学文网高压直流供电篇1
关键词：低压直流供电；柔性直流输电；超高压直流输电；
1、低压直流供电
1、1低压直流供电系统结构
为了能够满足电力系统的要求，即在孤岛和接入电网的状态下正常运行、连续供电性、电压稳定行、可扩展性等，在符合现行规范标准的前提下，提出了低压直流供电系统的结构，如***1所示[1]。
直流供电系统结构中AC/DC装置是由两个电源型整流器通过并联方式构成的，这两个整流器都采用了脉宽调制的控制方法，并配备了绝缘栅双极型晶体管，调节电压并稳定在正常需求水平上，同时也能降低交流系统中谐波的流入，其目的是为了提高系统的可靠性，使系统能够在孤岛模式下进行工作。分布式发电设备通过电源型整流器来实现与直流系统的连接，这种方法比较简单，稳定性比较好，能够保证供电的连续性。
1、2低压直流供电系统的质量可靠性
电力的稳定性和质量是用户比较关注的重点，其中电能质量对敏感类负载的影响较大，可靠性对应急负载的影响较大，数据类和商业类的负载对于二者都有较高的要求。因此使用直流供电能够有效的提高电能质量，并能进一步的提高供电的可靠性，减低损耗，减少成本，提高经济效益。
电力电子器件会影响供电的可靠性，而元件的故障率受负载和温度的影响比较大，因此低压直流供电系统中的电力电子器件需要能够承受一定的负载，并且对温度的波动有较好的的适应性[2]。
1、3低压直流供电系统的保护和控制
在低压直流供电系统中使用了较多的熔断器和断路器，当出现过载情况和短路的时候，系统能够自动的切断电源，保护了系统的运行安全。同时在直流系统降低电压的时候也可以应用交流断路器，但要注意的是需要重新的研究保护整定方法。在低压系统中比较容易出现就地故障，剩余电流保护装置虽对交流系统有较好的的保护作用，但是因为工作原理而无法直接用在直流系统中，所以需要另行设计。
低压直流供电系统的控制结构如***2所示，该系统能够有效的缓解各设备控制器之间的冲突，并减小瞬变状态对供电连续性和质量的不良影响。该控制系统的基础是电流控制，能够针对设计的阈值以及用户的指令来作出相应的反应，可通过对电流的控制来完成电压的稳定控制。
2、柔性直流输电
2、1柔性直流输电换流器技术
柔性直流输电换流器根据桥臂等效特性将换流器分为可控电源型和可控开关型，可控电源型换流器的各个桥臂中分散着储能电容，因此可以通过对桥臂等效电压的改变来实现交流侧输出电压的变化[3]。比较典型的代表就是模块化多电平换流器，可通过改变桥臂内串联子模块个数来完成等效电压的改变，根据子模块的类型可分为钳位双子模块型、全桥型、半桥型等；级联两电平换流器也属于可控电源换流器，它是由半桥电路级联而成的。模块化多电平换流器具有无需滤波装置、模块化设计、开关频率应力低、谐波含量少、电压畸变率低等优点。但是缺点也比较明显，因为串联的子模块很多，所以增加了系统处理的数据量，加大了对控制系统的要求，并且无法在直流出现故障的时候对交流进行隔离，使得安全性不高。
可控开关型换流器可以通过相应的脉宽调制技术来控制桥臂的断通，但是因为桥臂存在大量的串联开关器件，所以需要注意因开关通断引起的动态静态均压问题。两电平换流器的运行控制和拓扑结构都比较简单，但是交直流侧含有大量的谐波，需要加装滤波器，同时开关频率也比较高，使得换流器的损耗比较大；三电平换流器的开关频率比较低，谐波含量比较少，但是结构却比较复杂，经济性不好，可靠性不高。
2、2柔性直流输电控制和保护
柔性直流换流站级控制系统可以满足系统正常的启停操作和稳态的功率调节，包括无功和有功两类控制器，无功控制器实现了对于交流电压、无功功率的控制，有功控制器实现了对直流电压、有功功率的控制，运行的时候，二者互相配合又***控制，保证了系统的稳定性和安全性[4]。
柔性直流输电控制保护系统不同于常规的直流输电，其阀级的控制保护系统更加复杂，特别是在模块化多电平柔性直流输电系统中，对于阀体的保护主要由阀级控制器来完成，换流站级控制器的作用微乎其微。因此对于保护控制的时机要求比较高，必须要高速同步控制，满足控制系统的实时性需求。
3、超高压直流输电系统
3、1超高压直流输电结构
超高压直流输电系统主要包括换流变压器、换流器、平波电抗器、直流避雷器、交流滤波器及控制保护设备等。换流器又被称为换流阀，它是换流站的关键设备，能够实现整流和逆变，阳极到阴极施加正向电压或者在门级上施加适当的电压能够触发换流阀导通，当电流将为零且阀的电压变成反向的时候，阀才不会出现导通情况，因为换流阀具备承受正反向电压的能力，所以可以实现交流和直流的变换[5]。平波电抗器具有降低直流线路的谐波电压和电流、避免逆变器换相失败、防止轻负荷电流不连续等功能。谐波滤波器，换流器在直流和交流侧均会产生谐波电流和谐波电压，它们可能会导致电容器和电机过热，同时干扰远动通信系统，所以在直流侧和交流侧都装有滤波装置。
3、2超高压直流输电系统故障分析
换流器常出现的故障有很多，换流阀短路故障是较为严重的故障之一，整流器阀大部分情况下承受反向电压，在经历反向电压增大或者阀的系统故障时候将会造成绝缘损坏，导致阀短路；逆变器阀大部分情况下承受正向压，在电压过高以及电压上升幅度过大的时候会导致阀短路。
换相失败也是比较常见的故障，因为换流器阀需要在承受反向电压的前提下才能实现关断，所以如果在这段时间当中阀没有恢复阻断能力，或者换相一直没有完成的情况下，当阀为正电压的时候，便会发生倒换相，使得应该开通A阀出现关断情况，导致换相失败[6]。
阀开通故障，因为直流控制系统的故障会导致触发脉冲异常，造成换流器的工作出现异常，导致阀出现误开通或者是没有开通的情况。
结束语：文章对低压直流供电、柔性直流输电、超高压直流输电进行了一系列的分析，对它们的结构进行了简单的介绍，简单分析了保护措施和控制方法。相关人员在进行参考的时候需要结合实际情况，对其进行方法改进和优化，不断的推动电力事业的发展和进步。
参考文献：
[1]杨道培. 低压直流供电系统稳定性研究[D].上海电力学院，2015.
[2]马为民，吴方拢杨一鸣，张涛. 柔性直流输电技术的现状及应用前景分析[J]. 高电压技术，2014，（08）：2429-2439.
[3]汤广福，贺之渊，庞辉. 柔性直流输电工程技术研究、应用及发展[J]. 电力系统自动化，2013，（15）：3-14.
[4]雍静，徐欣，曾礼强，李露露. 低压直流供电系统研究综述[J]. 中国电机工程学报，2013，（07）：42-52+20.
