直流稳压电源的设计方案篇1

关键词：变频器恒压补水节能

中图分类号：TE08文献标识码：A

前言

供暖系统在我国北方的冬季是必不可少的，暂且不论冬季供暖带来的环境污染，但它确实给严寒中的人们带来了温暖和方便，并且人们越来越关注供暖质量的稳定。这其中，热水锅炉压力的稳定就直接关系到供暖系统的供热质量。传统的人工补水的方法，难以保证补水的实时性，管网的压力波动较大不利于系统的安全运行，而且浪费能源。变频调速恒压补水很好地保证了供暖热网的稳定，节约能源要想保持供暖系统压力的稳定，补水系统的压力稳定是关键。恒压补水是指在小区供暖系统中用水量发生变化时，始终保持回水压力不变，这样既保证了供水能力，使系统管网压力稳定，又使供暖质量大大提高。介绍了供暖热网恒压补水控制的基本原理，设计了变频恒压补水系统的控制方案。进行了变频恒压补水系统的性能分析和经济效益分析。实际运行表明，系统运行稳定、可靠、节能。

1.变频恒压供水系统的工作原理

当用户将系统压力恒定为HA时，水泵对应的运行工况点为A，流量为QA，压力为HA，当系统流量由QA降为QB时，水泵扬程升为HB时，这时变频控制器收到信号，将水泵转速由NA降为NB，使水泵扬程控制在QA，点B为变转速后的运行工况点。同理，如流量从QB降为QC时，转速变为NC，C点为变转速后的运行工况点，且C点处水泵扬程维持为HA。这样水泵在运行过程中节省了BB’、CC’这段不必要的扬程，这就是恒压供水的节能原理。从上述的节能原理分析可以看出，水泵的运行工况点始终维持在扬程为HA的水平线上。这样使整个系统在运行过程中，始终维持了最不利点所需压力，保证了系统的安全运行，节约了部分能耗，但根据水泵相似定律的特例―比例律的相似条件，变频恒压供水系统中，水泵的运行工况点不是相似点，因为所有工况点为一条水平直线，而非一条以原点的相似工况抛物线。如图1所示。

变频恒压补水系统采用一个压力变送器（输出信号为4～20mA）检测供暖热网的压力，压力变送器的输出信号作为系统的反馈信号。系统的控制目标是换热站补水的压力，系统设定的给水压力值与反馈的压力实际值进行比较，其差值输入PID调节器回路处理之后，送出一个水量增加或减少信号，控制水泵转速，完成补水压力的闭环控制，从而实现管网流量变化时达到稳定补水压力和节约电能的目的。

2.变频恒压补水控制方案设计

该系统是为了满足某小区集中供暖的供暖质量而设计的。有两台60kW电机作为循环泵用（一备一用），两台3.7kW电机作为补水泵用（一备一用），这里假设循环泵工作正常，经测算和实验表明，一台3.7kW电机足以满足补水的需要。现用一台富士变频器FRN-400V系列的产品FRN-3.7G-11S-4CX来实现补水热网的恒压（0.4MPa）。压力变送器选用YGS-3（选用0~1.0MPa量程）两线制仪表。由于YGS-3两线制压力变送器本身不带电源，因此，需要外加一+24V电源串接到压力变送器回路中。变频器使用外部操作方式。由于要用PID调节和4～20mA电流信号输入，因此，需将变频器的RT和AU端子置为有效。

2.1主回路控制方案。系统有手动和自动两种运行方式。1QF为手动（工频）回路，2QF为自动（变频）回路。手动时加过载热保护，自动时由变频器参数设定过流保护。

2.2控制回路控制方案。当控制方式打到手动时，即进入手动运行方式，此时可通过控制柜的按钮1ST或2ST直接工频启动任一电机。此工作方式在变频器损坏或水泵巡检时使用，这时无法使用变频功能。当控制方式打到自动时，即进入自动运行方式，此时通过控制柜3ST按钮启动变频器，变频器将根据设定实现自动恒压补水。

2.3参数设定。变频器的参数设定在调试过程中是十分重要的，如果参数设定不当，不能满足生产的需要，导致起、制动失败或工作时常跳闸，严重时会烧毁功率模块富士变频器参数达几百个以上，调试时，大多数参数可不变动（按出厂值不动即可），只要把使用时原出厂值不合适的予以重新设定就可。如外部端子操作、最高频率、上下限频率、起动时间、过流保护、过压保护、PID参数等必须要调整，当运转不合适时，再调整其他参数。根据该系统的实际需要，对变频器的参数做如下设定：

