便携式继电保护试验电源设计 邢举科
便携式继电保护试验电源设计邢举科
发表时间：2019-09-21T09:25:05.827Z 来源：《基层建设》2019年第20期作者：邢举科
[导读] 摘要：近年来，我国的电力行业有了飞速的发展，继电保护系统也有了很大进展。
四川大唐国际甘孜水电开发有限公司四川省甘孜藏族自治州康定市 626001
摘要：近年来，我国的电力行业有了飞速的发展，继电保护系统也有了很大进展。便携式继电保护试验电源,作为电网集中式供电试验电源的重要补充，不仅能够提供稳定高效的直流电源，同时满足各类小型分散试验现场作业要求。根据继电保护装置负载特性要求，提出一种能够承受瞬时功率的试验电源系统方案，并进行分模块介绍和数据测试，具有一定的工程实用价值。
关键词：便携式；继电保护；试验电源；瞬时功率
引言
现阶段，人们对可再生能源的关注度逐渐增加。为此，研究者开发出了全球能源互联网的新概念，各种分布式发电比如潮汐发电、太阳能发电在用电电网中的贡献度越来越高。与传统发电方式相比，分布式电源的最大优势体现在其对环境的友好性，其次是它可以可持续利用能源，但是也存在受不可控因素影响高等缺点。现如今，如果将分布式电源大量接入电网，就会给变电站的继电保护装置增加巨大的压力，如果使用基础的继电保护装置，可能会引起继电保护装置故障，对电网造成严重的冲击，其损失是不可挽回的。所以，研究分布式电源对变电站的影响是十分重要的。
1工作原理
1）方式1。长时供电模式，主要针对继电保护装置正常运行时供电，供电方式如图2a所示。交流电通过整流模块和升压模块输出稳定的直流电供保护装置使用，同时交流电经充电器对蓄电池模块充电。2）方式2。瞬时供电模式，供电方式如图2b所示。当负载突然增大使整流模块输出电压被瞬间拉低，如果低于蓄电池电压，负载将由交流电经整流模块、充电器模块以及蓄电池模块共同供电，使得输出直流电电压跌落在允许范围内。3）方式3。当现场出现交流电异常时，整流模块无输出，蓄电池模块通过升压模块输出直流电供二次设备使用。通过合理地设计整流模块输出的电压，使其在长时间供电时电压略高于蓄电池电压，让蓄电池处于热备用状态，当试验电源承受短时性冲击负载时，由于整流模块输出电压出现跌落，使得蓄电池和充电器能够同时为升压模块提供负载所需的功率，有效防止了试验电源出现较大的电压跌落而影响保护装置的正常运行及断路器无法分合闸的情况。
2分布式电源对变电站继电保护的影响分析
将分布式电源接入电网，完成了从单端电源到多端电源的转换，但电网的继电保护装置会难以实现它的选择性，110 kV变电站的主要继电保护配置分别是变压器与电容器保护、线路保护和备自投装置。继电保护的方向性对于过流保护、低压保护和不平衡电压保护等电容器保护不产生影响，因此电容器保护配置是不受分布式电源接入的影响的。本章所针对的问题是10 kV与110 kV系统的电压等级的分析，在研究主变压器的保护、备自投装置和两个电压等级系统的传统继电保护配置的同时。
3模块简述
（1）整流模块。整流模块将交流电转换成稳定的直流电，为减小设备体积及适应一定范围的交流电压输入，采用LLC串联谐振变换器作为整流模块拓扑，通过合理设计谐振频率，不仅能够保证整流模块的高变换效率，还能满足宽动态交流电变化范围，适应现场多变的工作条件。对于整流模块输出电压的选取，提高整流模块输出电压能够有效减小后级升压模块的升压比，提高升压模块效率，然而当试验电源承受瞬时负载冲击时，要求输出直流电压波动在允许范围内，因此整流模块的输出电压只能略高于充电器模块的浮充电压。综上所述，整流模块输出电压为DC29V。（2）充电器模块。合理的蓄电池充电方式能够有效提高蓄电池的使用寿命，因此独立的充电器模块既能够优化蓄电池充电方式，同时还能在试验电源承受瞬时冲击时提供一部分临时功率。充电器模块采用三段式充电，当蓄电池电量较低时采用恒流快速充电，当监测到蓄电池电压接近预设电压时切换为恒压充电，在达到规定延时时间后进入浮充状态。为满足便携性要求，采用2节12V/24A?h蓄电池串联，充电器的充电功率一般在100W左右，可以选用单管反激式高频变换器作为充电器模块拓扑，该拓扑结构简单，易于实现。（3）升压模块。升压模块将低压直流电转换为稳定的220V直流电输出供继电保护设备使用，对于其输出电能稳定性具有较高的要求。在交流电供电模式下，模块输入电压为整流模块的输出电压DC29V；电池供电模式时，模块的输入电压为电池的端电压，两节蓄电池串联供电时最低工作电压为DC21V，因此设计升压模块的输入电压范围为DC21～29V。升压模块需要长期承受低压大电流的工况，对功率器件的选择较为苛刻。综合稳定性和转换效率的角度考虑，选取推挽变换器作为升压模块拓扑，两个一次侧开关管轮流导通，减小器件的电流应力。
4分布式电源对变压器保护的影响
变电站会为主变压器配置电气量和非电气量保护。差动保护是变压器的主保护，按循环电流原理，比较变压器两侧电流的矢量差来判定是否进行继电保护。非电气量保护判断的根据不是电量，因此不影响分布式电源的保护。主变压器会配置零序电压保护，在的母线上安装电压互感器可以为其提供是否进行保护动作的根据，双端式电源会对零序电压分布产生影响，因此主要分析了零序电压保护对主变压器的作用。
5测试数据
根据一台150W的便携式继电保护试验电源，并进行关键参数测试，得到各模块的关键波形及数据。如图1所示，iL、vgs、vAB和vds分别为LLC谐振变换器的谐振电感电流、一次侧开关管同一个桥臂的驱动电压波形、桥臂中点电压和开关管的漏源电压波形。
