分流器的原理Word文档格式.docx

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　　交流大电流怎么测量呢?

采用电流互感器,将大电流以一定变比变成5安培以下的小电流,于是用小量程交流电流表就可测量大电流了.只是测得的电流还要乘那个变比.

　　就是一根短的导体，可以是各种金属或合金的，也连接端子；

其直流电阻是严格调好的；

串接在直流电路里，直流电流过分流器，分流器两端产生毫伏级直流电压信号，使并接在该分流器两端的计量表指针摆动，该读数就是该直流电路里的电流值。

所谓分流，即分一小的电流去推动表指示，该小电流（mA）与大回路里的电流（1A-几十A）比例越小，电流表指示读数的线性就越好，也更精确。

这是电工电路的常用产品，防雷有分流措施。

直流屏电源的种类及作用

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884次　添加日期：

2010-7-14　

直流屏作为操作电源和信号显示报警，为较大较复杂的高低压（高压更常用）配电系统的自动或电动操作提供电能源，另可以与中央信号屏综合设计在一起。

直流屏组成：

交流电源、整流装置、充电（稳流+稳压）机、蓄电池组、直流配电系统。

直流屏分类：

按整流装置的单/双，充电机的单双、充电机的稳流/稳压以及双功能自动/手动转换、蓄电池组的种类（多用免维护镍镉蓄电池）、蓄电池容量、蓄电池单组/双组、蓄电池放电倍率（分高、中、低倍率）、配电装置（按设计要求制作）

配电房里直流屏的作用：

将交流电变压-整流，成为直流电，并储存在蓄电池组中，另外还有直流配电输出。

作为开关柜（一般用在高压开关柜）操作电源。

直流屏可以包含：

交流配电+变压器+整流充电机+蓄电池组+直流配电+信号显示

高压室的直流屏主要的作用：

是为高压开关的合闸机构提供电源，比如说电磁式（CD）的合闸机构就需要很大的直流电流，而弹簧储能式（CT）合闸机构就不需要很大的直流电流，只要电压能满足储能电机的正常工作就可以，另外还可以为高压开关柜顶部的直流小母线提供信号、控制、报警等回路的直流电源，以及一些继电保护和自动装置提供直流电源。

发电厂和变电站中的电力操作电源现今采用的都是直流电源，而直流屏就是用来供应这种直流电源的，它为控制负荷和动力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。

现代科学技术，尤其是计算机技术和通信技术的发展，使电力系统向着综合自动化、电站无人值守和网络化集中管理的方向发展，作为电力系统重要组成部分的直流电源系统（直流屏）为了使其自身的电源质量、可靠性到自动化程度都有待进一步提高，也因此应用了大量的先进的科学技术。

它主要由电源进线系统（交流进线）、电源双路互投系统、充电机控制系统、充电机、直流分配系统、绝缘监测系统、综合控制器（系统监视控制系统，为直流屏的大脑）、闪光系统、通讯系统、蓄电池这几大部分组成。

其中综合控制器、双路互投、充电机控制、及充电机的选择是保证直流屏可靠的主要环节。

综合控制器负责监控直流屏运行情况，即它要对直流屏运行的每一个环节都了如指掌。

并使系统运行在最佳状态。

它所控制的电池巡检单元可为每一节蓄电池提供电压监测，以尽早发现系统中蓄电池恶化，及早更换蓄电池，避免因蓄电池问题造成系统在断电情况下不能及时向外提供直流电源的灾难性后果。

绝缘监测系统可以保护直流屏因外设或自系统接地而损坏自身设备或外部设备。

蓄电池的配备及其合理选择可以保证系统在断电的情况下正常运作，并可避免直流屏本身的损坏而造成对系统供电的间断。

充电机一般都选用的是电力专用高频开关电源模块。

其人性化的设计使系统设计简单化，并且可靠性极佳，而且它的价格也比较合理。

一般220V65Ah及以下直流屏选用的都是FX22005-1型电力专用高频开关电源模块；

而220V65Ah以上直流屏大多使用的是Emerson的产品。

通讯系统能够为上位机提供详细的直流屏运行情况，并可提供本远地报警功能，还可以应用户的要求而选配微机绝缘监测单元以实现馈出支路的小电流绝缘监测。

总之，直流屏是一种较为理想的蓄电池直流电源屏，具备能量大，体积小，电压稳定，超低阻的输出特性。

能承受强大的冲击电流，10～15年的超长寿命，使用安全，无腐蚀性气体，无需专设电池室辅助维护设备，可与其它控制设备安装在同一控制室，可节约大量的基建投资。

它主要应用于变（配）电所、变电站、发电厂，作为直流控制保护电源，电磁操作机构的操作电源；

现在，它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电源，用途十分广泛。

什么是直流电源系统

　　1、直流系统是应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户，为给信号设备、保护、自动装置、事故照明、应急电源及断路器分、合闸操作提供直流电源的电源设备。