1）根据用户对运转指令要求，选择外部启停，选F01=2。2）由于使用4～20mA反馈信号，设定端子FWD输入选择F02=1。3）根据补水的实际需要，设定上限频率F03=50Hz。4）由于加速过快时容易引起过流保护，设定加速时间F07=10s。5）停泵时宜长不宜短，快速制动易产生“水锤”，设定减速时间F08=15s。6）根据3.7kW电机额定电流的匹配，设定过电流保护F11=9A。7）PID控制自动模式切换，设定F20=1。8）PID反馈动作选择，设定F21=1（4～20mA）。9）比例带，设H22=80%。10）PID积分时间，设H23=0.5s。11）PID目标设定H24=50%。

3.性能分析与节能效果分析

水泵是按工频运行设计的，同步转速为n=60f/p，其中磁极对数p在厂家制造出来时已经是固定的，只有通过改变频率f来改变转速n。通过变频技术来改变补水泵的流量，水泵消耗功率与转速的三次方成正比，即N=Kn3，其中N为水泵消耗功率，n为水泵运行时的转速，K为比例系数。事实证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能效率可达30%～40%。

结语

变频恒压供水控制技术逐渐成为我国供水行业的发展趋势。恒压控制技术的提高，可以加强供水控制系统的稳定性和提高节能效率，功能全面，操作方便，有利于数据的快速传输，对经济效益和社会效益起到了一定的促进作用。恒压补水技术因采用变频器改变电动机电源频率，与通过调节阀门开度控制水泵出口压力的方式比较，具有降低管道阻力、大大减少截流损失的效果。而且由于工作在变频工况，在水泵出口流量小于额定流量时，泵转速降低，减少了轴承的磨损和发热，延长泵和电动机的机械使用寿命。另外，因实现恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，工作正常时，可实现无人值守，降低了人员的劳动强度，节省了人力。该系统的实际运行效果表明，采用这种设计方案全面提高了小区供暖补水系统的可靠性、动态性能指标和经济技术指标。

参考文献

[1]5000G11S/P11S一般工业用标准系列.富士变频器说明手册[S].

[2]孙长玉，袁军.供热运行管理与节能技术[M].北京：机械工业出版社，2008.

直流稳压电源的设计方案篇2

关键词：单机片；升压电路；设计与仿真

前言

三项逆变电源在设计阶段需要注意升压电路的设计，一般而言应该在直流电源与逆变电路之间放置相应的升压电路，而最常用的是DC/DC模式，其功能的发挥在于将蓄电池组合体升压到DC540V。但是实际应用过程中会出现电压波动情况，因此应该保证整个输入电压应该保持在108V左右，输出电压则应该保持在540V左右。Boost升压电路的整个结构相对比较简单，整个结构系统中一般只有一个开关管，这种设计方案可以解决传统设计电路对电源功效的损耗，该种结构体系的体积相对较小。

一、设计模式

整个电路的设计电压应该经过严格调试后直接传送到STC12C54010AD单片机，这是因为该种单片机具有八个通道，并且可以持续性的保证输出PWM驱动信号，可以满足一般电路动能的需求，因此该种电路的设计并不需要增加A/D转换电路，也不需要额外增加PWM信号路径，只需要调试PI计算方法就可以严密的控制电路信号传输模式与信号内容，从而让信号传输形成一个完整的循环模式，保证电压的稳定输入与输出。在此过程中需要借助单片机I/O接口，并在此基础之上建立A/D转换口，在DC2DC升压系统的维护下保证整个设计电路系统的完整性，从而最大程度的改善系统功能是设计的关键所在[1]。

二、硬件设计方案

在单机片电路中，如果开关管的通态时间为ton，则电路连通阶段的电能感应量值为L上的积蓄能，可以表示为EIiton。如果断电持续时间为toff，那么在断电阶段的电感L释放能量的积蓄能可以表示为（U0-E）Iitoff。如果整个电路的运行相对稳定，那么一个周期T内的电感L释放的积蓄能量与最终积蓄能量是相等的，那么可以最终表述为：

其中表示电路的输出电压高于电源实际电压，因此此种电路被称之为升压电路，英文称之为Boost变换器。它也直接表示升压的比值，可以通过相应的方法进行调节，以此来改变整体电压的输出量。如果将升压比的倒数记为β，那么β就表示输出的电压量小于电源的电压。升压电路的输入电压高于电源电压主要是因为L电路储备电压能具有调节电压的作用，此外，电容也可以保持整体电路电压保持稳定。如果将电路中的电能损耗忽略不计，那么电源的供电能量仅仅是由电压负载消耗的，而升压电路则可以被直接当作直流变压器。

整个电路的系统的组成要见还包括二极管，它的最大直流电量可以表述为。一般电路的电压都有承载度，因此，如果考虑电路的电压、元器件的成本等，那么应该选择RM200HA224F规格的。