开关电源设计报告
1开关电源主电路设计 1.1主电路拓扑结构选择 由于本设计的要求为输入电压176-264 V 交流电，输出为24V 直流电,因此中间需要将输入侧的交流电转换为直流电，考虑采用两级电路。前级电路可以选用含电容滤波的单相不可控整流电路对电能进行转换，后级由隔离型全桥Buck 电路构成。总体要求是先将AC176-264V 整流滤波，然后再经过BUCK 电路稳压到24V 。考虑到变换器最大负输出功率为1000W ，因此需采用功率级较高的Buck 电路类型，且必须保证工作在CCM 工作状态下，因此综合考虑，本文采用全桥隔离型Buck 变换器。其主电路拓扑结构如下图所示： 图1-1 主电路拓扑结构 1.2开关电源电路稳态分析 下面将对全桥隔离型BUCK 变换器进行稳态分析，主要是推导前级输出电压g V 与后级输出电压V 之间的关系，为主电路参数的设计提供参考。将前级输出电压g V 代替前级电路，作为后级电路的输入，且后级BUCK 变换器工作在CCM 模式，BUCK 电路中的变压器可以用等效电路代替。 由于全桥隔离型BUCK 变换器中变压器二次侧存在两个引出端，使得后级BUCK 电路的工作频率等同于前级二倍的工作频率，如图1-1所示。在S T 2的工作时间内，总共可分为四种开关阶段，其具体分析过程如下： 1) 当S DT t <<0时，此时1Q 、4Q 和5D 导通，其等效电路图如图1-2所示。
i () t R v i ‘ 图1-2 在S DT t <<0时等效电路 g nv v =s （1-1） v nv v g -L = （1-2） R v i i /-C = （1-3） 2) 当S S T t DT <<时，此时1Q ~4Q 全部关断，6D 和5D 导通，其等效电路图如图1-3 所示。此时前级输出g V 为0，假设磁化电流为0，则流过6D 和5D 电流相等，均为L i 2 1 。。 i () t R i ‘ 图1-3 在S S T t DT <<时等效电路 0=s v （1-4） v v -L = （1-5） R v i i /-C = （1-6） 3) 当S S T D t T ）（ +1<<时，此时2Q 、3Q 和6D 导通，其等效电路图如图1-2所示。
低功耗小功率开关电源设计毕业设计
低功耗小功率开关电源设计毕业设 计 南华大学船山学院毕业设计 1 开关电源简介小功率开关电源以其诸多优良的性能，在测控仪器仪表、通信设备、学习与娱乐等诸多电子产品中得到广泛的应用。随着环境和能源问题日益突出，人们对电子产品的环保要求不断提高，对电子产品的能源效率更加关注。设计无污染、低功耗、高效率的绿色模式电源已成为开关电源技术研究的热点。研究一种中小功率开关电源，应用过渡模式有源功率因数校正、准谐振变频功率隔离变换控制和同步整流等多种先进的电源控制技术，以实现绿色开关电源设计的目的。开关电源的基本结构所有事物都要遵循能量守恒定律，开关电源也不例外，实际上，开关电源也要通过以能量形式传递完成的。从能量上看，开关电
源可以分为直流开关电源模式和交流开关电源模式，直流开关电源模式主要是输出为直流信号电能，而交流开关电源模式主要是输出为交流信号电能。直流开关电源模式为当前的主流模式，该开关电源模式的基本组成结构框图如下图所示：交流输入桥式整流滤波LC 组成滤波器DC/DC变换器转换输出整流滤波占空比控制电路DC直流输出放大电路控制电路图开关电源基本组成结构框图上图中可知：开关电源主要整流滤波、DC/DC变换电路、开关占空比控制电路以及控制电路等模块组成。第1页，共29页南华大学船山学院毕业设计交直流输入电压经LC滤波器，再通过桥式整流与母线电解电容平滑后变为直流电压，再经DC/DC变换器转换，再经二极管整流和电解电容的滤波至输出，为了能使电路成为一个闭环工作，在输出端引出一个控制电路再经放大电路到占空比控制电路至DC/DC变换器转换器形成一
个闭环。占空比控制电路中占空比的表示方法如下图所示：图占空比示意图上图中可知：占空比D=Toff/(TOff+Ton)，周期T= Ton+Toff，频率f=1/T。传统开关电源的缺陷传统开关电源基本上采用的都是传统电路，传统电路大部分采用的电路芯片都为PWM控制的KA38系列芯片，这当中也要用到开关MOSFET管，还有就是也要加个启动电阻，根据P=U*U/R可知该电路上的待机功耗至少要大于，而低功耗的要求待机功耗至少要小于，甚至有些要小于。如果功耗大，对人口密集的中国来说，电能的损耗无疑是巨大的。另外传统电源存在着某些有害物质，根据我国CCC标准中的《关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令》，从而没能达到环保的功能。绿色开关电源的发展方向于传统电源存在着诸多的缺陷，为了能量的有效利用，人们从而提出了绿色开关电源，绿色开关电源产品主要向高频、高效率、低功
开关电源实验报告
开关电源实验报告 一开关电源原理 如下图30W开关电源电路图所示，市电先经过由电容CX1和滤波电感LF1A组成的滤波电路后，再经过型号为KBP210的整流桥BD1和C1组成的整流电路，输出直流电。直流电又经过由UC3842和2N60等元器件组成的高频逆变电路后，变成高频的交流电，经高频变压器输出为低电压的高频交流电。高频交流经肖基特二极管SR1060后变为脉动的直流电，最后经滤波电容和滤波电感变为我们想要的直流电输出。
MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。（2）输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。 （3）整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。
1.2功率变换电路 （1）MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。（2）常见的原理图： （3）工作原理 R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。
开关电源设计
开关直流稳压电源设计 摘要 直流稳压电源应用广泛，几乎所有电器，电力或者电子设备都毫不例外的需要稳定的直流电压（电流）供电，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不点的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，如何将交流电压（电流）变为直流电压（电流）供电又如何使直流电压（电流）稳定这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多，归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类，他们又各自可以用集成电路或分立元件构成。开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等优点。 一、引言 基本要求 稳压电源。 1.基本要求 ①输出电压UO可调范围：12V～15V； ②最大输出电流IOmax：2A；
③U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； ④IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）； ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑥DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑦具有过流保护功能，动作电流IO（th）=±； 发挥部分 (1)排除短路故障后，自动恢复为正常状态； (2)过热保护； 二、方案设计与论证 开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中，调宽式应用较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数为脉宽调制（PWM）型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值，即占空比来改变输出电压，通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定，滤波电路的设计比较简单，因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压，再经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC-DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源。
top开关电源设计步骤
开关电源设计步骤 步骤1 确定开关电源的基本参数 ① 交流输入电压最小值u min ② 交流输入电压最大值u max ③ 电网频率F l 开关频率f ④ 输出电压V O （V ）：已知 ⑤ 输出功率P O （W ）：已知 ⑥ 电源效率η：一般取80％ ⑦ 损耗分配系数Z ：Z 表示次级损耗与总损耗的比值，Z=0表示全部损耗发生在初级， Z=1表示发生在次级。一般取Z=0.5 步骤2 根据输出要求，选择反馈电路的类型以及反馈电压V FB 步骤3 根据u ，P O 值确定输入滤波电容C IN 、直流输入电压最小值V Imin ① 令整流桥的响应时间tc=3ms ② 根据u ，查处C IN 值 ③ 得到V imin 步骤4 根据u ，确定V OR 、V B ① 根据u 由表查出V OR 、V B 值 ② 由V B 值来选择TVS 步骤5 根据Vimin 和V OR 来确定最大占空比Dmax V OR Dmax= ×100％ V OR +V Imin －V DS(ON) ① 设定MOSFET 的导通电压V DS(ON) ② 应在u=umin 时确定Dmax 值，Dmax 随u 升高而减小 步骤6 u(V) K RP 最小值(连续模式) 最大值(不连续模式) 固定输入:100/115 0.4 1 通用输入:85~265 0.4 1 固定输入:230±35 0.6 1 确定C IN ,V Imin 值 u(V) P O (W) 比例系数(μF/W) C IN (μF) V Imin (V) 固定输入:100/115 已知 2~3 (2~3)×P O ≥90 通用输入:85~265 已知 2~3 (2~3)×P O ≥90 固定输入:230±35 已知 1 P O ≥240 u(V) 初级感应电压V OR (V) 钳位二极管 反向击穿电压V B (V) 固定输入:100/115 60 90 通用输入:85~265 135 200 固定输入:230±35 135 200