直流系统是一个独立的电源，它不受发电机、厂用电及系统运行方式的影响，并在外部交流电中断的情况下，保证由后备电源—蓄电池继续提供直流电源的重要设备。

直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性和安全性。

直流系统是以电池容量标称,如65AH,100AH常用名称:

GZDW-65AH,GZDW-100AH。

　　2、直流系统的用途：

广泛应用于水力、火力发电厂，各类变电站和其它使用直流设备的用户（如发电厂、变电站、配电站、石化、钢铁、电气化铁路、房地产等），为信号设备、保护、自动装置、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源，它也同样广泛的应用于通信部门、计算机房、医院、矿井、宾馆，以及高层建筑的可靠应急电源，用途十分广泛。

还有直流系统的心脏是蓄电池，对蓄电池进行科学的维护是直流系统的核心工作。

　　3、直流系统主要由两大部份组成。

一部份是电池屏另一部份是直流充电屏（直流屏）。

电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜（800×

600×

2260）。

电池屏中的电池一般是由2V-12V的电池以9节到108节串联方式组成，对应电的电压输出也就是110V或220V。

目前使用的电池主要是阀控式密封免维护铅酸电池。

直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等配电单元。

　　3．1、整流模块系统：

电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机模块，通常是以通过电流大小来标称（如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等等），按设计理念的不同也可以分为：

风冷模块、独立风道模块、自冷模块、自能风冷模块和自能自冷模块。

它可以多台并联使用，实现了N+1冗余。

模块输出是110V、220V稳定可调的直流电压。

模块自身有较为完善的各种保护功能如：

输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。

　　3．2、监控系统：

监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是：

对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。

监控系统目前分为两种：

一种是按键型还有一种是触摸屏型。

：

监控系统提供人机界面操作，实现系统运行参数显示，系统控制操作和系统参数设置。

　　3．3、绝缘监测单元：

直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。

当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。

直流系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路绝缘监测。

　　3．4、电池巡检单元：

电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设备。

可以实时检测到每节蓄电池电压的多少，当哪一节蓄电池电压高过或低过设定时，就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。

电池巡检单元一般能检测2V-12V的蓄电池和巡环检测1-108节蓄电池。

　　3．5、开关量检测单元：

开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。

比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断。

目前开关量检测单元可以采集到1-108路开关量和多路无源干节点告警输出。

　　3．6、降压单元：

降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定围（110V或220V）。

当合母电压变化时，降压单元自动调节，保证输出电压稳定。

降压单元也是以输出电流的大小来标称的。

降压单元目前有两种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。

有级降压硅链有5级降压和七级降压，电压调节点都是3.5V，也就是说合母电压升高或下降3.5V时降压硅链就自动调节稳定控母电压。

无级降压斩波就是一个降压模块，它比降压硅链体积小，它没有电压调节点所以输出电压也比降压硅链要稳定，还有过压、过流、和电池过放电等功能。

不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用效广泛。

　　3．7、配电单元：

配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的器件如：

电源线、接线端子、交流断路器、直流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等等。

　　4．电池容量选择和模块的配置。

电池容量选择要进行直流负荷的统计，直流负荷按性质分为经常负荷、事故负荷、冲击负荷。

经常负荷主要是保护、控制、自动装置和通信设置。

事故负荷是指停电后必须由直流系统供电的负荷，如UPS、通信设置等。

冲击负荷是指极短时间施加的大电流负荷，比如断路器分、合闸操作等。

根据上述三种直流负荷统计就可以计算出事故状态下的直流持续放电容量。

一般在220KV的变电站直流系统的蓄电池要选择两组电池，电池容量是150AH-200AH，110KV的变电站直流系统的蓄电池要选择一组电池，池容量是100AH-150AH，35KV的变电站直流系统的蓄电池要选择一组电池，池容量是50AH-100AH。

模块数量的配置是要全部模块出额定电流总值要≥最大经常负荷加蓄电池充电电流.（蓄电池充电电流是按0.1c-0.2c10）.如100AH的蓄电池组其充电电流是0.1c*100=10A,在不计算经常负荷的情况下选用额定电流5A电流的模块和话2台模块就可以满足对蓄电池的充电，要实现N+1冗余总共选择3台5A模块。