电路的电容设计应该以电路的电感电流连续模式为基础，考量电容器内部二极管的电流承载力Id，应该维持整个电流流向为平直电流，因此，在指定的电压限制中，应该设置电容的电压为：。其中为波纹电压，规定取值为10V，因此C=31.69（μF）。在电路通电以及充电的阶段内，一般电容的规定容量必须可以进行负载供电，因此所要求的电容也相对较小，而实际选择的电容一般取值为50μF，耐压值应该保持在900V。

对隔离驱动电路进行设计的方法一般是直接驱动法、隔离驱动法和集成模块驱动电路、该逆变电源采用FXB系列集成模块EXB841来驱动IGBT模块。集成模块驱动电路与分立元件的驱动电路相比，有体积小、效率高、可靠性高的优点。EXB841适用于开关频率为40kHz以下的开关操作，可以用来驱动400A，600V或300A，1200V的IGBT。它采用单电源工作，供电简单，内置高速光耦实现输入、输出的隔离，同时，芯片内部设有过电流保护电路，且过电流保护后在封锁自身输出的同时，由专门的故障信号输出端发出故障信号[2]。

电路整体设计完成后应该对电路进行保护系统设计，直流电源中的功率器件IGBT是系统的主要部件，也是最昂贵的部件。由于它工作在高频、高压、大电流的状态，所以也是最容易损坏的部件[3]。因此IGBT的保护工作显得十分重要。该系统中具有较为完备的保护电路及保护程序，保护电路主要有以下几个部分：输出过压保护电路；输入过压、欠压保护电路；IGBT短路保护电路；温度保护电路。

结论：综上所述，在现代物理学发展的推动下，对升压电路的相关研究也随之提高，尤其是在单片机应用基础之上对其相关技术与仿真的研究推动我国电力系统的发展，更成为实现我国工业现代化的强有力保障。

参考文献：

[1]薛俭雷，田春华，万永刚.太阳能电池升压电路的设计与仿真[J].微型机与应用，2012，13：22-24.

直流稳压电源的设计方案篇3

关键词：电子负载；负载调整率；自动测试；小功率直流稳压电源

中图分类号：TN710?34；TP274文献标识码：A文章编号：1004?373X（2013）10?0159?03

0引言

电子负载具有体积小，调节方便，工作方式灵活，性能稳定，精度高等优点，被广泛应用于电源类产品和各类电子元器件的实验、测试、检定和老化环节[1]。该方案基于51单片机，设计了一种智能电子负载，与其他同类设计[1?7]相比，具有直流稳压电源负载调整率自动测试功能。

1系统原理

整个智能电子负载系统由单片机、恒流控制电路、功率负载器件、电压电流检测电路、过压保护、供电电源等构成，系统原理框图如图1所示。

2硬件电路设计

2.1恒流及电压电流检测电路

2.2模/数、数/模转换电路

为了使系统达到一定的精度，且节省单片机I/O口资源，分别选用12位串行模/数、数/模转换器，分辨率达[212=4096]。[U1]，[U3]分别为模/数、数/模转换器提供稳定的参考电压。模/数转换器选用TCL2543[8?9]，数/模转换器选用TCL5618[10?11]。

2.3过压保护电路

3系统程序设计

系统程序采用模块编程、主程序调用各模块的方式实现。主要由定电流、被测电源输出电压检测、被测电源输出电流检测、负载调整率自动测试、按键检测、显示驱动等模块组成。

4结语

以51单片机为主控芯片设计了一种新型智能电子负载，使运算放大器工作在深度负反馈条件下实现功率负载恒流，选用12位串行的模/数和数/模转换器，设计过压过流保护电路，通过软件编程实现直流稳压电源负载调整率自动测试功能。实际设计与制作表明，该方案满足设计要求。

参考文献

[1]丁锐霞，马秀坤.基于Atmega16的智能电子负载设计[J].山西师范大学学报：自然科学版，2008，22（2）：24?27.

[2]，李家武.基于ARM的实时调整型电子负载的设计与实现[J].计算机测量与控制，2008，16（9）：1295?1297.

[3]杨振吉，付永杰.电子负载的设计[J].计量技术，2003（5）：24?25.

[4]王子剑，孔峰.基于DSP的数字电子负载控制器设计[J].计算机技术与发展，2012，20（2）：241?244.

[5]蒋益飞，周杏鹏.基于STM32直流电子负载的设计与实现[J].仪器仪表用户，2012，19（3）：68?70.

[6]张胜高，张庆范，王思尧，等.基于TMS320F28335的恒流型馈能式电子负载的设计[J].电子设计工程，2012（10）：103?109.

[7]朱金刚.智能电子负载的设计[J].实验技术与管理，2006，23（6）：26?29.

[8]鲁成杰，惠力，杨英.C51环境下TLC2543的软件设计[J].山东科学，2010，23（5）：100?106.

[9]叶钢.基于TLC2543数字电压表的设计[J].数字技术与应用，2011（10）：59?62.