便携式B超电源整体设计方案
便携式B超电源整体设计方案 便携式B超系统内部使用的电源比较复杂，外部适配器和电池的电源必须经过DC/DC转换，以转换成系统需要的电压。为了降低便携式B超电源上的无用消耗，提高电池使用效率，系统主板、B超控制板、液晶显示器以及键盘的电源采用开关电源供电。 便携B超电源的整体设计 图1为便携B超电源的整体设计方框图。便携B超电源输入电压有两种：一是电源适配器输入，电压为18V，二是电池输入，电压为14.4V。要求实现两种电压之间的热切换，并在切换电压时不影响系统工作，即提供外电和电池供电无延时热切换功能。需要输出±12V、5V、3.3V、±48V等几种电压，具体指标为12V/2.5A、-12V/0.5A、5V/4A、3.3V/3A、+48V /80mA、-48V/80mA。具有单键开关机功能，即无电时，按电源键打开电源；在有电时，按电源键向控制面板发送关机信号，上位机还可以通过软件关机（即支持ATX关机指令）。电源输出接口采用标准计算机ATX接口。 图1 便携B超电源整体设计方框图
电源切换电路的设计 便携B超电源切换电路如图2所示，在外接电源适配器时，电压输入交流18V，经VD100、VD101二极管后，再经R100、R107分压加到N100A（LM193）电压比较器的3脚（同相端）。电池输入电压是14.4V，经R101、R108分压后加到N100A（LM193）电压比较器2 脚（反相端）。由于3脚电压高于2脚，因此N100A（LM193）1脚输出高电平，使三极管V100导通，V101截至，场效应管V105截至，POWER_IN+端得到的是外接电源适配器的18V电压。当没有外接电源适配器时，或便携B超机在使用过程中，外部交流电突然停电造成无法使用外接电源适配器时，N100A（LM193）的3脚电压低于2脚，N100A（LM193）1脚输出低电平，使三极管V100截至，V101导通，场效应管V105导通。电池电压经过导通的场效应管V105的源、漏极，POWER_IN+端得到的是电池的14.4V电压，实现了两种电压之间的热切换。VD102、VD103 在电路中起隔离作用，隔离外接电源适配器和电池供电。 图2 电源切换电路 单键触摸开关机电路的设计
开关电源设计
& 课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目: 开关电源设计 初始条件： 输入交流电源：单相220V，频率50Hz。 要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）? 1、输出两路直流电压：12V，5V。 2、直流最大输出电流1A。 3、完成总电路设计和参数设计。 时间安排： 课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。 第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。 第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。 ） 第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日
目录 ） 引言 (1) 1设计意义及要求 (2) 设计意义 (2) 开关电源的组成部分 (2) 开关电源的工作过程 (2) 开关电源的工作方式 (3) 脉宽调制器的基本原理 (3) 2方案设计 (5) ） 设计要求 (5) 方案选择 (5) 整流滤波部分 (6) 降压斩波电路 (7) 脉宽调制电路 (8) MOSFET管的驱动电路 (9) 总电路图 (11) 3主电路参数设定 (12) { 变压器、二极管、MOSFET管选择 (12) 反馈回路的设计 (13) MOSFET的驱动设计 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16)
附录一 (17) ]
引言 随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入80年代计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代，进入90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，远程控制交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。 开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IGBT和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关电源根据输入输出的性质不同可分为AC/DC和DC/DC两大类。AC/DC称为一次电源，也常称为开关整流器。值得指出的是，AC-DC变换不单是整流的意义，而是整流后又做DC-DC变换。所以说，DC-DC变换器是开关电源的核心。DC/DC称为二次电源，其设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，所以学习设计开关电源有重要的意义。
