电力用直流电源自动调压装置的研制-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

1　引言

　　电力系统所需的直流电源，都是由直流电源系统提供的，而直流电源系统的输出为合闸母线和控制母线两部分。合闸母线的电压即为充电机输出电压值,合闸母线的电压高，其作用是为合闸机构提供操作电源。控制母线的电压要比合闸母线的电压低，而充电机在满足给蓄电池正常充电的情况下，其输出电压要高于控制母线电压，要满足控制母线能正常地给电力系统的继电保护装置及信号回路等供电。必须把合闸母线电压降至一定范围，形成控制母线。本文介绍的自动调压装置正是为实现这一功能而设计的。

2　方案选择
　　
　　设计开始，我们选择方案所遵守的原则为：成本低、性能高、具有高可靠性与稳定性、实用性。

2.1　选用单片机控制方案
　　
　　选用8031或8051构成的单片机系统，虽然实现起来，十分简便，但是此系统所需外围辅助器件比较多，造成成本过高。另外一重要原因是此种方案对干扰特别灵敏。实际运用，可靠性较差，基于以上二种原因，此种方案没有采用

2.2　选用大规模可编程逻辑器件方案
　　
　　我们选用了可编程逻辑器件GAL20V8B，进行编程实现。此种方案电路简单，造价不高，但是经实际试验后发现，此种方案的抗干扰能力较差。所以，也不是优选方案，没有被我们采用。

2.3　用大规模逻辑电路方案
　　
　　采用此种方案后，我们发现实现自动调压功能的电路十分简单，整个成本明显降低，由于采用的逻辑芯片为双向移位寄存器40194B{74194}，此种芯片是一种成熟的芯片，其工作稳定性十分高，造价也十分低。是目前普遍采用的一种集成电路。经实际试验，达到了预期的设计要求。因此我们采用了这种设计方案。

[page]3　移位寄存器40194B的描述

　　工作真值表见表1，管脚排列见图1,HEF40194B是具有两种控制输入（S0—S1）的双向移位寄存器，具有一个时钟输入脚（CP），一个左移串口数据的控制输入脚（DSL），右移串口数据的控制输入脚（DSR），四位并行数据的输入脚（P0—P3）。一个同步复位输入脚（/MR），四个并行输出脚（O0—O3）。当/MR为低电平时，对芯片进行复位，迫使O0—O3输出低电平。当MR为高电平时，工作模式由S0和S1按表1组合方式工作，串口和并口工作方式是由CP脉冲边沿触发

4　自动调压装置的工作框图如图2所示

[page]5　元器件选择
　　
　　从图2可看出，所设计的自动调压装置在直流电源系统中是一个独立执行部分，其自动控制电路部分所需的+12V工作电源。是利用电阻从+KM上降压之后。通过7812稳压块直接稳压后而获得，采样回路。利用精密电阻直接降压采样，这样足可以保证采样的精度要求，从而不用采用价格高的霍耳元件，成本大大降低，另外，工作的可靠性与稳定性都比霍耳元件高。比较判断回路，是LM224工业常采用的芯片，其价格低，性能可靠，触发电路采用的是NE555集成电路，移位执行电路采用的是40194B（74194）双向移位寄存器。其工作过程参见表1 驱动电路采用的是BU406（BUX85）高压三极管，此种器件的造价十分低，同时它也是成熟的器件被广泛应用于工业。继电器采用的是JQX58F。这种继电器节点容量大，而且价格低，降压回路采用的是硅二极管组。

6　工作过程

　　如图2图3示，合闸母线（+HM）经过硅降压回路降压后，形成正控制母线（+KM），+KM经自动调压回路采样后，采样值送到比较判断回路，在此处进行比较。如果+KM没有高于预先设好的范围，则触发电路不动作。移位执行电路也不动作，相应的继电器也不动，电路保持原状态，+KM值保持不变，如果+KM超出了预先设好的范围，则比较判断回路发出信号，告之触发电路，触发电路立即发出脉冲，触发移位寄存器，移位寄存器开始向左或向右执行移位，从而使电路驱动继电器动作。继电器相应的节点打开或闭和，来实现硅二极管是串入还是脱离+KM回路，于是实现+KM按电力标准规定的范围内变化，从而实现了自动调节+KM电压。