直流稳压电源的设计方案篇4

1高压直流输电和FACTS技术的发展

1.1±800kV及以上电压等级特高压直流输电技术

中国专家介绍了向家坝—上海±800kV特高压直流输电工程的最新进展,本工程于2009年12月通过了单线运行试验。专家阐述了已通过长期运行试验验证的向家坝—上海工程中对于±800kV特高压直流输电系统所获得的运行经验,并重点介绍了换流变压器、穿墙套管及外绝缘。印度专家介绍了NER/ER-NR/WR互联工程,该工程用于将水电机组发出的电能输送至印度东北部的主要负荷中心。通过位于Assam州和WestBengal州的2个整流站,使用1条1728km的直流线路将电能送至新德里附近的Agra逆变站,从而构成一个多端直流输电系统。专家重点介绍了多端直流输电结构的运行和控制策略,例如:并联运行、正常和保护解列运行、直流线路故障清除、不同换流站之间的协调配合,以及系统的故障处理措施等。与会专家还介绍了±1000kV及以上电压等级直流输电系统的技术可行性和研究开发需求,其主要观点包括:1000kV特高压直流输电系统在传输容量超过7000MW、输电距离超过1500km时才能体现出经济优势;南桥—广东和向家坝—上海2条±800kV输电线路的运行记录应该作为开发±1000kV设备和新的工程是否选用±1000kV电压等级的重要参考资料;研发±1000kV换流站设备存在的主要挑战包括绝缘问题、直流套管设计、开关设备和支撑绝缘子等;为减小工程投资,在设计直流架空线和杆塔时应认真考虑现有±800kV系统在电磁场、可听噪声、无线电干扰、闪络特性等方面的设计与运行经验。

1.2基于新型拓扑结构的VSC-HVDC系统

世界上首个基于模块化多电平换流器(MMC)的直流输电工程———TransBay工程,用于从匹兹堡向旧金山市提供电力,其额定参数为400MW/±200kV。由于具有电压支撑能力,工程的投运将使得旧金山市电网的运行稳定性得以提高。专家介绍了MMC拓扑的基本原理、不平衡工况及故障下的交流系统运行特性,以及基于MMC的直流输电系统的接地和换流站布局设计方案。有专家介绍了适用于FACTS的MMC的特性和优点,并讨论了适用于VSC-HVDC的多种MMC拓扑。其中包括级联两电平换流器,其基本结构与普通MMC相同,但桥臂上的每个子模块均由串联的压装式绝缘栅双极晶体管(IGBT)构成,开关频率为150Hz。专家认为使用此拓扑可以将每个换流器的损耗通过协调控制降低1%左右。有学者提出了一种用于电压源换相系统的新型换流器拓扑,由串联半导体器件构成的阀与MMC共同组成。混合拓扑的基本思路是充分利用两电平换流器和MMC结构各自的优点,其中,两电平换流器承担主要的能量传输功能,MMC提供必要的交流输出波形。这种混合结构的一个主要优势在于只需要较少的MMC子模块,因此每个换流器的体积和重量都可以大大减小,有利于实际工程的应用。

1.3多端高压直流输电网络

魁北克水电局的专家作了一个关于从魁北克到新英格兰之间的多端直流输电系统运行经验的介绍。此系统目前大约有40%~50%的时间运行在多端模式下。工程为包含多个换流器的直流电网的运行和保护提供了丰富的经验,也是直流输电系统应用的一个良好拓展。专家认为,有迫切需要时,直流断路器会得到非常快的发展。同时,需要确定一个直流电压的标准以避免直流电网中含有过多等级的电压。因此,对于如何建立较大的直流电网还需要完成大量的工作。根据电压源换相直流输电网络的潮流控制需求,阿根廷学者提出了一种可行的控制方案。该方案采用有差调节控制策略,这种控制策略与交流频率控制比较类似。专家提出了有功平衡控制和稳态潮流计算的基本原则,同时还指出直流电压是多端直流输电系统功率平衡的一个重要指标。通过案例分析,得出高压直流输电网络中采用直流电压控制的换流站对与其相连的交流系统影响较大,因此,在大规模直流输电系统(如高压直流网络)中,新型潮流控制策略的设计对系统的稳定运行十分重要。

1.4利用FACTS技术提高系统输送能力

利用FACTS技术提高系统运行效率的典型实例为挪威ViklandetTunnsjφdal静止无功补偿器(SVC)工程。该工程于2008年安装完成,用于增加送往挪威中部地区的功率,使用了2台±250MvarSVC装置和9台100Mvar并联电容器组。挪威学者介绍了该工程的设计、建设和第1年的运行经验,以及主要设计参数、SVC阀、控制和保护系统。同时对工程中应用的特殊技术也进行了介绍,包括功率振荡阻尼和环境污染保护系统等。静止同步串联补偿器(SSSC)在西班牙已得到实际应用。相关专家介绍了电网对功率控制系统的需求,特别是用来缓解过载对电网带来的危害,同时说明了在SSSC的规格和相关设计中都必须考虑到系统参数。该工程的额定容量为47MVA,可以满足其所连接的340MVA线路的控制要求,并且在前期研究论证阶段已通过潮流和短路电流的仿真分析验证了设计的正确性。