高压直流供电篇2
【关键词】汽机安全监测系统；轴振动；保护；逻辑；串联
高电压直流式供电系统现在仍处于摸索检测时期，在规模化及市场化实现方面仍需要很长的路要走，但就能源节约效率提升方面而言，电源的发展趋势是高电压直流式供电。这项技术或系统的实现及应用将对通信业产生极为深远的影响，同时也能为电力安全及稳定保驾护航。
一、高压直流供电技术应用的必然性
1、系统可靠性大幅提升
引进此项技术是为了解决系统在安全方面及稳定可靠性方面存在的问题，并予以提升。但UPS体系自身也存有不足，即冗余备份，组件和组件的连接方式为串联，而系统是否具有可靠性要靠单个组件间在可靠性方面的结果配合实现，通常系统整体可靠性比单个组件低。某种情况下UPS体系瓦解导致蓄电池无法使用，则IT装置也随之断电。直流供电可解决这种现象，位于系统的并联式整流单元并联蓄电池，之后将其传输至负载供电，系统是否具有不可靠性也是由单个组件决定，通常系统整体可靠性比单个高。相关计算结果及实际操作都说明，直流机制在可靠性方面比UPS系统高。
2、带载能力显著提高，节约能耗
UPS系统的实际负载情况由两个因素决定：功率因数及电流峰值，UPS系统在平稳运转时刻实现的最大负载率是50%，也有可能低于50%。系统历经两次电流变动：从整流到逆变，所测得速率为75%。直流系统很好地解决了这一问题，由于它不需要功率因素的参与，而特殊的结构特点能够由负载输出量自动调整开机次数，从而确保了UPS负载水平的稳定性和可靠性，保证了UPS的转换速率。该系统由于没有逆变环节，因此系统在变流次数上只有一次，但电源率却可超过92%，使能量消耗量大幅度降低。
3、节省建设投资
为了保证UPS系统的可靠性，UPS主机一般采用1+1或n+1的方式运行。仅电源设备的投资，高压直流供电系统就可以减少30%。加上高压直流系统能量转换效率高，市电和油机系统的投资也可相应减少20%～25%。况且高压直流系统扩容方便，系统的电源模块也可根据需要分期建设，考虑投资折现率后，投资节约率将更加明显。
4、节省维护成本
高电压直流式系统在构造上选用模块方式，因此在维护上更加便利，可以实现带点热插拔。当发生故障时，整流环节与监控环节可以实现相互***，互不干扰，从而保证系统的安全性。及时在进行割接作业时也无需断电。就UPS供电机制而言，其一体化程度较高，因此在并机方面实现困难，同时针对并机数量也有限制，因此无法实现不间断式割接。此外，此高电压直流系统和四十八伏直流电源在电池管理上具有同样功效，能够使电池使用时间更长。UPS在电池管理方面仍然存有很多问题，由于电池耗能多，因此使用寿命比较短。
二、高压直流供电技术应用的可行性
现阶段，电商最关注的是高电压直流式供电方式在市场的综合运用状况，某些本地网络已经开始使用这种供电技术，同时电信组织也在对其进行积极倡导。但要在数据通信机房大规模商用，替代原来的交流UPS对数据设备进行供电，总体原则应该是对现有IT设备不作任何改造，这样才有可行性。从试点的情况来看，尽管采用单相UPS电源供电的后端IT设备绝大多数都支持高压直流供电，但高压直流供电现在毕竟还不是IT设备的电源标准，还是有部分设备不支持高压直流供电。例如，采用ATX电源模块供电的IT设备就不可以改用直流供电。因此，对于具体的设备能否支持高压直流供电，能否在高压直流供电的额定输出电压、最低输出电压、最高输出电压下正常运行，只能针对具体设备进行电路分析和实际实验。虽然高压直流供电与交流UPS供电相比有诸多优点，但在现阶段，从交流UPS供电到高压直流供电必须有一个过渡过程，宜采用下列原则：（a）新建机房：新建数据通信机房应采用高压直流供电系统对IT设备进行供电。（b）原有机房：原采用UPS系统供电的IT设备仍继续使用UPS，同时新增一套高压直流系统提供可靠的备份，按主、备用方式分别对IT设备进行供电，待原有UPS设备寿命到期时，再将全部设备过渡到高压直流系统上进行供电。
三、通信机房高压直流供电系统应用
1、高压直流供电系统应用于通信机房的制约因素
目前制约高压直流供电系统应用于通信机房的因素主要有以下几个方面：（1）后端设备的适应性。采用高压直流供电系统时，会改变设备电源的标称运行环境，而目前通信机房中由部分后端设备并不支持高压直流供电，因此必须针对不同的设备进行电路分析和实际试验，将会增大技术风险。（2）电源系统的定型和批量化生产。目前高压直流供电系统并没有形成相应的技术标准，缺乏大规模商用的实践支持，因此电源系统的定型和批量化生产比较困难，导致产品的价格居高不下。（3）相应配电器件比较缺乏。高压直流供电系统的整流器模块所涉及的元器件比较常见，但是断路器和熔断器等配电保护元件比较匮乏，影响了系统的大规模推广。（4）监控系统。如果要在通信机房中大规模使用高压直流供电系统，就必须将其纳入到动力环境监控系统中，但是其配套电池组目前还没有厂家可以提供专用的240V电池组监控单元和配套的软件子系统。
2、高压直流供电系统应用于通信机房的推广措施
影响高电压直流式供电系统的应用因素中，后端装置的可用性至关重要。现阶段后端装置在通信行业使用量不多，使用比较多的行业是其他行业，所以单凭通信业无法实现电源指标的提升和改善，需要整个社会加强对高电压直流式供电系统的关注，从而促使国家制定相关法律规章及行业技术准则予以约束、规范，最终实现后端装置应用的批量化、规模化。
四、结语
虽然高电压直流式供电技术有很大的潜在发展能量，此外通信组织也对此做出详细的技术报告说明。但单纯依靠通信行业依然没有办法实现电源指标的改善和提升，这需要整个社会不断加大对高电压直流式供电系统的关注力度，促使国家制定有关法规及标准，从而实现高电压直流式供电技术在IT装置上的应用逐步规模化。
参考文献
高压直流供电篇3
【P键词】高压直流电源 通信领域 应用
对于通信领域，电源就是整个系统的心脏，对于电源的依赖非常强，短时间的中断都会造成非常严重的后果。在通信领域，我国这些年发展速度非常快，取得的成果也是非常显著，技术上也不断提升。高压直流电源方面正是技术方面的一大革新，也是在通信领域得到广泛关注的一项技术。尤其是近年来通信大量不断增多，供电方面变得越来越富在，很多设备由于得不到保养也留下很多隐患。而很对通信系统发生故障都是由于在电源上出现的问题，这一类事故占据总量的一半。
1 UPS存在的问题
1.1 安全问题
UPS输出的是最常见的220V交流电。备用蓄能则是专用的蓄电池组，作为蓄电池，输出的是直流电，在进行使用的时候，不能为系统直接供电，而是要经过转换，转为交流电才能供给，这其中要依靠的就是UPS中的逆变模块。这就意味着UPS一定要有非常高的稳定性才能让整个系统保持平稳运行。而UPS一旦在逆变模块上出现问题，蓄电池输出的直流电无法得到转换，就会让供电出现问题，即便是蓄电池中的电能再充足，也无法为系统提供任何供给，就会造成难以预料的损失。
1.2 维护问题
处于在技术方面的保护和经济效益方面的维护考虑，UPS的厂家并不会将其系统内部的维护方法公开，因此企业的维护人员也没有任何有效的方式自行进行维护或者故障排除，只能依靠厂家完成维护，日常进行维护根本无法实现。
1.3 浪费问题
UPS通常都是设置两个。一个用来日常维持供电，一个用于备份。通常一个系统的负荷率能够达到50%，以两个系统支持，若是再加一个主用系统，能够将负荷率再提升16%作用。这机会就是能够达到的最高的标准。有时候为了能够让负荷率提升，降低在供电中出现故障的几率，会让系统保持一定的冗余度，所以按照容量的80%来进行计算，每一套UPS大约要让负荷率达到45%，通常为了能够让系统的供电提升安全性，就要使用两套（N+1）UPS，让每一套UPS负荷率尽可能降低，但这样就造成了电能的浪费。
2 高压直流电源在通信领域应用的优势
2.1 安全可靠
相比于以往使用的UPS，直流供电在安全性和可靠性上有了很大的提升。首先就是高压直流电源会采用阀控式铅酸蓄电池组，这种电池组和通信设备及女性并联。这样结构在安全性上有一定的保障，一旦系统输入的电能过程出现故障，就会触发阀控式铅酸蓄电池组，让其为通信设备直接进行供电，而中间不必再使用转换器。高压直流电源并不需要以往UPS那样每个模块之间都要进行必要的通信，让每个模块保持同步，即便是高能直流电源中某个模块出现问题，主要保持电压稳定，系统依旧可以持续为通信系统供电。
2.2 效率更高
首次就是高压直流电源在进行供电的时候不会经过逆变的过程，在这一过程中，就会节约大约5%的电能，因此使用高压直流电源能够让电能的使用效率得到明显的提升。然后就是对通信系统输入的电压是高压电，不会存在设备上的谐波干扰，这就让电缆不会产生太多的发热量。最后就是高压直流电源的并机技术非常简单便捷，其中每个模块都是直接并联的，并且每个模块能够达到75%的使用率。高压直流电源目前能够达到的转换率大约是90%左右，与以往使用的UPS相比，大约可以达到25%左右的节电效果，节能的效果非常明显。
2.3 维护简单
不同于UPS的维护技术被厂家紧紧把持，高压直流电源的系统主要是用模块化构建，只要依据一定的方法和标准就能完成安全防护的工作，企业的维护人员也不需要很高的专业技能，只需要进行简单培训就可以掌握维护的方法。在日常的维护中，企业自身完全能够完成，不必再以来厂家。高压直流电源单个系统的电源容量是600A，扩容也非常简单，只有预先留下一些机架的位置，在日后有需要的时候随时可以进行扩容。
3 高压直流电源的可行性
以当下通信领域的标准，通信网络设备中对电源也有明确的标准，有功能因数校正的电源，其电压标准是在200V到400V之间，而没有进行功率因数校正的电源则是要在300V以下，根据这两种电源电压的要求，高压直流电源完全在能够容纳的范围内。相比于从前的交流电，直流电进行供电，其电流比交流电小得多，相当于交流电的91.7%，而产生的热量也是更少，根据热量方面的计算，以直流电作为电源，输入后产生的热量大约是交流电的五分之四左右，因此现有的设备中，完全能够应用高压直流电源进线供电。
4 高压直流电源的缺点
高压直流电源也有其自身的缺点，在进行应用的时候要格外注意。首先就是高压直流电源对配电开关的灭弧性能有着非常严格的要求。交流电在一个周期内会存在过零点，在发生短路时，过零点就会让开关在断开时，很容易让产生的电弧灭弧。其次就是电缆线径要相对增加。UPS输出电能到配电柜，其中采用的是三相四线的供电方式，而一旦使用高压直流电源，就要用一相两线的方式进行供电，在相同的电压下，高压直流电源对电缆的消耗更大。
5 结论
相对来说高压直流电源虽然有一点的缺点，但与其优势相比，还是值得推广，两种缺点也是能够弥补的，但高压直流电源在通信领域却有着不可替代的高效性、安全性以及可靠性，这些性能都是通信领域非常需要的，也是UPS所缺少的，因此高压直流电源非常适合在通信领域应用。当然，在这套供电系统的发展中，要想被众多通信企业接受，还有很多问题需要解决，但未来一定会成为在供电方面的主流产品，为我国通信行业的发展发挥出价值。
参考文献
[1]把握高压直流电源大趋势[J].通信电源技术，2014（02）：7.