直流电源设计相关知识

　　一、先预设目的与要求

　　1．通过实验获取直流电源相关知识

　　通过集成直流稳压电源的设计、安装和调试，要求学会：

（1）选择变压器、整流二极管、滤波电容及集成稳压器来设计直流稳压电源；

（2）掌握直流稳压电路的调试及主要技术指标的测试方法。

　　2．设计任务

　　设计一波形直流稳压电源，满足：

（1）当输入电压在220V±

10%时，输出电压从3－12V可调，输出电流大于1A；

（2）输出纹波电压小于5mV，稳压系数小于5×

10-3，输出阻小于0.1欧。

　　3．设计要求

（1）电源变压器只做理论设计；

（2）合理选择集成稳压器；

　　（3）完成全电路理论设计、计算机辅助分析与仿真、安装调试、绘制电路图，自制印刷板；

　　（4）撰写设计报告、调试总结报告及使用说明书。

　　二、仪器与器材

　　自耦调压器、双踪示波器、万用表（模拟或数字）、交流毫伏表各一台，自制电路板的各种工具一套及

　　元器件若干。

　　三、原理与分析

　　1．直流稳压电源的基本原理

　　直流稳压电源是由工频变压器、整流滤波电路及稳压电路所组成，基本框图如下。

各部分的作用：

（1）直流稳压电源[2]工频变压器的作用是将电网220V的交流电压变换成整流滤波电路所需要的交流电压Ui。

变压器副边与原边的功率比为P2/P1=η，式中η是变压器的效率。

（2）整流滤波电路：

整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。

再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。

常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。

　　各滤波电容C满足RL-C＝（3~5）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。

　　（3）三端集成稳压器：

常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。

常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V－37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。