2高压直流输电和FACTS工程的运行经验及新工程

2.1通过陆地或海底电缆实现电网互联

罗慕洛项目是一条连接着西班牙半岛和马略卡岛的长达243km的海底高压直流输电线路,是西班牙单个项目投资最高、世界上海底深度最大(1485m)的第2大电缆系统,也是西班牙计划建设的第1条高压直流输电线路,计划于2011年投入运行。工程采用金属回线,其传输容量为2×200MW,直流电压为250kV。另一个互联工程位于巴西西部,在里约马代拉河的水电站与圣保罗附近的负荷中心之间计划建立2条3150MW/±600kV的直流连接线路。该工程的一个突出特点是采用了2个不同供货方提供的大容量换流器,而且彼此在同一个接入点连接到500kV的交流母线上,因此,在前期系统分析中需要从无功交换、谐波、控制特性等方面验证2个换流站彼此之间不会产生不利影响,且需保证2个换流站在同时运行时其控制不能相互影响和干扰,在任何工况下都能够稳定运行。

2.2在交流网络中增加FACTS

有专家介绍了在配电系统中使用的有源滤波器的拓扑结构比较,以及这种装置的一种应用。因为直流输电和FACTS设备产生的大量谐波,以及系统中现有电容带来的谐振,都会导致滤波器需求的增加。专家对于滤波装置的拓扑结构和特性进行了描述,并给出了相应的解释。2009年初,在芬兰的400kV输电系统中安装了+200Mvar/-240Mvar的SVC。该SVC的主要目的是在从芬兰南部向北部甚至更远的瑞典传输较大功率的情况下,有效衰减区域间的机电振荡。因此,该SVC在输出情况下的功率振荡阻尼控制仅采用了有功控制模式,以确保系统严重故障引起大幅度区域间振荡时可用的无功容量。Joetsu热电厂属于日本关中电力公司,主要为日本中部地区提供电力。距离该厂最近的500kV主环网约300km,在重负荷条件下单相故障可能会导致电厂从系统中失步,且线路故障还会引起过电压,故有必要安装静止同步补偿器(STATCOM)以解决稳定性问题和过压问题,为此,关中电力公司计划在2013年配备450MVA的STATCOM。

2.3可再生能源应用

对于水电是否是一种可再生能源,一直有人存在着疑问。对于工程人员来说其作为可再生能源是显而易见的,但是对于部分政府人员和公众来说这个答案则不是那么容易接受的。巴西、印度和中国的电力能源发展严重依赖于水电(正在规划的有22GW)。为了充分利用这些能源,采用直流输电是一个重要的技术手段。在过去10年间风电技术的发展使得大量的风电场接入电网,并且其容量还在持续增加。在保证电力系统的安全可靠以及供电质量的前提下,将风电接入电网存在诸多的挑战,而电力电子技术的发展已经成为解决这些问题的关键。目前的电力电子技术已经使得风电的安全性、可靠性和灵活性不低于任何现有其他类型的发电方式。有学者介绍了澳大利亚和新西兰风力发电的发展情况,澳大利亚和新西兰可能是世界上风电接入电网比例最高的地区,其使用FACTS装置将风电场接入电网,其中涉及到在电网连接点的SVC和STATCOM、少量小型静止无功补偿涡轮发电机、双馈感应电机和连接发电机的交—直—交转换等相关技术。关于非可计划性能源(如风力发电和光伏发电)对于系统稳定性和电压控制的影响也进行了讨论。丹麦的经验表明了风电场可以为交流系统提供惯性控制,以及有功和无功功率控制。但是,在2006年的欧洲大停电事故中,相对较小的功率(大约7GW)却导致了大规模(17GW)的甩负荷问题。因此,对于将可再生能源作为常规能源来使用,还需要一个很长的过程。