[2]中恒电气高压直流电源系统入围广电系统[J].电源世界，2014（03）：16.
[3]马涛.高压直流供电模式在IDC机房的应用分析[J].中国新通信，2013（17）：72.
高压直流供电篇4
【关键词】通信电源 接地系统 开关电源 直流模块
通信电源是整个通信网络中尤为重要的一个组成部分，被称为通信设备的“心脏”，一旦通信电源发生故障或中断，将直接影响到通信的传输质量或将造成大面积通信中断，所以电源的安全可靠与否将直接影响通信的传输效果。近年来，智能高频开关电源广泛应用在各通信局（站）的通信机械室中，供各通信设备电源之用。作为通信电源系统的主导电源。
1 通信电源系统的构成
通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统、接地系统组成。
1.1 交流供电系统
交流电源是由市电电源（主用交流电源）、油机发电机电源（备用交流电源）、UPS备用交流电源组成。
1.2 直流供电系统
通信电源的直流供电系统由整流器、直流配电屏、蓄电池组、DC/DC变换器和设备电源架、列头柜和相关的配电线路等组成。当市电电源中断时，蓄电池单独给通信设备供电，是直流供电系统供电不中断的基础条件。由于蓄电池组通常处于充足电状态，所以当市电短时中断时，可以由蓄电池对设备保持不间断供电，当蓄电池放电电压降到一定程度时，应该启用备用油机发电机组替代市电作为电源系统的备用输入交流电源。此时蓄电池又进入充电状态（可能是均充电）。根据信息产业部颁布的《通信局（站）电源系统总技术要求》的规定，-48v和-24v为直流供电的基础电源，其中-48v为首选直流基础电源。特殊情况需要用-24v、-12v、-6v等电源时，一般用DC/DC变换器将-48v转换为-24v、-12v等其他电源。
1.3 接地系统
（1）为保证通信系统的安全和信息数据的可靠传输，同时为了抑制电磁干扰，提高信息系统的电磁兼容，通信电源系统应可靠接地。包括交流零线复接地、机架保护接地、防雷接地、直流工作接地、机壳屏蔽接地。（2）通信电源的接地也接合地线的接地方式。联合地线的接地方式是将接地装置用粗铜缆引入通信机房的联合接地汇流排。防雷接地、直流工作接地和保护接地分别用铜芯电缆连接到联合接地汇流排上。交流零线复接地也可以接合接地汇流排入地，但对于谐波严重的供电系统，或三相严重不平衡的系统，交流复接地最好单独埋设接地体，或从直流工作接地线以外的地方接入地网，以减小交流对直流的影响。
2 现有通信机械室设备对电源系统提出了更高的要求
2.1 供电安全可靠不间断
通信电源系统的安全可靠不间断是保障通信各类数据传输能够正常运行的先决条件。为了确保安全可靠不间断供电，由交流电源供电的通信设备都应当采用具备一定后备时间的UPS交流不间断电源；由直流电源供电的通信设备则应当采用交流停电后蓄电池组能够正常放电给通信设备的供电方式。为了提高直流供电系统的供电可靠性，采用多整流模块冗余备份互为备用的工作方式。
2.2 输出电压波动小，不影响通信设备正常运行
各种通信设备都要求输入电压稳定，不能超出设备允许电压波动范围。电压过高会损坏通信设备中的电路板，电压过低易导致通信设备不能正常运行。对于直流供电电源来说，波动小还包括电源中的A/D转换脉动要尽量平滑，不允许有电压突变，否则会严重影响通信设备的正常工作。对于交流供电电源来说，波动小还包括电源频率的稳定和良好的正弦波形，防止波形畸变和频率的变化影响通信设备正常工作。
2.3 供电经济性
通信电源的经济性是指电源系统在满足供电可靠性和供电质量的前提下，基建投资尽可能少，年运行费用尽可能低。随着现有机房通信设备的逐渐增加，电源系统的负荷也在不断加大，为了节省电能，提出了采用效率高的电源设备，以尽可能地节约能量，提高能源的利用率和经济效益。
2.4 供电小型智能化
目前普遍采用的智能高频开关电源设备，由于技术先进、体积小、重量轻、扩容方便，已经在大准铁路通信机械室得到普遍应用。
3 通信用智能高频开关电源的组成
通信用智能高频开关电源，由交流配电单元、直流配电单元、监控单元和整流单元等组成的直流供电电源系统，它和其他电源技术的不同点关键技术在于其中的高频开关整流器，在电源结构模块化的今天，称为高频开关整流模块。主要由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源等组成。
3.1 主电路
是市电输入到直流输出的全过程，是高频开关整流模块的核心部分，包括：市电输入滤波电路、整流滤波、功率因数校正、逆变、输出整流滤波。
3.2 控制电路
（1）经输出端取样，与原定标准进行比较，根据比较结果去控制逆变电路，改变其频率和脉宽，达到输出稳定的目的。（2）保护电路对测试电路提供的数据进行鉴别，鉴别结果反馈给控制电路进行整机各种保护措施。
3.3 检测电路
提供各种面板显示数据供维护人员记录观察维护。
3.4 辅助电源
给高频开关整流模块内部提供所有电路板工作所需的各种不同值不同类电源。
4 开关电源系统简述
目前通信用高频开关整流模块，由交流配电、直流配电、整流单元和监控单元组成智能化的高频开关电源系统。它包括若干整流模块、交流配电单元、直流配电单元和监控模块。
交流配电单元是将输入的交流市电分配给多个整流模块（一般用单相市电居多）。交流输入采用三相五线制，即a、b、c三根相线和一根零线N、一根地线E。首先要接MOA避雷器，保护后面的电气设备免遭雷电压的冲击，再接三个空气开关，最后接入整流模块的输入。
整流模块的功能是将交流市电转变成符合我们通信设备要求的直流电。符合通信设备要求即：输出稳定的的直流电压、直流电压所含交流小、直流输出电压可以调节，能满足蓄电池充电电压的要求。同时，若干整流模块可以相互协调，能合理分配负载电流（即要有均流功能），当其中一个或多个整流模块出现输出高电压时该模块能正常退出而不影响其它模块的工作（即选择性过电压停机功能）等。
一个开关电源系统根据情况配有一组或两组蓄电池，在整流模块输出后，属于直流配电单元。除了串有相应的保护熔丝以外，还串有接触器的常开触点K，称之为蓄电池组的低压脱离（LVD）装置。当电压输出在设定范围内时，触点K是常闭触点，蓄电池组并入开关电源处于充电工作状态；当交流停电整流模块停止工作时，蓄电池组单独对负载放电，随着放电时间的延长，电池的输出电压会越来越低，当电池电压达到一个事先设定的保护电压值时，为了保护电池组不至于过放电而损坏，常闭触点K释放打开，从而断开了电池组与开关电源的连接，此时系统供电中断（事实上如此低的输出电压对其后的通信负载设备也会造成不良的影响）。这种情况将造成重大的通信事故，所以我们应加强日常维护工作，避免蓄电池组长时间放电。
直流配电单元（即DC/DC模块）是将蓄电池组接入开关电源与整流模块的输出并联，再将48v直流电分成多支路分配给各种容量的直流通信负载。为达到可靠性，每个支路均为两个***的DC/DC模块并联，同时为满足用户各支路做成可插拔式，方便灵活配置。监控单元起着监督控制各个模块的工作情况，调整控制各模块正常工作的作用。拔出监控模块不影响系统的输出，只中断系统的监控作用。监控单元主电路以CPU为核心，采用EPRAM、RAM、EEPRAM等存储各种数据。为实现多设备的连接，设有RS232串口。可实现远程监控，具有I/O接口电路，以连接计算机、LCD模块和输出告警的接点。监控单元软件设计采用面向对象的编程方法。监控单元主要实现对开关电源系统的信息查询、参数设置、系统控制、告警处理、电池管理和后台通信等功能。
监控模块可监控对象有交流配电、整理模块、蓄电池组、直流配电、自诊断和通信等功能。
