道配电点处分站38也及时切断被控材料道总开关负荷侧电源并闭锁，实现远程瓦斯电闭锁控制。这样就及时切断了综放面及回风巷中全部非本安型电气设备的供电电源。如图1：7719综放面第一种瓦斯电闭锁控制示意图。

2.2 综放面第二种瓦斯电闭锁控制技术的设计

根据《规定》要求，设计综放工作面第二种瓦斯电闭锁控制技术。例如以7719综放面设计为例：在东六下部变电所里安装2台分站，其中在分站34上安装甲烷传感器4台、馈电传感器1台；在分站35上安装温度传感器2台、CO传感器1台、馈电传感器1台、皮带开停传感器2台。当7719综放面及回风巷中瓦斯浓度超过断电浓度或设备出现故障时，第二种瓦斯电闭锁控制技术能够及时切断被控2台总开关负荷侧电源并闭锁，也就及时切断了7719综放面及其回风巷中全部非本安型电气设备的供电电源。如图2：7719综放面第二种瓦斯电闭锁控制示意图。

2.3 综放面两种瓦斯电闭锁控制技术的比较

第一种瓦斯电闭锁控制技术就是利用配电点处的分站切断7719综放面两道配电点处总开关负荷侧电源。第二种瓦斯电闭锁控制技术就是利用变电所里的分站切断东六下部变电所里控制综放面电源总开关的负荷侧电源。

第一种瓦斯电闭锁控制技术的优点：⑴敷设信号线缆数量少，节约材料成本。⑵采煤队电工送电及时，影响割煤时间大大缩短。缺点：⑴多使用1台分站，增加设备成本。⑵分站安装在综放面两道配电点处比安装在变电所里故障率要高得多。

第二种瓦斯电闭锁控制技术的优点：实现就地瓦斯电闭锁功能，断电闭锁及时可靠。缺点：⑴从东六下部变电所分站到7719综放面要安装传感器的地点，敷设信号线数量太多，增加材料成本。第二种比第一种要多敷设2千多米四芯监测信号线。⑵根据矿规定，变电所高低开关停电后，采煤队电工无权送电，只能靠机电科电工送电。由于东六下部变电所变电所无人值班，因此送电不及时，影响割煤时间太长。

2.4 综放面两级瓦斯电闭锁控制技术的优化设计

将以上2种设计进行比较，第一种瓦斯电闭锁技术比较可行。但由于安装在综放面两道配电点处分站的巷道环境不如安装在变电所里优越，因此配电点的分站比变电所的分站故障率要高得多。一旦配电点处分站出现故障，第一种瓦斯电闭锁技术就不可靠，会影响安全生产。

为使瓦斯电闭锁安全可靠，让系统在综放面实现二级瓦斯电闭锁技术。采用以上设计的第一种断电技术作为第一级瓦斯电闭锁技术，将第二种瓦斯电闭锁技术进行技术改进后，再作为第二级瓦斯电闭锁技术。

第二种瓦斯电闭锁技术的改进方法：保留东六下部变电所里的分站34，将分站35拆除。在分站34上只安装监测被控2台总开关负荷侧是否有电用的2台馈电传感器和1台监测变电所气体温度的温度传感器。系统利用分站34的09断电端口切断变电所里2台控制7719两道配电点处总开关供电电源。

技术人员通过地面中心站主控计算机对系统预先设置7719溜子道配电点处分站36的10断电端口与材料道配电点处分站38的09断电端口之间关联瓦斯电闭锁指令，以及分站36的11断电端口与变电所内分站34的09断电端口之间关联瓦斯电闭锁指令，当7719综放面及回风巷中瓦斯超限或设备故障时，系统利用分站36的09断电端口及时切断被控溜子道总开关负荷侧电源，与此同时，系统根据预先设置好的关联瓦斯电闭锁指令，溜子道分站36的10、11断电端口通过地面中心站主控计算机同时向材料道配电点处分站38的09断电端口及变电所内分站34的09断电端口发瓦斯电闭锁指令，材料道配电点处分站38及时切断被控材料道总开关负荷侧电源，同时变电所内分站34也及时切断控制两道配电点处总开关供电电源。这个过程，先启用了第一级瓦斯电闭锁功能，与此同时，再启用了第二级瓦斯电闭锁功能。这就达到了《规定》所要求的及时切断7719综放面及回风巷中全部非本安型电气设备供电电源的目的。如图3：7719综放面第二级瓦斯电闭锁控制示意图。