3高压直流输电和FACTS工程技术问题

3.1工程的视觉污染、接地电流、可听噪声、电磁干扰等环境问题

随着环境保护要求的日益提高,电力工程设施对于其周围环境的影响也越来越受到关注。接地电流和电磁干扰等问题已经得到了较多的重视并有了良好的解决方案。而各种电力设备所产生的噪声对周边群众日常生活的影响,以及工程设备和建筑与周围环境协调的问题,目前也逐渐受到重视。通过在建筑内使用各种吸音材料和在设备周围布置隔音屏蔽等措施来对噪声进行抑制,已经取得了良好的成效。而在工程设计时充分考虑工程建筑与周围环境的视觉协调设计,并对工程设备进行必要的遮挡,是解决视觉污染问题的有效措施。卡普里维高压直流输电联网工程提供了从纳米比亚到赞比亚电网之间的输电走廊。该工程使得纳米比亚电网能从水电资源丰富的国家得到充足的电力供应。目前,该工程已经在单极模式下使用金属物回路和大地回路进行了试验,针对未来的双极扩展也已开展了可行性研究。对于使用大地回路的方案在不同运行模式下进行论证,需要综合考虑地表特征、地下金属结构物、输电走廊内地下构造等多方面因素。有学者对SCB4文章中相关但不经常涉及的方面进行了深入的探讨,如考虑土壤电气和热应力特性及土壤深度而进行的接地极选址研究、用来评估选址结论的不同调查结论,以及接地极对环境的影响等。从而指导直流输电换流站址选择、地理位置调查、接口的影响和接地极的设计,同时还给出了工程特征和应用情况概述。

3.2含高压直流输电的交流系统特性

有关专家对于使用电压源换相直流输电进行电网互联和可再生能源发电接入问题进行了研究,并主张在控制中引入直流电压斜率控制。这种控制方式是对交流系统中发电机间功率分配技术的延伸,同时在处理不同干扰和功能边界时进行了改进。提出采用闭环直流电压控制与直流弯曲特性联合的方式进行直流电网管理,以确保系统操作的平滑控制并在不同换流站间合理分配,同时采用多端直流输电系统进行近海输电网络支撑来提供动态频率控制和功率振荡阻尼。在多馈入直流输电系统的相互影响强度指数方面,专家解决了中国南部电网多馈入的相互影响问题。目前该区域内已有4条完全投入运行的高压直流输电线路,第5条高压直流输电线路也已经在试运行。目前,已经对相互影响指数进行了评估,并正在提出一个新的指数。

3.3工程方案选择、监管、许可、资金和技术风险问题

有学者针对日本北海道—本州岛的直流输电线路,介绍了满足电力系统运行需要的控制方法及运行特性,提出了增加直流输电系统灵活性的方法,以便使系统在功率降至0.1(标幺值)以下时仍能正常运行。这种方法在零功率附近避免了多次极性翻转并减小了电缆的绝缘应力。该学者认为这些技术同样可以应用于任何一个直流输电工程。巴西学者介绍了马德拉群岛直流输电系统的设计及其实现的过程,其连接了圣•安东尼奥和吉拉乌水电站。在考虑稳态运行、动态性能和经济评估的基础之上,设计人员对多种不同的输电方案进行了可行性研究,最终提出了直流输电方式、混合型输电方式和交流输电方式3种方案。直流输电方式由2个双极直流输电和2个局部负载连接背靠背系统组成;混合型输电方式由1条直流线路和2条500kV交流线路组成;交流输电方式则选择了3条相并联的750kV交流线路。在经过深入分析之后,最终交、直流混合型输电方案因报价低在投标过程中胜出。从这个过程中可以看到,马德拉工程的确定方式是由经济、技术和在其他事项上具有影响力的因素综合决定的。

直流稳压电源的设计方案篇5

【关键词】单片机；直流稳压；数模转换

一、数字式可调稳压电源原理介绍

1.方案分析与选择

方案一：数控部分用单片机带动数模转换芯片提供线性稳压电压的参考电压。

优点：对于单片机，系统工作在开环状态，对数模转换的精度要求较高，设计成本低。

缺点：功耗较大，LED数码管输出显示不是系统的精确输出电压，须对它进行软件补偿。

方案二：数控部分用AVR单片机的PWM组成开关电源，再利用AVR的AD转换对输出电压进行实时转换，利用软件进行电压调整以达到稳压。

优点：硬件简单，稳压的大部分工作由软件完成，对单片机的运行速度要求很高，利用手头的ATmaga16L单片机最高8MHz工作频率很难达到速度要求。对软件要求较高，功耗小。

缺点：输出纹波电压较大，对软件的要求很高。

方案二简单的电路结构起初对设计者很吸引，但是后来了解到AVR单片机的PWM的精度用于开关电源比较勉强，而且开关电源有个通病：纹波电压大，考虑到设计目标对电源的功耗要求不是很严，同时为了保证纹波足够小也鉴于自身对于51单片机和线性电源较为熟练，故选择方案一。

2.总体设计原理

本设计采用AT89S52单片机作为整机的控制单元，利用4×4键盘输入数字量，通过控制单元输出数字信号，再经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量，最后经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管的基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。