开关电源课程设计报告
现代电源技术课程实践报告 院系：物理与电气工程学院 班级：电气自动化一班 姓名: 李向伟 学号: 111101007 指导老师:苗风东
一、设计要求 （1）输入电压：AC220±10%V （2）输出电压: 12V （3）输出功率:12W （4）开关频率: 80kHz 二、反激稳压电源的工作原理
图2-1 反激稳压电源的电路图 三、 反激电路主电路设计 (1)(1)Np Vdc Ton Vo Tr Nsm -=+ （3-1） 1. 反激变压器主电路工作原理 反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM 模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM
模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计. 1）工作过程： S 开通后，VD 处于断态，W1绕组的电流线性增长，电感储能增加； S 关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD 向输出端释放。 反激电路的工作模式： 反激电路的理想化波形 S u S i S i V D t o t o ff t t t t U i O O O O 反激电路原理图
便携式电源管理设计
便携式电源管理设计 袁林 2009.09.24
一、概述 二、主要类型电源管理说明 三、主要类型电源管理比较 四、系统电源设计
一、概述 主要讨论便携式电源管理一般理论及实践知识。一般使用3种类型器件，LDO、DC-DC和Charge Pump。 ? 1.1、DC-DC稳压器 DC-DC稳压器一般都采用脉冲宽度调制（PWM）技 术，其特点是频率高，效率高。 DC-DC稳压器按其功能分成Buck式DC-DC（Step- down）、Boost式DC-DC（Step-up）和Buck- Boost式DC-DC。当输入与输出的电压差较高时， 通过使用低电阻开关和磁存储单元实现高达85%以 上的效率，因此可以极大地降低了转换过程中的功 率损失。
一、概述 ? 1.2、LDO LDO与三端稳压器最大的不同点在于，LDO是一个自耗很低的微型片上系 统(SoC)，使用具有低在线导通电阻RDS(ON)的MOSFET管或三极管。只 能降压使用。输入电压与输出电压最小工作压降取决于导通电阻。 ? 1.3、Charge Pump 电容式电荷泵通过开关阵列和振荡器、逻辑电路、比较控制器实现电压 提升，采用电容器来贮存能量。其不仅可升高或降低输入电压，而且还 可用于产生负电压。电荷泵是无须电感的，但需要外部电容器。能够提 供90%以上的效率。 根据其控制方式，这种结构的输出电压只能是输入电压的倍数，利用内 部开关和外部飞电容（flying capacitor）能够获得输入电压的2 倍、1.5 倍或-1 倍等电压输出。
另外一种在手机等手持式设备上使用较多的是PMU 器件。? 1.4、PMU 电源管理器件PMU （POWER MANAGEMENT UNIT ）也就是电源管理 单元，集成度很高，内部主要由多路不同类型的DC - DC 和多路LDO 组成，还可能集成了其他功能，如POWER ON/OFF 、ADC 、DAC 、AUDIO 、RTC 、GPIO 、LCD 、CAMERA 、LED 等。上电时有默认值，可通过CPU 对其进行修改相关配置，从而改变相关输入输出值或功能，内部具有上电时序控制，也具有进入不同工 作状态模式等功能。非常适用于电池供电、对小尺寸 空间有要求的便携式产品上。 一、 概述
关于开关电源设计时的基本问题解答
关于开关电源设计时的基本问题解答 如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数？很多未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理，比如担心开关电源的干扰问题，PCB layout问题，元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了，使用开关电源设计还是非常方便的。一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分，有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去，这样使用就更简单了，也简化了PCB设计，但是设计的灵活性就减少了一些。 开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统，所以一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。因此这部分的设计在于保证精确的采样电路，还有来控制反馈深度，因为如果反馈环响应过慢的话，对瞬态响应能力是会有很大影响。 输出部分设计包含了输出电容，输出电感以及MOSFET等等，这些器件的选择基本上就是要满足性能和成本的平衡，比如高的开关频率就可以使用小的电感值（意味着小的封装和便宜的成本），但是高的开关频率会增加干扰和对MOSFET的开关损耗，从而效率降低。低的开关频率带来的结果则是相反的。 