（1）交流配电监控可监测交流市电输入电压值是否过高、过低，有无缺相、停电、频率大小，电流高低以及MOA避雷器是否保护损坏等情况。当出现上述情况时，蜂鸣器发出声光告警，并存储记录发生故障的详细情况，以备值班人员查询并且处理。（2）整流模块监控可监测各整流模块的输出直流电压、电流及总输出电压、电流，各模块工作状态、故障与否、浮充或均充状态以及限流与否。并存储相关记录事件的详细情况。蓄电池组日常充电一般有两种电压：浮充电压和均充电压，一般以浮充为主，当浮充较长时间后或蓄电池组放电后转入更高电压的均充状态。整流模块一般工作在稳压状态，因为蓄电池组也是一种负载，当蓄电池深度放电完成交流恢复供电时导致负载电流太大时，整流模块会自动进入“稳流状态”，直到蓄电池组充电到一定程度，负载电流减小到正常范围以内后重新进入正常的稳压状态。这种“稳流状态”使得整流模块的输出电流一直稳定在事先设定的一个参考极限值，不随负载的增大而增大，我们称之为限流。（3）蓄电池组监控可监测蓄电池组总电压、充电电流、放电电流，记录放电时间以及放电容量、电池温度等。可调整蓄电池组LVD脱离保护电压值和恢复电压值、蓄电池组均充周期、均充时间和蓄电池组温度补偿等。蓄电池组周期均充指根据蓄电池厂家的建议，一般在“一定时间”浮充之后，要进行数小时的均充，这个“一定时间”即均充的周期。蓄电池温度补偿是指蓄电池充电的最佳电压会随着温度的变化而改变，监控单元能根据温度的变化控制整流模块动态地调整输出电压以满足电池最佳充电电压的要求。（4）直流配电单元监控可监测开关电源系统总输出直流电压、总输出直流电流、各DC/DC模块支路电压、电流以及各支路通断情况。（5）自诊断可监测监控单元本身各部件和功能单元工作情况。（6）通信电源可检测与远端计算机连接的通信参数（包括通信速率、通信端口地址），负责与远端计算机的实时通信。
5 开关电源系统的故障处理与维护
目前的高频开关电源系统具有一定的智能化，不但体现在具有智能接口能与计算机相连实现集中监控，而且当系统发生故障时，系统监控单元能显示故障事件发生的具体部位、时间等等。所以，维护人员利用监控单元的这些信息能初步判断故障的性质。但由于目前高频开关电源系统智能化成都东还远远没有达到真正能代替人的所谓“人工智能”的程度，很多实际故障发生后的判断处理任然需要有经验丰富的维护人员根据故障现象，进行判断，作出正确检查、得到及时处理。
当发生故障时，系统检查维修的基本步骤如下：
（1）首先检查系统有无声光告警指示。由于开关电源系统各模块均有相应的告警提示，如整流模块故障后其红色告警指示灯亮，同时系统蜂鸣器发出声告警。（2）再看具体故障现象或告警信息提示。例如观察具体故障现象与监控单元告警单元提示是否一致，有无历史告警信息等，有时可能会出现无告警但系统功能不正常的现象。（3）根据故障现象或告警信息，对本开关电源作出正确的分析及形成处理故障的检修方法，即可完成故障检修。
开关电源的故障可分为正常告警类故障、非正常告警类故障、功能丧失类不告警故障、性能不良不告警故障，根据系统的实际情况，加以处理判断。正常告警类故障：这一类故障发生时，系统配电模块、整流模块会有相应的故障指示，查看监控单元有相应的告警信息，各监控单元提示的故障信息与实际情况一致。非正常告警类故障：这一类故障发生时，虽然系统有故障灯亮、告警声响等现象，但情况与监控单元告警信息不一致或监控单元无相应告警信息。功能丧失类不告警故障：这一类故障发生时，系统的功能发生异常或丧失，但系统没有任何告警提示。性能不良不告警故障：这一类故障发生时，系统检测的参数不符合系统性能指标，发生检测不准或参数不对等情况。
在实际检修过程中，可根据故障现象归入上述一种或多种情况。
6 应急处理
为了维护系统的直流不间断供电，需要对威胁直流供电的故障采取一些应急措施。电源系统可能出现的造成直流输出中断的故障包括：交流配电电路不可恢复性损坏；直流负载或直流配电发生短路；监控模块损坏造成关机；直流输出过压造成模块封锁等。
6.1 交流配电应急处理
当交流配电故障，引起模块交流供电中断时，可将市电直接引入整流模块输入开关。
6.2 直流配电应急处理
（1）负载局部短路：将损坏负载对应支路模块拔出。（2）配电短路：故障发生后一般按以下步骤进行处理：切断交流供电；将电池强制从系统中分离；利用电池或整流器直接给负载供电。（3）电池保护接触器不正常断开，导致无直流输出。将电池保护“自动/手动”开关置于“手动”位置，电池保护“接通/断开”开关置于“接通”位置，电池保护接触器应合上；如果无效，拔掉电池保护接触器的右侧线圈端子。
6.3 监控模块故障应急处理
监控模块故障影响直流供电安全时，只需拔出监控模块即可。
6.4 整理模块故障应急处理
（1）整流模块内部短路：整流模块内部短路时该整流模块自动退出系统。（2）部分整理模块损坏：部分整流模块损坏后，如果剩余的完好模块能满足负载供电要求，则只需拔出损坏整流模块即可。（3）整流模块输出过压：当负载电流低于单个整流模块容量时，某一个整流模块输出过压将造成系统过压，致使所有整流模块过压保护，过压保护系统不能自动恢复正常。处理方法：拔出所有整理模块，然后逐一插入整理模块。当接通某一模块的交流输入开关时，系统再次出现过压保护时，拔出该整理模块即可。然后接通其它整流模块，系统将正常工作。需要注意的是：关掉故障模块后，需根据正常工作的模块数量重新设置模块数量及相应的模块地址。
6.5 停电应急处理
交流停电是电源系统运行中最常见的情况，当停电时间不长时，设备供电由蓄电池组承担，当停电时间较长，在蓄电池放电到一定程度时可启动油机发电机组引入交流配电单元的空开（发电期间切记关掉开关，谨防反送电）。建议油机发电机启动至少5min后，在切换给电源系统供电，以减小油机启动过度过程可能对电源设备造成的负面影响。
参考文献：
[1] 张雷霆.通信电源[M].北京：人民邮电出版社，2005（2）.
高压直流供电篇5
关键词：交流抗干扰电路；PFC电路；高压整流滤波；PWM
1引言2计算机电源发展历程
在计算机各部件中最令人注意的就是CPU的频率、内存的大小、硬盘容量，显卡的性能等等。而对于电脑中的一个重要部件电源．却往往总会受到忽略。而事实上，电脑的许多奇怪症状都是由电源引起的。假如我们把计算机比作一个人的话，CPU作为计算机的核心部件起着运算和控制的作用，它相当于我们人类的大脑；而电源作为计算机的动力提供者，完全等价于我们人类的心脏，其重要之处由此可见。所以有必要了解电源内部结构，熟悉电源的工作原理，才能更好地维护好计算机电源，才能从根本上保障公司各部门计算机设备长时间稳定工作。
2计算机电源发展历程
PC／XT_IBM最先推出个人PC／XT机时制定的标准；AT_也是由IBM早期推出PC／AT机时所提出的标准，当时能够提供192W的电力供应；ATX—Intel公司于1995年提出的工业标准。与AT比较主要变化为：
1、取消了AT电源上必备的电源开关而交由主板进行电源开关的控制，增加了一个待机电路为电源主电路和主板提供电压来实现电源唤醒等功能：
2、ATX电源首次引进了+3．3V的电压输出端，与主板的连接接口上也有了明显的改进：ATX12V——支持P4的ATX标准，是目前的主流标准：ATX12V一1．1：在ATX的基础之上增加了4pin的+12V辅助供电线(PIO)为P4处理器供电，改变了各路输出功率分配方式，增强+12V负载能力；ATX12V一1.3：提高了电源效率，增加了对SATA的支持。去掉了一5V输出，增加了+12V的输出能力；ATX12V一2.0：尚未有产品实施的最新规范；电源连接器由20针改为24针，以支持75W的PCIExpress总线．同时取消辅助电源接口；提供另一路+12V输出，直接为4Pin接口供电；WTX—ATX电源的加强版本：尺寸上比ATX电源大。供电能力也比比ATX电源强，常用于服务器和大型电脑；BTX一现有架构的终结者，电源输出要求、接口等支持ATX12V。
3计算机开关电源的工作原理