该设计方案的优点：实现了二级瓦斯电闭锁控制技术。缺点：⑴变电所里的分站34通过关联瓦斯电闭锁指令进行远程第二级瓦斯电闭锁后，7719两道配电点的分站均无供电电源。若分站内部备用电池电压不足，分站就被系统当作设备故障处理。⑵系统出现两级瓦斯电闭锁时，送电时间太长，影响割煤时间也较长。

3 两级瓦斯电闭锁控制技术的实际应用

两级瓦斯电闭锁技术在综放面的实际应用中，我们把两级瓦斯电闭锁技术之间的关联指令从主控计算机中删除。只使用第一级瓦斯电闭锁技术，就完全可以满足《规定》的综放面瓦斯电闭锁的要求。只有当使用第一级瓦斯电闭锁技术不可靠，在两道配电点处分站不能及时切断综放面及回风巷中全部非本安型电气设备供电电源时，地面中心站值班人员通过主控计算机利用手工直接向变电所分站34发瓦斯电闭锁指令，再启用第二级瓦斯电闭锁技术，系统利用变电所分站通过人工发送的强制瓦斯电闭锁指令进行远程瓦斯电闭锁，及时切断变电所里控制7719两道配电点处总开关的供电电源，也就实现了切断7719综放面及回风巷中全部非本安型电气设备的供电电源。

这样做的好处：具备了以上两种瓦斯电闭锁技术的优点，克服了缺点。

4 结束语

当综放面瓦斯超限或设备故障时，依照《规定》的要求，监控系统都要及时切断综放面及回风巷中全部非本安型电气设备的供电电源。设计时采用三种方式，第一种方式是直接切断两道配电点处被控总开关负荷侧电源，第二种方式是切断变电所内被控总开关负荷侧电源来达到切断两道配电点处总开关供电电源，第三种方式是两道配电点被控总开关负荷侧电源与变电所被控总开关负荷侧电源通过主控计算机预先设置的关联瓦斯电闭锁指令进行几乎同时切断。但在实际应用中第三种方式还是分开断电为好，在第一级瓦斯电闭锁方式失效的情况下，再通过人工发断电指令强制使用第二级瓦斯电闭锁方式。

开关电源的设计与实现篇10

关键词：智能型；双电源自动切换；设计问题

中图分类号：TM762 文献标识码：A

目前，智能型双电源自动切换装置属于实时性以及可靠性要求都相对较高的控制系统。在实际设计过程中，需要针对不间断性的实时供电需求，采用采样以及比较等工作原理与工作方法，制定科学化优化方案，然后根据不同情况对电源故障状况进行准确化的判断以及快速切换，进而有效完成主、备电源之间的快速转换，确保供电连续性。

一、智能型双电源自动切换装置结构以及工作原理分析

（一）自动切换装置结构分析

智能型双电源自动切换装置主要是由本体与智能开关的专业化控制器组合而成的，具体来说，本体又由五台存在电动操作装置的断路器、保护熔断器与机械联锁机构组成。一般情况下，机械联锁装置会安装到五台断路器之间，通过机电双重保护来保证五台断路器不可以同时处在合闸状态之下，进而保证安全切换，实现供电安全。此外，智能化的开关控制器有着可编程、智能化以及数字化的特点，能够实现自动化检测，还具有数字通信以及LCD显示特点。