对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的，小的ESR可以减小输出纹波，但是电容成本会增加，好的电容会贵嘛。开关电源控制器驱动能力也要注意，过多的MOSFET是不能被良好驱动的。 一般来说，开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴的。如何调试开关电源电路？有一些经验可以共享给大家：（1）电源电路的输出通过低阻值大功率电阻接到板内，这样在不焊电阻的情况下可以先做到电源电路的先调试，避开后面电路的影响。（2）一般来说开关控制器是闭环系统，如果输出恶化的情况超过了闭环可以控制的范围，开关电源就会工作不正常，所以这种情况就需要认真检查反馈和采样电路。特别是如果采用了大ESR值的输出电容，会产生很多的电源纹波，这也会影响开关电源的工作的。
开关电源实验报告
开关电源实验报告 一、开关电源电路图及清单 1.1 60W-12V开关电源电路图 图1-1 开关电源电路原理1.2.60W-12V开关电源电清单
二、开关电源介绍 开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED 灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。它是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。 开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。 模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国
最新便携式系统开关电源pcb排版技术与应用
便携式系统开关电源p c b排版技术与应用
便携式系统开关电源PCB排版技术与应用摘要 | 本文主要对便携式开关电源PCB排版技术规则作介绍,并以应用实例作分析说明。关键词 | PCB排版，开关电源功率电路一、正确的开关电源PCB排版技术是开发便携式设备的重要步骤目前的开关电源开发，设计人员大多是在市场上选择容易采购到的AC/DC适配器，并把多组直流电源直接安装在系统的线路板上。然而由于开关电源会产生电磁波而影响到其电子产品的正常工作，则正确的电源PCB排版技术就变得非常重要。 许多情况下，一个在纸上设计得非常完美的电源可能在初次调试时无法正常工作，原因是该电源的PCB排版存在着许多问题。例如，对一个消费类电子设备上的降压式开关电源原理图来说，设计人员应能够在此线路图上区分功率电路中元器件和控制信号电路中元器件。如果设计者将这电源中所有的元器件当作数字电路中的元器件一样来处理，则问题会相当严重。开关电源PCB排版与数字电路PCB排版完全不一样。在数字电路排版中，许多数字芯片可以通过PCB软件来自动排列且芯片之间的连接线可以通过PCB软件来自动连接。用自动排版方式所排版出的开关电源肯定无法正常工作。所以，设计人员需要掌握和了解正确的开关电源PCB排版技术规则，当然亦需对开关电源各级技术状态有较清楚的认识。 二、开关电源PCB排版技术规则 2.1 旁路瓷片电容器的电容量不能太大，而它的寄生串联电感量应该尽量减小。多个电容器并联能改善电容的高频阻抗特性。为什么是这样？这是因为电容高频滤波的特性。 此公式显示：减小电容器引脚之间的距离(d)和增加截面积(A)会增加电容器自身的电容量。电容通常存在二个寄生参数：等效串联电阻(ESR) 和等效串联电感(ESL)。一个电容器的谐振频率(fo)可以从它自身电容量(c) 和等效串联电感量(LESL)得到： 当一个电容器工作频率在fo以下时，电容阻抗Zc随频率的上升而减小；当电容器工作频率在fo以上时，电容阻抗Zc会变得像电感阻抗一样随频率的上升而增加；当电容器工作频率接近fo时，电容阻抗就等于它的等效串联电阻(RESR)。 电解电容器一般都有很大电容量和很大等效串联电感。由于它的谐振频率很低，所以只能使用在低频滤波上。钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感，因而它的谐振频率会高于电解电容器，并能使用在中高频滤波上。瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小，因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器，所以能使用在高频滤波和旁路电路上。由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大
LED开关电源设计
《开关电源课程设计》 指导教师：熊春宇 姓名：李丽丽 学号：200701071235 电话：136664664296