电源是一种能量转换的设备，它能将220V的交流电转变为计算机需要的低电压强电流的直流电。首先将高电压交流电(220V)通过全桥二极管整流以后成为高电压的脉冲直流电，再经过电容滤波以后成为高压直流电。此时，控制电路控制大功率开关三极管将高压直流电按照一定的高频频率分批送到高频变压器的初级。接着，把从次级线圈输出的降压后的高频低压交流电通过整流滤波转换为能使电脑工作的低电压强电流的直流电。其中，控制电路也是必不可少的部分。它能有效的监控输出端的电压值，并向控制功率开关三极管发出信号控制电压上下调整的幅度。目前的常见产品主要采用脉冲变压器耦合型开关稳压电源，它分为交流抗干扰电路、功率因数校正电路、高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路5个主要部分。
4交流抗干扰电路
为避免电网中的各种干扰信号影响高频率、高精度的计算机系统．防止电源开关电路形成高频扰窜，影响电网中的其他电器等；各种电磁、安规认证都要求开关电源配有抗干扰电路。主要结构为兀型共模、差模滤波电路．由差模扼流电感、差模滤波电容、共模扼流电感、共模滤波电容组成：
5功率因数校正电路
开关电源传统的桥式整流、电容滤波电路令整体负载表现为容性，且使交流输入电流产生严重的波形畸变，向电网注人大量的高次谐波，功率因数仅有0．6左右，对电网和其他电气设备造成严重的谐波污染与干扰。因此，我国在2003年开始实施的CCC中明确要求计算机电源产品带有功率因数校正器(PowerFactorCorrector，即PFC)，功率因数达到0．7以上。PFC电路分为主动式(有源)与被动式(无源)两种：主动式PFC本身就相当于一个开关电源．通过控制芯片驱动开关管对输入电流进行”调制”，令其与电压尽量同步，功率因数接近于1；同时．主动式PFC控制芯片还能够提供辅助供电，驱动电源内部其他芯片以及负担+5VSB输出。主动式PFC功率因数高、+5VSB输出纹波频率高、幅度小，但结构复杂，成本高，仅在一些高端电源中使用。目前采用主动式PFC的计算机电源一般采用升压转换器式设计，电路原理***如下：被动式PFC结构简单，只是针对电源的整体负载特性表现，在交流输人端．抗干扰电路之后串接了一个大电感，强制平衡电源的整体负载特性。被动式PFC采用的电感只需适应50～60Hz的市电频率，带有工频变压器常用的硅钢片铁芯，而非高频率开关变压器所采用的铁氧体磁芯，从外观上非常容易分辨。被动式PFC效果较主动式PFC有一定差距，功率因数一般为0．8左右；但成本低廉，且无需对原有产品设计进行大幅度修改就可以符合CCC要求，是目前主流电源通常采取的方式。
6高压整流滤波电路
目前的各种开关电源高压整流基本都采用全桥式二极管整流，将输人的正弦交流电反向电压翻转，输出连续波峰的“类直流”。再经过电容的滤波，就得到了约300V的“高压直流”。
7开关电路
开关电源的核心部分．主要由精密电压比较芯片、PWM芯片、开关管、驱动变压器、主开关变压器组成。精密电压比较芯片将直流输出部分的反馈电压与基准电压进行比较．PWM芯片根据比较结果通过驱动变压器调整开关管的占空比，进而控制主开关变压器输出给直流部分的能量，实现“稳压”输出。PWM(PulesWidthModulation)即脉宽调制电路，其功能是检测输出直流电压，与基准电压比较，进行放大，控制振荡器的脉冲宽度，从而控制推挽开关电路以保持输出电压的稳定，主要由1CTL494及周围元件组成。使用驱动变压器的目的是为了隔离高压(300V)区与低压区(最高12V)，避免开关管击穿后高压电可能对低压设备造成的危害，也令PWM芯片无需接触高压信号，降低了对元件规格的要求。
冲变压器耦合型开关稳压电源主要的直流(高压到低压)转换方式有5种，其中适合作为计算机电源使用的主要为推挽式与半桥式，而推挽式多用于小型机、UPS等，我们常见的电源产品则基本都采用半桥式变换。
8低压整流滤波电路
经过调制的高压直流成为了低压高频交流，需要经过再次整流滤波才能得到希望的稳定低压直流输出。整流手段与高压整流类似，仍是利用二极管的单向导通性质，将反向波形翻转。为了保证滤波后波形的完整性，要求互相配合实现360。的导通，因此一般采用快速恢复二极管(主要用于+12V整流)或肖特基二极管(主要用于+5V、+3．3V整流)。滤波仍是采用典型的扼流电感配合滤波电容，不过此处的电感不仅为了扼制突变电流，更为重要的作用是像高压滤波部分的电容一样作为储能元件，为输出端提供连续的能量供应。实际产品中高压整流滤波电路、开关电路、低压整流滤波电路是一个整体，虽然原理与前述基本相同，但元件个数、分布方式会有很大变化。例如采用半桥式电压变换的电源就有两个高压滤波电容，每一路直流输出对应两个整流管，各负责半个周期的输出；而采用单端正激式电压变换的电源则只有一个高压滤波电容，每一路直流输出对应两个整流管，工作时间按照开关管占空比分配。其他较为重要的部分还有辅助供电电路与保护电路：辅助供电电路一个小功率的开关电源，交流输入接通后即开始工作。300V直流电被辅助供电开关管调制成为脉冲电流，通过辅助供电变压器输出二路交流电压。一路经整流、三端稳压器稳压，输出为+5VSB，供主板待机所用；另一路经整流滤波，输出辅助+12V电源，供给电源内部的PWM等片工作。主动式PFC具有辅助供电的功能，可以提供+5VSB及电源内部芯片所需电压；故采用主动式PFC的电源可以省略掉辅助供电部分，只使用两个开关变压器。
9保护电路
电源主要的保护措施有7种：
1、输入端过压保护：通过耐压值为270V的压敏电阻实现：
2、输入端过流保护：通过保险丝：
3、输出端过流保护：通过导线反馈，驱动变压器就会相应动作，关断电源的输出；
4、输出端过压保护：当比较器检测到的输出电压与稳压管两端的基准电压偏差较大时，就会对电压进行调整：
5、输出端过载保护：过载保护的机理与过流保护一样，也是通过控制电路和驱动变压器进行的：
6、输出端短路保护：输出端短路时，比较器会侦测到电流的变化，并通过驱动变压器、关断开关管的输出：
7、温度控制：通过温度探头检测电源内部温度，并智能调整风扇转速，对电源内部温度进行控制；
10电源的好坏对其他部件的影响
CPU对电压就非常敏感，电压稍微高一点就可能烧毁CPU，电压过低则无法启动；而硬盘在电压不足时就无法正常工作，在电压波动大时甚至会划伤盘片，造成无法挽救的物理损害；诸如此类，不一而足。在很多情况下，主机内的配件损坏了，用户只是认为是配件本身的质量问题．而很少考虑可能是电源输出的低压直流电电压不稳所造成的。所以，输出电压的波动范围就是考查电源质量的重要指标之一。目前，一般的电源产品在空载和轻载时的表现都较好(假冒伪劣产品除外)，而重载测验才是烈火试真金的真正考验。
参考文献
高压直流供电篇6
关键词：轨道交通；交直流屏；DC220V电源；改造方案
中***分类号：P135 文献标识码：A
直流屏系统介绍
直流屏由直流充电柜、直流馈电柜和蓄电池柜组成。充电柜设置进线电源自动投切装置，由所内交流屏两段母线引入两路三相交流进线电源，两路进线电源互为备用。直流电源装置包括双路交流输入电源自动切换装置、采用N+1热冗余配置的智能高频开关充电模块构成的充电单元、直流母线自动/手动调压装置、馈电馈线回路、直流绝缘故障监测装置、微机型电池巡检装置、微机集中监控单元、触摸液晶显示屏、数字式测量表计等。阀控式铅酸免维护蓄电池组安装于蓄电池柜内。
正常供电时，充电单元对蓄电池组进行充电/浮充电，同时为全所的经常性直流负荷提供电源，蓄电池组与充电单元并接于直流母线，交流失电后，由蓄电池提供不间断向所内全部直流负荷供电，包括经常性负荷和冲击负荷等。
直流母线自动/手动调压装置采用国内优质冲击稳压硅链，分级自动/手动调压，自动调压时自动监测跟踪控制母线电压，保证控制母线电压在设定范围内。控制母线为所内开关柜断路器电机、控制、保护、测量及监视；整流器温控；动力变温控；交流盘控制；控制信号盘；接触轨开关电机；接触轨开关控制；试验；维护等提供直流电源。
二、改进的原因