二、数字式可调稳压电源硬件电路设计

本系统的硬件电路设计主要围着AT89S52单片机作为整机的控制单元用PROTEL99SE设计软件来布线的，其中还用到了模数转换芯片DAC0832、外部存储芯片24C01、放大器芯片LM324、4×4矩阵式键盘、数码管等其他器件。总体框图考虑到各个元件的电气特性，例如元器件之间的干扰问题，接地问题，布线问题等，本系统将硬件电路设计分为数字部分和模拟部分。

（一）稳压电源数字部分电路

稳压电源数字部分电路即单片机接口电路主要包括：DAC0832数模转换电路、EEPROM接口电路、键盘接口电路、扬声器接口电路、复位电路、晶振电路及数码管显示部分电路。

1.单片机接口总电路

单片机AT89S52与器件的接口总电路如图1所示，下面将各部分电路介绍，AT89S52的P0、P2.5-P2.7接数码管输出显示部分电路，其中P0口用来输出字段码；P2.5-P2.7用来输出数码管选通位信号；P2.0、P2.2分别接外部存储芯片24C01的数据线（SDA）和时钟线（SCL）；P2.3接扬声器电路，为执行内部程序指令，EA/VPP必须接VCC。

AT89S52的P1口与数模转换芯片DAC0832相连接，用来输出数字量信号；RST为复位脚，用来输入复位信号，同时它还与P1.5-P1.7一起用作ISP下载端口；P3口用做键盘信号输入端口，XTAL1、XTAL2接晶振电路。

2.单片机电路接口电路

主要有：24C01与单片机AT89S52接口电路、4×4矩阵键盘接口电路、扬声器电路、AT89S52单片机复位电路及外部晶振电路、数码管显示部分电路。下面简单介绍一下存储芯片。

稳压电源设计中利用它存储电压输出值，实现掉电保存当前电压值的功能。它的引脚1、2、3、4、7接地；8脚接+5V；5脚与6脚分别接单片机的P2.0、P2.2的同时接5.1K上拉电阻后再接+5V（因连接总线的器件的输出端必须是集电极或漏极开路，以具备线“与”功能）。

3.数字部分电路PCB设计

本系统中，数字部分电路PCB采用Pro-tel99se软件进行设计。如图2所示：

（二）稳压电源模拟部分电路

稳压电源模拟部分电路主要包括电源部分电路，由运放LM324、达林顿管TIP127等构成的输出电压控制单元电路。另外，模拟部分电路属于高压部分，稳压管和达林顿管发热量比较大，要带散热片；同时须将它与5V低压工作的数字部分电路分开，这样可有效地防止元件的损坏，这也是系统为什么将电路设计分为数字部分和模拟部分的原因。

1.电源部分电路

在系统设计中考虑到单片机及其他器件的电源供电问题，采用一个变压器将220V交流电降压再经电桥整流，获得25V左右的平稳电压，然后用稳压管78L24、78L12、78L05进行三次稳压，分别获得24V、12V和5V的稳定电压，24V提供的是运算放大器LM324和达林顿管TIP127的工作电压，5V是AT89S52单片机和DAC0832的工作电压。图3所示。

2.输出电压控制单元电路

系统中，矩阵键盘输入数字信号经AT89S52处理后输出给DAC0832，数字信号经过数模转换后输出的是电流量，因此必须将电流量接电阻后接反馈放大电路以实现稳压输出。本设计的模拟部分利用了LM324作为放大器，采用二级放大电路，第一级为同相比例放大电路，第二级为闭环反馈放大电路。

本设计实际用到的数字式可调稳压电源模拟部分输出电压控制单元电路，其中用电位器和微调电阻作为校准电压值硬件补偿；用达林管TIP127作为调整管，由于其工作时发热量较大，须外加散热装置。

三、数字式可调稳压电源软件设计

本系统软件设计要实现的功能是：键盘对单片机输入数据，单片机对获得的数据进行处理，处理后的数据送4位共阳数码管，再送到8位数模转换芯片（DAC0832），以实现数字量对电压的控制。系统中的主程序主要完成键盘扫描、判断、处理和数码显示。

1.编程语言及输入

C语言在单片机的应用中，由于其逻辑性强，可读性好，比汇编语言灵活简练，目前越来越多的人从普遍使用汇编语言到逐渐使用C语言开发，市场上几种常见的单片机均有其C语言开发环境。因此，在本系统中，考虑到汇编语言的这些缺点，采用了C语言作为软件设计语言。

2.软件补偿编程

由于系统采用DAC0832进行模数转换线性稳定度不够好，因此系统实际输出电压值与输出显示值存在误差，必须用软件补偿的办法来消除误差。为此通过测试多组实际输出电压值与输出显示值对比，然后进行软件补偿，所以程序中调用软件补偿函数对输出电压值的补偿，从而消除误差。

四、结束语

本系统的不足之处就是不能对输出电压进行实时采样，为了能够使系统具备检测实际输出电压值的大小，系统通过加入模数转换模块（ADC0809芯片）进行模数转换，间接用单片机实时对电压采样，然后进行数据处理及显示。这样一来使系统输出误差更小，效果更好，这也是系统将来的一种功能扩展。

单片机实现的数字式可调稳压电源由于原理简单、稳定性好、精度高、成本低、易实现等诸多优点而受到越来越广泛的重视。其性能优于传统的可调直流稳压电源，操作方便，非常适合一般教学和科研使用。

参考文献

[1]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2006.