LED照明驱动开关电源设计 (李丽丽，大庆师范学院物电学院07级电子信息工程专业)摘要：LED照明驱动设计了恒流输出、空载保护、隔离输出及EMC等功能.系应用于LED 照明驱动的开关电源电路。采用PWM自动调节实现恒流输出，稳压管过压锁定实现空载保护，电磁隔离和光隔离实现隔离输出。经过多次的运行与检测，实践证明该电路恒流输出稳定，发热量低。本设计体积小,微调反馈电路可设置作为为LED驱动常用的350mA或700mA恒流输出。可广泛适用于生活照明，商用照明。 关键词:LED驱动电源;发热低恒流;隔离低成本 Abstract：LED lighting design drive the constant-current output, the output and protection, isolation no-load EMC etc. Function. Is applied to the switch power LED lighting driving circuit. Using PWM automatic adjustment output voltage, the constant-current over-voltage protection tube, electromagnetic no-load realize locking and isolation realize isolation output isolation. After many operation and test, the practice has proved that the constant-current circuits, low heat stable output. This design, small size, fine-tuning feedback circuit can be set as the common 350mA LED drive or 700mA constant-current output. Life can be widely used in commercial lighting, lighting. Key words：Leds driving power；Fever is low；Constant flow；Isolation；Low cost 0概述 0.1选题的目的与意义： 全球能源紧张，提高电器的效率是行之有效的方法。照明用电占据全球21%的总用电量，如果能提高照明用的的效率，可以有效缓解能源紧张。如何提高照明系统的能源利用率，延长照明系统的寿命，并且是绿色无污染的？取代白炽灯，荧光灯，节能灯的第四代照明灯具是什么？业界给出的答案就是LED灯照明。LED照明每W流明数可达到120lm。远高于白炽灯和日光灯，此外LED灯珠寿命可长达十万小时，并且绿色无污染。LED照明具备的这些优点决定了其应用前景是非常广阔的。LED照明应用上的限制在于LED有固定的正向压降，电流也有上限（工作电流是影响LED寿命的主要因素）。大功率白光LED上的正向压降一般为3-4V，不能直接使用市电驱动。因此一个和LED灯珠匹配的高效，环保，长寿命的电源是必须的，这正是这次选题的意义与目的所在。 0.2研究现状 开关电源的技术已经非常成熟，由于LED驱动的降压技术大部分采用开关电源。因此即使是LED驱动电源真正进入研究的时间不算长，却无碍其技术的成熟。LED驱动要求的技术特点是：寿命长，体积小（特别商用照明和家用照明，最好可以内嵌到灯头）。 众所周知，绝大部分开关电源都需要一个输出滤波的电解电容，即使高品质的电解电容，工作在100摄氏度左右，寿命也只有1Wh左右。毫无疑问，电解电容正是LED灯整体寿命的瓶颈。而内嵌式驱动板上的电解电容，由于LED的发热以及驱动板本身的发热，长期在
小功率直流开关电源的设计
小功率直流开关电源的设计 1.电路结构选择 图1.组成框图 输入电路 输入电路包括线性滤波电路、浪涌电流控制电路和整流电路。起作用是把输入电网的交流电转化为符合要求的开关电源直流输入电源。 变换电路 变换电路含开关电路、输出隔离电路等，是电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。这一级的开关功率管是其核心器件。 控制电路 控制电路的作用是向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。 开关稳压电源与传统的线性稳压电源相比具有体积小、重量轻、效率高等优点，已成为稳压电源的主流产品。为使电源结构简单、紧凑，工作可靠、减少成本，小功率开关稳压电源常采用单端反激型或单端正激型电路。与单端反激型相比，单端正激型开关电流小、输出纹波小、更容易适应高频化。用电流型PWM 控制芯片UC3843构成的单端正激型开关稳压电源的主电路如图2所示。
图2主电路的结构 实用的单端正激型开关稳压电源必须加磁通复位电路,以泄放励磁电路的能量。如图2所示，开关管Q导通时D1导通，副边线圈N2向负载供电，D4截止，自馈电线圈Nf电流为零；Q关断时D1截止，D4导通，Nf经电容C1滤波后向UC3843供电，同时原边线圈N1上产生的感应电动势使D3导通，并加在RC上。由于变压器中的磁场能量可通过Nf泄放，而不像一般的RCD磁通复位电路消耗在电阻上，这可减少发热，提高效率。 2.电源技术规格 输入电压：AC110/220V； 输入电压变动范围：90V～240V； 输入频率：50/60Hz； 输出电压：12V； 输出电流：2.5A； 工作频率的选择：UC3843的典型工作频率为20kHz～500kHz。开关频率的选择决定了变换器的许多特性。开关频率越高,变压器、电感器体积越小,电路的动态响应也越好。但随着频率的提高,诸如开关损耗,门极驱动损耗,输出整流管的损耗会越来越突出,而且频率越高,对磁性材料的选择和参数设计要求会越苛刻,另外,高频下线路的寄生参数对线路的影响程度难以预料,整个电路的稳定性,运行特性以及系统的调试会比较困难。本电路中,选Rt=1.8kΩ,Ct=10nF。由 UC3843A定时电阻,电容与振荡器频率的关系曲线图,可得开关频率为f=85kHz，周期T=11.8μs； 占空比：设计无工频变压器的单端正激型开关电源时，一般占空比D最大不超过0.5,这里选择Dmax=0.5。则Tonmax=T·Dmax=5.9μs。 3.电源设计 3.1变压器和输出电感的设计