图 3

[page]7　自动控制电路原理和工作过程
　
　　其原理图如图4a 4b所示，图中II单位与I单位是按相应的序号对应连接在一起的，+KM（控制母线）经III-1引入，通过图4b的采样电阻R1和R2，到达I-10，送入图4a中N1（LM224）的2脚与5脚进行比较。在图4a中RP1是调母线欠压值的设定电位器，RP2是调母线过压值的设定电位器， +KM（控制母线）采样后经LM224比较后，从1脚与7脚输出，7脚与1脚的组合状态只有三种可能：01、11、00。8脚与14脚的输出相应有10，00，01三种状态。8脚与14脚的相应三种状态既为图4b中N1与N2的S0与S1组合状态。当7脚与1脚输出为01时，表明此时控制母线欠压，则LED1亮，LED2灭，LM224的8脚为高电平，14脚为低电平，S0、S1为10组合状态送到图4b中的N1与N2，同时图4a N2（NE555）的四脚为高电平，3脚立刻产生触发脉冲，通过I-4送到图4b HEE4019B的11脚，使HEE4019B获得触发脉冲，于是开始右移输出工作。这时图4b N1的15脚输出高电平，从而驱动图4b的Q2导通，相对应的继电器动作，把降压二极管脱离+KM回路。如果此时仍处于欠压状态，则图4b的15脚输出保持不变，14脚马上输出高电平，驱动Q3导通，于是Q3连接的继电器动作，把相应的降压二极管脱离+KM回路-----，如果仍处于欠压状态，则直至图4b N2的13脚输出高电平，Q8导通，相应的继电器动作，把相应的二极管脱离+KM回路，如果调至某一处，如Q4导通后，母线电压进入正常状态，则图4a N1的7脚与1脚输出高电平，8脚与14脚输出为00电平，那么电路进入保持原状态工作方式。假设图4b所有的三极管Q2—Q8全部导通，此时出现母线过压信号，那么图4 a中N1的1脚输出为低电平，LED2亮，N1的7脚为高电平，14脚为高电平，8脚为低电平，图4b中N1与N2开始左移输出工作，图4 a中N2的4脚输入为高，3脚输出脉冲，通过I-4、II-4送到图4b中的N1—11脚与与N2—11脚，N1与N2开始左移工作。图4b中，N2-13脚变为低电平，Q8断开，相应的继电器停止工作。与其对应的降压二极管串入+KM回路，实现降压。如果+KM还过压，那么相应的Q8、Q7----依次断开，直到调到+KM进入正常电压范围。图中III单元的4至10是继电器线圈连接点，III—2是+KM经电阻降压后，给7812集成块供电的接入点。

8　存在的问题及解决办法

　　在进行带电运行试验阶段，发现有时会有某一个高压三积管（Q2---Q8）被击穿的现象。经反复分析和试验，确定是高压三积管驱动的继电器线圈在系统断电时产生瞬间反向电动势（此时电池组没有接入充电），击穿了三积管，因为继电器是接在+KM上，继电线圈瞬时产生了十分高的反向电动势。解决的办法是在每个继电器线圈上加一个泄放二积管，这个问题就解决了。

[page]9　主要技术参数

　　降压范围：　0 ～ 45V

　　额定电流：　20～ 100A

　　稳压精度：　≤2%

10　结论

　　该自动调压装置现已大批量投入电力系统运行，用户对该装置运行的可靠性与稳定性给予了高度评价。与此同时，该装置的生产成本却大大降低，达到了设计之初的要求，使我企业的产品在市场竞争中更具优势。

参考文献：

《数字电路逻辑设计》李大友主编　严化南顾喜隆编著清华大学出版社　2002年7月

关键字：继电保护信号回路双向移位寄存器编辑：冰封引用地址：电力用直流电源自动调压装置的研制

上一篇：基于PWM降压转换器AP3003的车载充电器的系统设计
下一篇：大功率UPS中DSP与单片机的串行通讯设计

推荐阅读最新更新时间：2023-10-18 16:27

三相继电保护测试仪的试验原理是怎样的

1、三相继电保护测试仪准备进入试验前，需要对模拟仪器继电器使用与应用二次电荷电流等条件的系统故障检测； 2、单元测试采用二次注射，检查测试基于二次个别中继要素的精度值，逻辑测试确认的逻辑工作方式每个RAG逻辑图像和启用为每个元素对PSR；我们在对继电保护测试仪去选择的时候，首先需要知道自己想要什么样的参数，用于哪些方面的检测，例如电压、电流、精度、频率等，按照参数选择对应的继电保护测试仪产品是安全的捷径。

[测试测量]

微机继电保护测试仪有哪些应用

　　继电保护测试仪可以单独进行交流测试，直流测试，低周期同步，时间测量，功率阻抗，差分测试，叠加谐波，整套测试，阻抗阶梯，零序保护，系统设置和其他测试项目。　　继电保护测试仪过电压继电保护测试采用“交流测试”程序。当继电器的额定电压小于120V时，可以将单相电压用作变量进行测试。　　继电保护校验装置要采取电磁干扰保护措施，变电站改造，电磁保护要换成微机保护，必须采取抗电磁干扰的技术措施，即严格执行继电保护校验装置的安装条件，带屏蔽层电缆的安装，并同时屏蔽层的两端必须接地，由于电路较长，当一端接地时，另一端会由于电磁干扰而产生电压和电流，从而导致微机动作或误操作保护。　　为了减少保护装置发生故障和错误的可能性，必须

[测试测量]