（二）自动切换装置工作原理分析

从装置工作原理上来看，主要是以单片机作为核心，然后对两路的低压供电电源包括常用以及备用电源的电压、相位与频率，实施科学化检测。如果常用电源出现故障，例如出现过压故障、欠压故障以及缺相故障的时候，其装置就会自动化控制相应的切换开关，并切换到所规定的备用电源上，有效缩短故障时间，保证供电稳定。而且，在实际设计过程中，为了在一定程度上确保供电的可靠性，排除自动工作模式之外，还需要添加手动工作模式，便于在自动模式存在故障的时候，采用人工方式来实施电源切换，有效增加其安全系数。

二、智能型双电源自动切换装置问题分析

（一）切换装置硬件电路设计

智能型双电源自动切换装置的硬件电路设计需要从以下几个方面进行阐述：第一，频率检测电路，该电路主要是借助频率检测电路来实现数据的采集，然后送入单片机实施比较判断，最终判断出电源频率存在的故障情况。通常情况下，检测电路是由光耦元件与施密特触发器两种结构组合而成的，具体的工作原理则是从电网中随意选择一相交流电，然后经过变压器进行变换降压之后，再借助光耦元件使其转换为同频率专业化方波信号，最后通过施密特触发器把相应的方波信号合理化规整之后送向单片机实施准确化测量。第二，电压信号的专业化采集电路。因单片机往往只可以对0～5V单极性电压实施检测，所以应对交流电压实施有效变换。12V的电源在经过光耦耦合以及电位器进行分压与分流之后，再通过33uF电容滤波，最终使电源在无故障的条件之下形成3V～6V的电压信号，之后送到控制板上实施电压比较处理。当电压信号比3V低的时候可以表示为出现欠压故障，而当电压信号比6V高的时候，则说明出现了过压故障。第三，过电压的标准化比较电路，根据常规的电压比较电压进行研究分析，最为常见的A、B、C三相电源路在经过专业化的电压信息采集电路进行有效采样之后，就会送到过相应的电压比较器电路当中实施判断，并有效判定常用到的A、B、C电源有没有存在过电压现象。第四，缺相检测电路。从专业化角度出发，缺相检测电路主要功能在于电源出现缺相现象时，自动向单片机发出一定的故障信号。其工作原理在于交流电在经过整流滤波操作之后把所得到的直流电用到专业化的驱动光耦元件当中，如果三相电没有发生异常情况，光耦元件就会导通，LED灯亮。如果任何的一相出现缺相现象，则三极管就会导通，进而缺相信号会输出相应的低电平，最终单片机实现专业化的缺相检测。

（二）切换装置的软件设计分析

从某种程度上讲，智能型双电源自动切换装置主要是借助C语言进行编写，而且在软件设计过程中更加强调模块化的设计理念，主要包括系统初始化模块、报警显示模块、A/D采集模块、I/O模块以及CCP频率测量的模块，并借助模块化有效降低程序的复杂化程度，最终实现程序设计工作、程序调试工作以及程序维护工作的简单化操作。从监控软件设计角度出发，为了在一定程度上更好完成数据交互、数据分析以及数据处理等工作，该装置在设计上使用了上位机实施科学化监控管理，而且上位机中所应用的监控软件主要是借助C#语言进行开发，具体的运行环境也有专业化要求。此外，自动化切换装置的上机位以及下级传输数据往往会应用COM口完成，其通讯波特率控制到9600bit/s。

结语

总而言之，智能型双电源自动切换装置在供电控制中发挥着非常重要的作用，直接关系到用电设备的使用可靠性。从智能型双电源自动切换装置设计角度出发，应该综合考虑其硬件设计以及软件设计，硬件设计主要在电压信号采样方面、电源切换以及人机接口等方面进行合理化设计。而软件设计则需应用模块化编程理念来完成设计工作，并在此基础上进行现场测试验证，从根本上满足个性化供电需求，并保证符合相关技术标准，使其更好的在实践中得到应用。

参考文献

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