其芯片有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。

其典型电路如图，输出电压Uo的表达式为：

Uo＝1.25（1＋R2/R1）

　　式中R1一般取120－240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。

　　2．稳压电流的性能指标及测试方法

　　直流电源[1]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≤1mvrmsCC≤5mARms

一种基于电容的电磁全隔离直流电源传输电路

　高性能的电子电路要求高度洁净的电源。

然而目前在供电线路上的各种电器设备会产生许多高次谐波，对供电质量造成影响。

开关型稳压电源以及DC-DC变换器都在输入回路中采用开关管作为斩断电流的器件。

高频变压器把脉动的电流信号由初级回路传输到次级回路，再通过采样反馈到初级，实现稳压调节。

在典型的电源电路中[1][2][3]，尽管输入端与输出端不共地，但高频变压器作为电磁耦合通道，其传递函数有一定的频率选择性。

输入端电源窄脉冲干扰含有十分丰富的频率分量，会耦合到输出端，使电源的供电质量下降，存在使微机程序跑飞的可能性。

　　本文提出了一种基于电容的全隔离直流电源传输电路，它依靠几组电容存储电荷来实现传输电能。

由于电路输入、输出端不存在电磁耦合通路，电路实现了完全的电磁隔离。

1　电路总体结构

　　本直流传输电路的系统框图如图1所示。

图1直流传输电路系统框图

　　图1中A是MOS管的阵列，B是电容的阵列，C是光电耦合器的阵列，D是稳压电路，E是电压比较器，F是单片机。

　　光电耦合器控制MOS管的导通与断开，从而控制电容的工作状态。

而光电耦合器的控制信号来自单片机。

单片机的触发信号来自稳压电路与电压比较器组成的判决电路。

　　稳压电路将输出电压稳定为固定值，分压后作为阈值电压Vth。

电压比较器将输出电压Vout与阈值电压Vth比较，若Vout小于Vth，触发单片机。

单片机收到触发信号后，控制光电耦合器的导通与断开，从而控制MOS管的导通与断开，改变电容的工作状态。

2　供电及电磁隔离的原理

　　为了利用电容给负载供电并且同时保证负载两端电压的稳定，采用多个电容是理想的解决方法。

可以将多个电容分为两组，在同一时刻，保证有一组电容给负载供电而另外一组接受外部电源的充电。

在单片机控制下的MOS管实现输入输出间的电磁隔离。

　　图2表示电容、MOS管、光电耦合器的连接图，即图1中的A、B、C的连接。

图2电容、MOS管、光电耦合器的连接图

其中#1、#2、#3、#4接单片机的四个输出端口。

当#1为高电平，#2为低电平时，输入端的两个MOS管导通，电容处于充电状态。

当#1为低电平，#2为高电平时，输出端的两个MOS管导通，电容处于给负载供电状态。

当#1为低电平，#2为低电平时，输入端和输出端的MOS管关断，电容处于悬空状态。

而#1、#2都为高电平的情况是不允许的，这相当于把输入端与输出端连接起来，输入端的电磁干扰就会传递到输出端。

在单片机编程时可以避免这种情况。

#3、#4的情况同#1、#2。

　　如图1和图2所示，电路输入端与输出端采用不同的“地”，避免电磁干扰通过共接的“地”传递到输出端。

　　下面对两组电容工作的时序进行详细的分析。

以四个电容为例，分两组，每组两个电容。

　　图3表示出两组电容的工作时序。

　　图3体现了本电路在时序上的两个特点。

第一，在同一组电容中，充电与供电状态之间存在一个悬空状态，即电容与输入、输出端都断开，从而使输入、输出端之间不可能存在电磁耦合通路。

第二，两组电容轮流供电时，有一段共同供电的时间，保证在任意时刻都有电容给负载供电，从而避免了两组电容同时切换带来的输出电压的突变，提高了输出电压的稳定性。

　　图4表示了与图3对应的两组电容的电压变化。

图4两组电容的电压随时间变化图

3　单片机编程流程

　　图5中，“1H,2L,3H,4L”表示控制端口1为高电平，2为低电平，3为高电平，4为低电平。

其它依此类推。

　单片机按照图3工作。

在单片机编程时，用到三个延时：

充电延时t1，、悬空延时t2，和供电延时t5。

4　结论

　　本文介绍了一种基于电容的电磁干扰全隔离直流传输电路。

电容拥有的电荷存储特性以及MOS管和光电耦合器的运用，使得该电路可以将输出端与来自输入端的电磁干扰完全隔离，从而有效地抑制了来自电源的传导干扰，可以广泛地使用在电磁环境恶劣的电源电路中。

一种电除尘器用智能高压逆变直流电源的研制

1　引言

　　随着科学技术的高度发展，工业粉尘及废气的排放量日益增加，对环境的污染越来越严重。

特别是在冶金，矿山，建材，化工等行业中，存在着大量污染环境的粉尘，这些粉尘具有分散性大，移动围广等特点，应用静电除尘器能够有效的收集起这些粉尘。

但由于常规的高压电源体积庞大，装置笨重等诸多不足之处。

因此，减小高压电源装置的体积与重量就显得尤为重要。

　　近年来，电力电子技术取得了巨大的发展，特别是新一代功率电子器件如IGBT,MOSFET等的应用，高频逆变技术越来越成熟，各种不同类型和特点的电路广泛的应用于直流—直流变换，直流交流逆变等场合。

在这一前提下，设计一种高压逆变电源来代替常规高压电源从而达到减小高压电源装置的体积与重量的目的成为可能。

同时使电源在使用效果上、输出电特性的可控性上和节约成本等方面上也都比常规高压电源装置有明显的优势，系统效率也将得到一定程度的提高。

2　系统硬件设计

2.1电源主体结构

　　图一所示为高压逆变电源的电路组成框图，主要包括两部分：

主回路及控制回路。

主回路主要包括：

配电开关，工频整流器，工频滤波器，斩波器，IGBT桥式逆变器，保护电路，高频高压变压器，高频高压硅堆（高频整流器）等部分。

控制回路主要包括：

电流，电压，火花率采样及其处理单元，PWM信号产生和驱动电路，单片机控制器，参数输入键盘及液晶显示部分，通讯接口等部分。

2.2主电路的工作机理

　　主电路的工作原理如图二所示，高频逆变器中的功率开关管采用目前世界上先进的电力电子器件IGBT（绝缘栅极晶体管）。

它是将MOSFET和GTR的优点集于一体的新型复合器件，具有MOSFET的高输入阻抗，可用电压驱动，GTR的通态功耗低等优点。

　　图二流电压经整流-斩波器调压-滤波后得到直流电压U1，将U1加到全桥式高频逆变器上。

VD1～VD4与功率开关管VT1～VT4反向并联，承受负载产生的反向电流以保护开关管。

C1～C4及R3～R6以及4个VD的引入是为了避免四个开关管在在关断时过高的电压上升速度和减少管子的关断损耗。

在此电路中桥式对边上的两只IGBT如VT1,VT4或VT2,VT3时同时导通和关断的，同边上的两只开关管交替通断，相位差为180°

。

当激励脉冲信号轮流驱动VT1,VT4或VT2,VT3时逆变主电路把直流高压U1转换为20KHz的高频矩形波交流电压送到高频高压变压器，经升压整流滤波输出给负载（电除尘器）供电。

IGBT桥式逆变器将直流高压U1变为矩形波交流电压的过程如下：

当VT1,VT4激励导通VT2,VT3关断时直流高压U1经VT1,VT4向高频高压变压器提供反极性电流，当VT2,VT3激励导通VT1,VT4关断时直流高压U1经VT2,VT3向高频高压变压器提供正极性电流。

控制VT1,VT4和VT2,VT3两组IGBT轮流导通，导通时间及相对比例，就可得到脉宽可调的矩形波交流电压。

2.3控制电路的工作机理

　　控制电路主要包括单片机控制器，脉宽调制控制器，驱动电路，信号采集单元，通讯接口部分，参数输入键盘及液晶显示部分。

2.3.1单片机控制器

　　为了使整个电源系统具有自诊断和人机交换式的控制功能该