在城市轨道交通供电系统中，变电所内通常设置直流屏给供电设备提供DC220V电源，而DC220V电源是由交流380V经过充电模块整流成直流243V左右，再经过硅链降压成DC220V得到的。因此，我们在充电模块与负载间接入降压硅链装置。如***1所示，在+1L动力母线与+2L控制母线间接入降压装置，其中充电模块为+1L提供电源，+2L为负载提供电源。
降压硅链由5组二极管组成，每组10只降压7V左右，共计降压35V。二极管采用串联方式连接，一旦其中一只二极管击穿，该降压回路将无法正常工作，引起+2L控制母线失电，从而导致各供电设备失去DC220V电源，严重影响供电系统的运行及地铁的运营。
***1 降压硅链接线***
二、改进方案的比较
通过仔细分析研究硅链回路的构成原理，得出三个改进方案，下面分别对三个方案进行优缺点分析。
方案一：采用铜芯导线，将故障的硅链短接。
优点：（1）费用少：只需要购买导线，无其他元件。（2）无改造工作量及相关费用。
缺点：（1）人员触电危险：由于硅链一端与+1L动力母线直接连接，而动力母线时刻带电，因此短接时存在人员触电危险。（2）故障修复时间较长：由于硅链故障后需要人员现场接线，故障处理时间较长。且发生故障后进行短接操作，属于被动修复。（3）短接硅链后，负载电源电压为DC243V左右，需要进行参数设置。
方案二：加装备用硅链，故障后无间断地自动切换至备用硅链
优点：（1）无触电危害：主硅链故障后，自动切换至备用硅链，无需人员操作。（2）故障恢复时间块：无需人员修复，能够无间断的切换。
缺点：（1）费用过高：按照一条线路25套交直流屏设备考虑，至少需要购买25套备用硅链。根据市场调查，一组硅链价格在2500元以上，即购买备件至少需要62,500元。且安装备用硅链需要同时购买主接线及控制导线。同时，改造的人工费也较高。（2）改造工作量大：增加备用硅链需要同时增加主接线及控制线缆，且需要考虑硅链的安装及固定等工作。（3）占用空间大：硅链的体积较大，根据天津地铁3号线的实际情况，柜内空间较小，不便于备用硅链的安装。
方案三：在硅链两端并联隔离开关，硅链故障时合闸隔离开关。
优点：（1）减少触电危害：故障时只需要人员合闸负荷开关，无其他带电作业。
（2）费用较少：隔离开关的市场价为300元左右，按照一条线路25套交直流屏设备考虑，需要购买25个隔离开关，即7,500元。（3）改造工组量较少，占用空间较少：只需要在硅链两端并接导线，将隔离开关固定在柜体框架上即可。
缺点：合闸隔开后负载电源电压为DC243V左右，需要进行参数设置。
综上所述，推荐采用方案三。
三、方案介绍
3.1方案介绍
交直流屏系统正常工作时，充电模块对蓄电池组进行均充/浮充充电，同时为变电所的经常性直流负荷提供电源，蓄电池组与充电模块并接于直流+1L动力母线上。
天津地铁3号线蓄电池组的浮充电压为243V，即正常浮充电时蓄电池组、+1L动力母线的电压为DC243V。+1L动力母线通过硅链将DC243V直流电源降压为DC220V供给+2L控制母线。此时如果硅链击穿，合闸隔离开关，相当于直接将+1L动力母线DC243V直流电源供给+2L控制母线。即提供给下口负载的电源为DC243V，不满足负载DC220V电源的要求，尤其可能对精密设备造成损伤。
此时如果将蓄电池组的充电电压设置成220V，则先由蓄电池组为全所的经常性直流负荷提供电源，待蓄电池组的电压降为220V后，充电模块自动对蓄电池组进行浮充电，同时为全所的经常性直流负荷提供电源。
通过合闸隔离开关，快速恢复了直流屏及供电系统的运行，夜间地铁停运后对故障硅链进行更换即可。
3.2元件选型
天津地铁3号线采用的硅链技术参数为20A/35V，因此选用的隔离开关额定电流不得低于20A。另外，考虑到隔离开关无法分断电流，且直流屏系统下口分段隔离开关额定电流为125A，因此选用额定电流为125A的隔离开关。导线选用安全载流量不低于125A的常用铜芯绝缘线，根据标准选用25mm2的铜芯导线。***2为改造后的硅链回路，红色部分为增加的导线及隔离开关。
***2 降压硅链改造***
3.3参数设置
发生硅链击穿后，人员到达现场就地合闸隔离开关，同时需要对蓄电池组的充电参数进行设置。在直流屏微机监控装置人机界面上将蓄电池组的浮充电压设置成220V即可。此时蓄电池组端电压大于浮充电压，由蓄电池组为全所的经常性直流负荷提供电源，待蓄电池组的电压降为DC220V后，充电模块自动对蓄电池组进行浮充电，同时为全所的经常性直流负荷提供电源。
四、结束语
综上所述，使用在硅链两端并联隔离开关的改进方案，可以在硅链发生故障后，快速恢复直流屏对各负载的供电，保障供电系统的稳定运行。且该改造方案成本较少，工艺简单，大大提高了供电的可靠性，保障了地铁的运营。
参考文献：
天津地铁3号线交直流电源电源屏系统***纸资料
高压直流供电篇7
【关键词】主通风机；直流屏；整流电路；电容滤波
0.引言
直流屏是直流电源操作系统的简称。高压开关柜的电力操作电源现今采用的都是直流电源，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。直流屏作为一个***的电源，它不受系统运行方式的影响，主要为高压开关柜的直流操作机构的开关分、合闸，保护、控制回路，事故跳闸，应急照明等提供直流电源。
1.现状分析
直流屏的组成：
直流屏由电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成。
杨柳煤矿主通风机房高压开关柜的电力操作电源采用的是HYZ系列直流屏，其输入额定电压：AC380V，三相四线制，两路电源输入；输出额定电压：DC220V；输出电流：控制母线（KM）5A。该直流屏电压失真度小、效率高、稳压稳流精度高、纹波系数小、稳定可靠。
如果直流屏电单元或充电模块单元等出现故障或损坏，就会使高压开关柜直流操作机构的开关分、合闸，保护、控制回路、事故跳闸等立即失去直流操作电源，导致造成矿井主通风机停机事故，如果不能短时间内手动启动风机，就会造成矿井瓦斯超限事故，严重影响矿井安全生产，这一点在杨柳煤矿（高瓦斯矿井）显得尤为重要。
针对上述直流屏这种情况，可以考虑增加一套备用直流电源，确保在直流屏出现故障或损坏时能保证不间断供电，确保主通风机运行可靠、安全。如果再安装一套直流屏装置作为备用电源，其成本较高，同时造成资源浪费，基于增加备用直流电源这个思路，综合考虑成本、安全可靠性，确立了对现有直流屏装置进行改造的方案，为其增加一路直流电源。
2.改造思路
（1）利用主通风机房现有的U1=AC220V电源，按照***1进行接线，可得变压器二次侧U2=AC170V。
整流电路的输出电压不是纯粹的直流，波形中含有较大的脉动成分，为获得比较理想的直流电压，需要并联一个具有储能作用的电抗性元件如电容器（450V、470uF）组成的滤波电路来滤除整流电路输出电压中的脉动成分以获得直流电压。
如***2所示，设初始时电容电压UC为零。接通电源后，二极管导通，整流电源同时向电容充电和向负载提供电流，输出电压的波形是正弦形。在t1时刻，即达到u2峰值时，U2开始以正弦规律下降，此时二极管是否关断，取决于二极管承受的是正向电压还是反向电压。
先设达到90°后，二极管关断，那么只有滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定的负载电流。但是90°后指数规律下降的速率快，而正弦波下降 的速率小，所以超过90°以后有一段时间二极管仍然承受正向电压，二极管导通。随着U2的下降，正弦波的下降速率越来越快，UC 的下降速率越来越慢。所以在超过90°后的某一点，如***2中的t2时刻，二极管开始承受反向电压，二极管关断。此后只有电容器C向负载以指数规律放电的形式提供电流，直至下一个半周的正弦波来到，U2再次超过UC，如***2的t3时刻，二极管重又导电。以上过程电容器的放电时间常数为：τd=RC.