直流稳压电源的设计方案篇6

关键词：红外遥控；延时电路；继电器；开关控制

中图分类号：TM56,TN710文献标识码：B文章编号：1004373X(2008)1803503

PrincipleandDesignofaSimpleInfraredRemoteControlSwitch

SHAOSifei1,YANGYanning1,2,LIUGenju2,SUPengfei3,MIAOXiaofeng2,WANGHaijun2

(1.Xi′anInnovationCollege,Yan′anUniversity,Xi′an,710100,China;2.InformationCollege,Yan′anUniversity,Yan′an,716000,China;

workCenter,Yan′anUniversity,Yan′an,716000,China)

Abstract：Aninfraredremotecontrolswitchisdesignedwithanalogcomponentssuchasrelaysresistors,capacitors,transistorsandsoon,itspowersupplysystemsusingcapacitanceDCbuckregulatorauxiliarypowersupply.Openingandshuttingisresolvedthroughthedifferenttimewithcapacitorcharginganddischarging.Itintroducestheworkthattheunitcircuittheoryinparingwithdigitalremotecontrolswitch,itissimpleinstructure,smallsize,lightweight,aswellastheadvantagesofsafeandreliable,canbewidelyusedinelectricalequipmentshortdistanceswitchcontrol.Ithasbeenappliedinthelaboratory,andmadegooduseofeffects.

Keywords：infraredremotecontrol;delaycircuit;relay;switchcontrol

电源开关广泛应用于汽车、通讯、电脑、家用电器、玩具工厂、仓库、家庭居室以及办公室等场所。传统的机械式电源开关存在接触电阻大、易磨损、可靠性低以及寿命短等缺点，而红外遥控开关可以解决这一问题。红外遥控开关是无触点电子开关，不产生电火花，安全、方便、在可燃气体等场所使用尤为安全；用电视机的遥控器就可以实现开关操作，安装和代换都很方便，可以用它代换家居中非常普及的墙壁开关，在小家电领域具有广泛的实用价值；将它用于石油存储、液化气、天然气等化工设备中，大大提高了设备的工作安全性与可靠性。

1设计总体方案

红外遥控开关电路由红外接收头(实现红外接收、放大、整形)、信号延时形成电路、继电器控制电路和电源电路等组成，原理框图如图1所示。

红外线作为短距离的控制信号有其自身优点：易于编码，信号传输过程不易产生干扰等，所以采用红外线作为控制信号。遥控开关系统由红外接收、信号放大、积分平滑电路、继电控制以及电源部分组成。要想对各种电器实现遥控，那么控制信号一定要稳定、安全。在传输过程中要使信号足够强，就不能衰减太多，这就要求电路的电源能够独立给电路各部分供电。电源供电部分可选择用干电池和直流稳压电源2种方案。方案一：干电池供电。其电流稳定，是纯直流电，调试过程会比较容易，不会因电压不稳或电流波动而出现调试不成功的现象。但考虑到此开关可以广泛应用在家电领域，控制对象多为220V电压，一般固定安装在某个位置更换电池不方便，且由于控制器件一般耗电较多，经济上也不划算。所以不宜采用。方案二：采用220V电压供电。由于此开关部件多数采用了耐压值不高的电子元器件，要用220V，电源部分要经过处理才能给电路供电。这里主要有个高压变低压的问题，采用电容直接降压再加上桥式整流器是不错的选择，然后用7805三端稳压器对整流过的电压进行串联调整式的稳压，可以达到设计所要求的效果。如果可以直接加在220V电源上工作，此开关就能够得到更加广泛的应用。比较2种方案的利与弊，选用方案二。

2电路设计

红外发射可以直接采用国内很多电视机的飞利浦遥控器。接收与控制电路如图2所示。

2.1红外信号接收及放大电路

RI为一体化红外线接收头，其外型如图3所示。1脚信号输出、2脚接地、3脚接电源。在未接收到红外信号时，1脚输出高电平，当RI接收到遥控器发射出的红外线后，经内部放大、整形、滤出载波后从1脚输出不同的编码信号的脉冲串［1］；每按一下发射器，就会产生这样的一组脉冲串，由C1耦合到Q1放大、D1整流后，再去触发后续电路。