浅析微机继电保护原理

摘要：本文就继电保护领域日益应用广泛的微机继电保护，从硬件、算法、电磁兼容等几方面作以原理性的浅析。　　关键词：微机继电保护　　1.概述　　继电保护是关系着电力系统安全运行的关键。继电保护技术的发展大致分为四个历史阶段：电磁型、晶体管型（又称半导体型或分立元件型）、集成电路型、微型计算机型。目前，随着微电子技术的发展，微机型继电保护技术的应用已越来越广泛。　　与传统的继电保护技术相比，微机继电保护主要有以下的优点：　　（1）改善和提高继电保护的动作特性和性能；　　（2）可靠性大为提高；　　（3）内部编程软接线的方式大大降低了电气二次线路的复杂性；　　（4）可以充分利用

[电源管理]

分析微电脑继电保护测试仪仪器特点

　　1、嵌入式主机，配备超大规模可编程逻辑器件(CPLD)主机采用高速高性能嵌入式微机系统配备CPLD，响应速度快，传输频带宽，对基波可产生每周波500点的高密度拟合正弦波，输出波形光滑，无谐波分量。由于输出点数多，且通过精确的滤波电路，波形的失真度极小，在谐波输出时，即使对9次谐波、450Hz也可以达到每周波55点的高密度。而软件具有非常强的人机对话及在线帮助功能，可对任意试验参量实施控制。2、单机12路D/A同时输出采用16位高精度DAC芯片，确保拟合波形精度高，线性度好。可同时输出12路模拟信号，满足变压器保护、备用电源自投等全方位测试。3、高精度线性功放，同时输出6相电压及6相电流微电脑继电保护测试仪精心设计的电压

[电源管理]

基于Blackfin处理器的继电保护完整解决方案解析

　　全球对电力设施建设的关注从来没有达到像当前这样高的热度，一方面当前形势下的环保节能要求对传统电网提出了极大的挑战，另一方面，全球近年来发生多起导致重大经济损失和影响民生的电网事故，作为重要能源供应的电网安全性越来越受到高度重视。电网改造以及智能电网建设热潮正在揭开全球数万亿美元的巨大市场商机。　　近年来，中国国家电网一直努力打造具有网络化、自动化的统一的坚强智能电网，已经明确了分阶段推进坚强智能电网发展的战略和今后十年坚强智能电网的建设规划。电网改造和坚强智能电网建设的一个重要方面是加强网络的自我故障诊断、保护和自愈功能，电力公司需要电力线监控和保护系统，以对能量的消耗情况、成本和质量进行监视和控制，并对保护昂贵的设备

[单片机]

基于Motorola M12 GPS接收机实现继电保护同步检测

摘要：本文主要介绍了Motorola公司的GPS接收器M12，在此基础上使用AT89C58单片机系统完成定时信息的采集，进而实现继电保护检测装置的异地双端同步试验。关键词：GPS；单片机；串口通信引言美国东部时间2003年8月14日16时11分，其东北部和加拿大联合电网发生大面积停电事故。负荷损失总计6180万千瓦，停电范围为9300多平方英里，受影响的居民约5000万人。这次事件造成了巨大的经济损失和社会影响，引起了世界各国的普遍关注。相关报告表明电网二次系统的配置及其协调存在明显缺陷，功能不完善是这次事故爆发的主要原因之一。众所周知，继电保护装置是电网二次系统重点建设的项目，为此开发了利用GPS定时模块来缩小

[应用]

继电保护测试仪的功能在哪些方面

继电保护测试仪具有大型仪器优越的性能，强大的功能，又具有小型测试仪小巧灵活、操作简便，可靠性高等优点，是继保工作者得心应手的好工具，那么它的功能在哪些方面呢？ 1、操作方式装置直接外接笔记本电脑或台式机进行操作，方便携带，性能稳定。 2、新型高保真线性功能端输出一直坚持采用高保真、高可靠性模块式线性功放，而非开关型功放，性能可靠； 3、不会对试验现场产生高、中频干扰，而且保证了从大电流到微小电流全程都波形平滑精度优良； 4、软件功能强大可以完成各种自动化程度高的大型复杂校验工作，能方便地测试以及扫描各种定值，进行故障回放； 5、实时存储数据，显示矢量图，联机打印报告，可以方便进行三相差动保护测试。

[测试测量]

<font color='red'>继电保护</font>测试仪的功能在哪些方面

继电保护测试仪检定方法使用说明书

继电保护测试仪是一种用于继电保护及安全自动检验的装置，精准可靠的应答才能有效保障保护装置的应用性能，而继电保护测试仪正是验证这一性能的检验装置，下面本文主要根据继电保护测试仪检定规范介绍其交流电流输出误差限值要求及校准操作。一、继电保护测试仪交流电流输出误差限值 1.输出交流电流幅值基本误差在检定规范要求的基准工作条件下，继电保护测试仪输出电流的幅值为0~imax、频率为50hz，其基本误差应满足： ——i≤0.1in，基本误差不超过±1ma； ——0.1ini ≤imax基本误差不超过±0.2%。当输出电流幅值在0~imax范围内，输出频率变化时，其输出电流幅值基本误差应满足表1要求。表1：误差范围 2.输出交

[测试测量]

<font color='red'>继电保护</font>测试仪检定方法使用说明书

热门资源推荐
热门放大器推荐

小广播

热门活动

换一批

Vishay线上图书馆

白皮书技术文章视频热门推荐