电容滤波一般负载电流较小，可以满足td较大的条件，所以输出电压波形的放电段比较平缓，纹波较小，输出脉动系数S小，输出平均电压UO（AV）大，具有较好的滤波特性。
整流后加上滤波电容在不带负载时电压因为加上滤波测得的电压是含有脉动成分的峰值电压，加上负载后就是平均值，计算：峰值电 压=1.414×理论输出电压，u0=uC==216.3v，电路输出维持一个恒定值。
（2）将经过整流、滤波的直流电并联在直流电源母线+KM、-KM上，作为备用电源；同时，为了确保主、备两套直流电源的互不干扰，在两套输入直流电源输出端各增加两个二极管，利用二极管两端承受反向电压时，处于截止状态，能保证任一直流电源损坏时或短路时，直流母线的电压不变，确保系统不间断供电，提高主通风机运行的可靠性。
高压直流供电篇8
一些办公场所常用的电脑、手机等电子设备，采用的是直流供电，这种供电方式使电子设备在用电时减少交直流转换次数，减少了电能的损耗。在直流供电系统中，会采用一种光伏电池。本文就针对办公用光伏直流供电系统进行研究。
【关键词】办公用电子设备 光伏发电 直流供电系统
直流供电在日常生活中的使用已经很广泛，一般情况下，即使使用交流供电，也是将其通过充电器等设备，转变为直流供电。在两相比较之下，可以发现直流供电比交流供电要有很多的优势，比如节省了设备钱，提高了电能的使用效率，减少了电能的消耗。太阳能作为一种可再生能源，可以将其转化为直流电，这就是光伏发电。
1 光伏发电的特点
光伏发电的问世推动了分布式发电的发展，它是通过光伏电池从太阳那里获取电能的。而太阳能这种能源是可再生、环保的。光伏发电设备是由方便维护，且无噪音污染的静止模块组成的，这些静止模块包括蓄电池、太阳能电池板等。这种设备规模没有限制，安装时间短，安装操作简单，输配电设备直接省掉，极大地节约了施工成本和总成本。
光伏电池作为一种直流电源，在将太阳能转换成电能时，其效果和当时的光照强度呈正相关，光照强度是随时变化的，因此这种电源也是不稳定的。光伏并网和***运行时，运用最大功率跟踪（MPPT）对DC/DC转换、DC/AC逆变过程进行控制，自动寻取功率最大点，使光伏电池转化的太阳能最多。
近年来，光伏发电发展形势迅猛，并逐渐将其运用到建筑自身用电中，通过太阳能，并网供电。像办公楼直流负荷集中的地方，不用考虑直流家用电器，光伏直流对直流负荷可以直接供电。
2 办公用电子设备后级供电电路分析
像笔记本电脑、台式电脑等电子设备的直流负荷不同，所以相对的供电电压也有所不同。
2.1 笔记本电脑的供电电压
笔记本有很多不同精密的模块组成，这些模块功能不同，因此为其提供的供电电压也有所不同，如CPU所需的供电电压是1.2-2V，内存需要的是1.8V。这些模块的正常运作和所需供电电压的准确度由电源芯片来保证，所需的供电电压通过电源适配器而得到，如果电池电量存储不足，则需要通过充电电路进行电池充电。
如***1所示，我们可以清楚的看到笔记本电脑供电电路模块组成，以及所需要的供电电压量和电压来源。***中的各模块功能是：系统供电电路作为待机电源，提供电压的对象是主板控制、逻辑芯片；芯片组供电电路提供电能的对象是南北桥芯片；内存和显卡供电电路主要用来控制芯片；CPU供电电路提供电能的模块主要是其对应的供电模块。
2.2 台式电脑后级供电电路
台式电脑主机供电是通过开关电源，如***2所示，可以清楚地看到其后级输出电压值。可以配备单输入、多出的DC/DC变换电路来为开关电源提供满足这些电压值的直流电，从而使电脑可以进行直流供电。
2.3 手机后级供电电路
手机、数码相机等电子设备所需要的电能都是通过锂电池实现的，锂电池充电电路是由电源管理芯片和构件组成，电源管理芯片输入的电压值可以控制在一定范围内，所以数码相机、MP3等电子设备的DC/DC充电设备可以统一设计。如***3所示。
3 办公用光伏直流网及其控制策略
3.1 PV模块控制策略
PV模块作为系统电能主要提供模块，有两种表现形式，一种是稳压，另一种则是MPPT模式，通过DC/DC电路进行两者之间的自动转换。当负荷功率比PV模块提供的功率小时，PV模块则是处于稳压模式，并且可以对蓄电池的电量进行补充；反之，当负荷功率比PV模块提供的功率大时，PV模块则会处于MPPT模式下，这时，就不能对蓄电池以及系统进行充电了。
3.2 蓄电池模块控制策略
蓄电池在正常工作时，蓄电池控制电路DC/DC Boost-BUCK，能对电脑用电状态进行判断，能在电池电量低于限制值时，关掉Boost电路，及时充电；在电量满时，则关闭BUCK充电电路，进行有效的放电；电池电量处于这两种状态之间时，可以参考直流母线电压值参数来进行控制供电电路状态，当参数值达到控制要求时，BUCK电路进行充电，否则Boost电路发挥功能，这对蓄电池起到了保护作用。
3.3 交直流变换器控制策略
交直流变换器的作用就是在直流系统供电情况不能满足设备使用的电流值时，将交流电逆向转化为直流电，以保证直流系统供电充足，该交直流转换器是将直流母线与交流电网的AC/DC转换器进行连接。
3.4 逆变器控制策略
直流-交流逆变环节的设置满足了交流负荷不依赖交流大电网，就可以得到充足的电能的要求。
3.5 直流母线控制策略压
光伏直流系统中不同模块的工作状态不同，但是都有一个共同的目的就是使直流母线电压保持在稳定状态。
在光照充足的情况下，PC模块处于稳压模式，电能经过母线后由系统负荷和蓄电池得到，从而使母线电压处于稳定状态。AC/DC模块是处于非工作状态的。
PV模块的提供功率不能满足负荷所需功率时，它处于MPPT状态，也就是母线电压不够稳定，此时就需要蓄电池控制电路就要发挥作用了，Boost充电电路进行充电，蓄电池和PV模块进行协作，共同维持电压稳定。AC/DC模块是处于非工作状态的。
当蓄电池储存的电量也不足时，就得需要AC/DC进入工作状态了，连同PV模块，三者一起为维持母线电压的稳定而进行协作。
4 结语
直流供电系统用于办公用电子设备，相比传统的交流供电方式，大大提高了电能的使用效率，本文通过对光伏电路特点的介绍，以及对办公用电子设备后级供电电路的研究和对光伏直流网的控制策略进行分析，得到电子设备系统负荷可以从直流系统那直接获得电能的结论。相关的研究人员要加大对光伏直流供电系统的研究力度，以便发现直流供电系统更大的使用价值。
参考文献
[1]黄逊青.直流家用电器时代即将来临[J].电器，2009，10（03）：62-63.
[2]王慧，吴疆，袁建华，高厚磊.办公用光伏直流供电系统研究[J].电气自动化，2015（06）：39-42.
高压直流供电篇9
关键词：地铁轻轨车辆 ，静止辅助系统 ，辅助变器
Abstract: this paper summarizes city rail traffic, auxiliary system development, this paper introduces metro rail vehicle auxiliary static system and basic structure is compared and evaluated in this paper, on the situation of auxiliary system, some Suggestions were put forward.
Key words: the subway light rail vehicles, auxiliary static system, auxiliary change device
中***分类号：U231+.3文献标识码：A 文章编号：
1 引言
辅助系统是地铁或轻轨车辆上的一个必不可少的关键的电气部分，它可作为空调机、通风机、空压机、蓄电池充电器及照明等辅助设备供电电源。随着电力电子技术的发展，辅助电源系统已从早期的旋转式电动-发电机组进步为静止式变流机组，即所谓静止辅助电源装置。同时也随电力电子器件的发展，静止辅助系统中采用的电力电子器件也经历从晶闸管 (scr)、大功率晶体管(gtr、bjt)、可关断晶闸管(gto)和绝缘栅双极型晶体管(igbt或ipm)的发展过程。采用新一代性能优良的电力电子器件，这也是科技发展的必然趋势，标志着科技的进步。由于igbt器件属电压驱动的全控型开关器件，脉冲开关频率高，性能好，损耗小，且自保护能力也强，如将驱动与保护功能也封装在模块内，便构成智能功率模块ipm。为此，
目前世界上在地铁与轻轨辅助系统中均采用igbt(或ipm)模块来构成。
随着城市发展，城轨交通供电网压制也从早期的600vdc和750vdc发展为1500vdc网压制，以适应大城市大客流量的需要。网压的提高对电力电子器件的电压等级也提出了更高的要求，igbt(或ipm)器件的电压等级也从1200v发展到1700v、3300v以及4500v电压等级水平。除电压等级4500v的igbt器件，其它电压等级的在国外已有多家公司批量生产与供货。
2 地铁车辆辅助电源系统方案比较
近年来 , 我国上海 、广州和北京等城市引进的地铁车辆上 , 辅助电源均采用了静止式辅助逆变电源 。广州地铁和上海地铁 2号线为 IGBT 辅助逆变电源 ; 北京 “复八线”为 GTO 热管散热器自冷式辅助逆变电源 。因此开发和研制地铁车辆静止式辅助逆变电源实现国产化是发展我国城市轨道交通的必然趋势 。静止式辅助逆变电源与传统的电动发电机组供电方式的比较如下 : ( 1) 静止式辅助逆变电源直接从地铁动车第三轨或接触网受电 , 经过 DC/ DC 斩波变换后向三相逆变器提 供稳定的输入电压 , 通过 VVVF 变频调压控制 , 逆 变器输出三相交流电压向负载供电 , 对于多路输出 电源 , 电路采用变压器隔离形式 。这种辅助逆变电 源的优点是输出电压品质因数好 、电源使用效率 高 、工作性能安全可靠 。 ( 2) 传统地铁辅助电源通常采用旋转式电动发 电机组的供电方案 。电动机从 DC750V 第三轨受电 , 发电机输出三相交流电压向负载供电 , 对于直流 DC110V 和 DC24V 部分用电设备 , 仍需通过三相变 压器和整流装置提供电源 。这种供电方式机组体积 大 、输出容量小 、效率低 , 电源易受直流发电机组 工况变化的影响 , 输出电压波动大 , 可靠性差 。
下面针对 DC750V 地铁车辆上几种常用的辅助逆变电源电路结构方案 , 进行分析和比较 。
2.11直接逆变方式
开关元器件通常可采用大功率 GTO , IGBT或 IPM 。辅助逆变电源采用直接从第三供电轨受流方式 , 逆变器按 V / f 等于常数的控制方式 , 输 出三相脉宽调制电压向负载供电 。这种电路的特点是电路结构简单 、元器件使用数量少 、控制方便 , 但缺点是逆变器电源输出电压容易受电网输入电压 的波动影响 , 输入与输出不隔离 , 输出的电压品质 因数差 、谐波含量大 、负载使用效率低 。
2.12斩波降压逆变方式
此电路主要由单管 DC/ DC 斩波器 、二点式 逆变器 、三相滤波器 、隔离变压器和整流电路组成 。逆变器输出经过三相滤波后 , 输出稳定的正弦 三相交流电压 , 作为驱动空调机 、风机等三相交流 负载电源 , 同时三相交流电压经变压器和整流后 , 可实现电源的多路直流输出 。其特点如下 。 ( 1) 三相逆变器输出电压不受输入电网电压波 动的影响 , DC/ DC 斩波的闭环控制可以保持逆变器 输入电压的恒定 。 ( 2) 每台辅助逆变电源斩波器只需一只大功率 高压 IG BT元件 , 逆变器可以采用较低电压的 IG BT 元件 。 (3) 由于逆变器输入电压恒定 , 对于只要求CVCF 控制的逆变器来说 , 只需要一定数量的梯波压可降低一半 , 提高了元件的使用裕度和设备的安 全可靠性 。 ( 4) 直流供电网与负载之间的变压器隔离以及 相应设计的滤波器 , 可以保证逆变器输出的三相交 流电压谐波最小 , 且可降低对负载过充电压的影 响 , 提高负载的使用寿命 。输出 , 即可保证逆变器输出稳定的脉宽调制电压 , 谐波含量小于 5 % 。 ( 4) 斩波器分散布置在每台车的电源上 , 机组 结构统一 。对于供电网 , 虽然每台电源斩波的开关 频率相同 , 但它们之间的斩波相位差是随机的 , 同 样可实现斩波器多相多重斩波作用 。 ( 5) 隔离变压器的使用实现了电网输入与输出 负载之间的电气隔离 。两重斩波降压逆变方式与单管直接 DC/ DC 斩波降压逆变方式的辅助电源电路基本相同 , 两重斩波器替代了 DC/ DC 单 管斩波器 , 开关元器件可采用 GTO 、IG BT 或 IPM 。电路结构原理***如*** 3 所示 。其特点如下 。 ( 1) 采用两重斩波器 , 当上 、下两个斩波器控 制相位互相错开 180° , 可以使斩波器的开关频率 时 相应提高一倍 , 因而可大大减小滤波装置的体积和 重量 , 降低逆变器中间直流环节电压的脉动量 , 提 高辅助逆变电源的抗干扰能力 。 ( 2) 两重斩波器闭环控制起到了稳压和变压作 用 , 因此可提高逆变器的输出效率 。 (3 ) 两重 DC/ DC 斩波器与单管斩波器相比 , 开关元器件和斩波器的附件多了一倍 , 但管子的耐
2.13升降压斩波逆变方式
为升降压斩波加逆变的地铁辅助电源电路 结构原理*** , 前级斩波由一个平波电抗器及两个开 关管 、二极管和储能电抗器构成 , 升降压斩波器本 质上相当于两相 DC/ DC 直流变换器 , 控制系统采 用 PWM 控制方式 。两个开关管交替通断 , 按输出 电压适当地控制脉冲宽度 , 可以获得与输入电压相 反的恒定直流输出电压 。后级逆变输出由两点式三 相逆变器和三相滤波器组成 。斩波器和逆变器开关 元器件可采用 GTO 或 IG , IPM 等 。此电路的特点 BT 是 : 电网电压的波动不影响斩波器输出电压的恒定 稳定 , 当电网电压高于斩波器输出电压时 , 斩波器 按降压斩波控制方式工作 ; 当电网电压低于斩波器 输出电压时 , 斩波器按升压斩波控制方式工作 。两 个开关管的交替导通和关断 , 提高了斩波开关频 率 , 降低了储能电抗器体积和容量以及开关器件的 电压应力 , 减小了输出电压的脉动量 。
3一些建议
(1) 从改善输出波形、降低开关频率与损耗、减少噪声与提高可靠性, 采用三点式逆变器构成静止辅助系统方案是合适的。
(2) 直流110vdc控制电源兼蓄电池充电器采用***式的直-直变换器与高频变压器隔离的方案是今后发展的方向。
(3) 在国内自己开发并制造的地铁车辆上采用分散供电方式，即每车辆配一台静止辅助电源装置，从冗余度与确保安全性，应属首选方案。
(4) 北京国产750vdc地铁车辆辅助系统已不适应现代乘客乘座的需要，应根据上述方案和国内情况考虑改造，将容量小的旋转式电动发电机组改造为具有空调机组容量的静止式辅助系统。
参考文献
高压直流供电篇10
直流系统为变电站的继电保护、控制系统、信号系统、自动装置、UPS和事故照明等提供电源。近年来直流系统的技术和设备发展迅速，阀控铅酸蓄电池、智能型高频开关充电装置、微机型绝缘监测装置等，具有安全可靠、技术先进和性能优越等特点，促进了直流系统的发展。
本文就变电站设计中对直流系统设计有直接影响的蓄电池配置设计方案的选择进行探讨。
关键词： 直流系统蓄电池浮充电压
中***分类号： TM912 文献标识码： A
220kV及以下变电所直流系统普遍采用控制母线与合闸母线合一的形式。在此模式下，每组蓄电池组阀控式密封铅酸蓄电池个数选择需综合考虑正常浮充电时直流系统母线电压值、直流负荷允许最高电压值、直流负荷允许最低电压值，并结合蓄电池厂家推荐的电池单体最佳浮充电压值、最佳均充电压值来确定。在正常运行情况下，直流母线电压应为直流系统标称电压的105%”和蓄电池厂家推荐的电池单体最佳浮充电压值计算出电池个数。第二步，按此电池个数根据规程规定“在均衡充电运行情况下，直流母线电压对控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统，应不高于直流系统标称电压的110%”计算出电池单体均充电压值，校核此电压值是否在厂家推荐的最佳单体均充电压范围内。第三步，根据第一步确定的电池个数根据规程规定“在事故放电情况下，蓄电池出口端电压对控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统，宜不低于直流系统标称电压的87.5%”计算出电池单体终止电压值。目前主流阀控式密封铅酸蓄电池，厂家一般均给出在某一温度下，一个固定的单体最佳浮充电压值和一个范围的单体最佳均充电压值，也有厂家给出的这两个值都是一个固定值。比如目前使用量较大的某种进口阀控式密封铅酸蓄电池，在25℃时厂家推荐最佳浮充电压2.27V，均充电压2.35V。按上面的步骤对110V直流系统进行蓄电池个数选择计算如表1。
从表中可看出，蓄电池个数选择是很难同时满足这两个推荐值的，本文认为这种情况应优先满足最佳浮充电压值，即蓄电池个数取52只，单体浮充电压取2.27V，均充电压取2.33V。
目前220kV及以下变电所直流系统设计已普遍采用高频开关电源充电模块，阀控式密封铅酸蓄电池，系统接线形式一般为单母线分段接线，控制母线与合闸母线合一，直流网络基本以辐射供电方式为主。
蓄电池个数选择
目前新设计220kV及以下变电所直流系统普遍采用控制母线与合闸母线合一的形式。在此模式下，每组蓄电池组阀控式密封铅酸蓄电池个数选择需综合考虑正常浮充电时直流系统母线电压值、直流负荷允许最高电压值、直流负荷允许最低电压值，并结合蓄电池厂家推荐的电池单体最佳浮充电压值、最佳均充电压值来确定。
一般确定方法分三步：第一步，先根据《电力工程直流系统设计技术规程》DL/T 5044-2004[1]规定“在正常运行情况下，直流母线电压应为直流系统标称电压的105%”和蓄电池厂家推荐的电池单体最佳浮充电压值计算出电池个数。第二步，按此电池个数根据规程规定“在均衡充电运行情况下，直流母线电压对控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统，应不高于直流系统标称电压的110%”计算出电池单体均充电压值，校核此电压值是否在厂家推荐的最佳单体均充电压范围内。第三步，根据第一步确定的电池个数根据规程规定“在事故放电情况下，蓄电池出口端电压对控制负荷和动力负荷合并供电的直流系统，宜不低于直流系统标称电压的87.5%”计算出电池单体终止电压值。目前主流阀控式密封铅酸蓄电池，厂家一般均给出在某一温度下，一个固定的单体最佳浮充电压值和一个范围的单体最佳均充电压值，也有厂家给出的这两个值都是一个固定值。比如目前使用量较大的某种进口阀控式密封铅酸蓄电池，在25℃时厂家推荐最佳浮充电压2.27V，均充电压2.35V。按上面的步骤对110V直流系统进行蓄电池个数选择计算如表1。
从表中可看出，蓄电池个数选择是很难同时满足这两个推荐值的，本文认为这种情况应优先满足最佳浮充电压值，即蓄电池个数取52只，单体浮充电压取2.27V，均充电压取2.33V。
结束语：
直流系统蓄电池系统选择方案是变电站的一个重要组成部分，对变电站的正常运行起着重要的作用，它的设计方案的合理性及其运行的可靠性直接影响着变电站的可靠性。所以在变电站直流系统的设计中，我们要根据变电站的实际情况对直流系统蓄电池系统进行计算、分析，选择最合理的方案。
参考文献：［1］《电力工程直流系统设计技术规程》北京：中国电力出版社 2004.7