便携式继电保护试验电源设计
便携式继电保护试验电源设计 发表时间：2019-09-11T10:10:00.093Z 来源：《中国电业》2019年第10期作者：魏翔[导读] 直流试验电源作为电力系统二次设备供电电源具有较高的可靠性和稳定性。国网山西检修公司山西省太原市 030000 摘要：直流试验电源作为电力系统二次设备供电电源具有较高的可靠性和稳定性。继电保护试验电源适用于变电站现场继电保护工作、新设备投运的调试及其他小型电力试验工作，为继电保护装置、高压断路器控制回路以及通信装置等提供稳定、可靠的直流电源，对于当前变电站日常检修和维护发挥了重要作用。 关键词：便携式; 继电保护; 试验电源; 瞬时功率; 1 通过采用高频开关电源模块，能够有效地减小试验电源的体积和重量，如图1所示，本设计主要包含4个功率模块，分别是将交流电变换为直流电的整流模块、直流电升压模块、蓄电池充电器模块及蓄电池模块。 根据试验现场供电情况以及不同的负载特性要求，继电保护试验电源有以下工作方式。 1) 方式1。长时供电模式，主要针对继电保护装置正常运行时供电，供电方式如图2a所示。交流电通过整流模块和升压模块输出稳定的直流电供保护装置使用，同时交流电经充电器对蓄电池模块充电。 2) 方式2。瞬时供电模式，供电方式如图2b所示。当负载突然增大使整流模块输出电压被瞬间拉低，如果低于蓄电池电压，负载将由交流电经整流模块、充电器模块以及蓄电池模块共同供电，使得输出直流电电压跌落在允许范围内。 3) 方式3。蓄电池供电模式，供电方式如图2c所示。当现场出现交流电异常时，整流模块无输出，蓄电池模块通过升压模块输出直流电供二次设备使用。 通过合理地设计整流模块输出的电压，使其在长时间供电时电压略高于蓄电池电压，让蓄电池处于热备用状态，当试验电源承受短时性冲击负载时，由于整流模块输出电压出现跌落，使得蓄电池和充电器能够同时为升压模块提供负载所需的功率，有效防止了试验电源出现较大的电压跌落而影响保护装置的正常运行及断路器无法分合闸的情况。
小功率开关电源的设计_综述
网络教育学院《电源技术》课程设计 题目：小功率开关电源的设计 学习中心：东港奥鹏 层次：高中起点专科 专业：电气工程及其自动化 年级：09 年春季 学号： 学生： 辅导教师：刘鹏 完成日期：2011年2月25日
1.电路结构选择 图1.组成框图 输入电路 输入电路包括线性滤波电路、浪涌电流控制电路和整流电路。起作用是把输入电网的交流电转化为符合要求的开关电源直流输入电源。 变换电路 变换电路含开关电路、输出隔离电路等，是电源变换的主通道，完成对带有功率的电源波形进行斩波调制和输出。这一级的开关功率管是其核心器件。 控制电路 控制电路的作用是向驱动电路提供调制后的矩形脉冲，达到调节输出电压的目的。 开关稳压电源与传统的线性稳压电源相比具有体积小、重量轻、效率高等优点，已成为稳压电源的主流产品。为使电源结构简单、紧凑，工作可靠、减少成本，小功率开关稳压电源常采用单端反激型或单端正激型电路。与单端反激型相比，单端正激型开关电流小、输出纹波小、更容易适应高频化。用电流型PWM 控制芯片UC3843构成的单端正激型开关稳压电源的主电路如图2所示。 图2主电路的结构
实用的单端正激型开关稳压电源必须加磁通复位电路,以泄放励磁电路的能量。如图2所示，开关管Q导通时D1导通，副边线圈N2向负载供电，D4截止，自馈电线圈Nf电流为零；Q关断时D1截止，D4导通，Nf经电容C1滤波后向UC3843供电，同时原边线圈N1上产生的感应电动势使D3导通，并加在RC上。由于变压器中的磁场能量可通过Nf泄放，而不像一般的RCD磁通复位电路消耗在电阻上，这可减少发热，提高效率。 2.电源技术规格 输入电压：AC110/220V； 输入电压变动范围：90V～240V； 输入频率：50/60Hz； 输出电压：12V； 输出电流：2.5A； 工作频率的选择：UC3843的典型工作频率为20kHz～500kHz。开关频率的选择决定了变换器的许多特性。开关频率越高,变压器、电感器体积越小,电路的动态响应也越好。但随着频率的提高,诸如开关损耗,门极驱动损耗,输出整流管的损耗会越来越突出,而且频率越高,对磁性材料的选择和参数设计要求会越苛刻,另外,高频下线路的寄生参数对线路的影响程度难以预料,整个电路的稳定性,运行特性以及系统的调试会比较困难。本电路中,选Rt=1.8kΩ,Ct=10nF。由 UC3843A定时电阻,电容与振荡器频率的关系曲线图,可得开关频率为f=85kHz，周期T=11.8μs； 占空比：设计无工频变压器的单端正激型开关电源时，一般占空比D最大不超过0.5,这里选择Dmax=0.5。则Tonmax=T·Dmax=5.9μs。 3.电源设计 3.1变压器和输出电感的设计 根据电源规格、输出功率、开关频率,选择PQ26/25磁芯，磁芯截面积 Se=1.13cm2，磁路有效长度le=6.4cm,磁芯材料为MXO2000,饱和磁通密度 Bs=0.4T。取变压器最大工作磁感应强度Bmax=Bs/3=0.133T，则电感系数AL值为： AL=(0.4πμrSe/le)10－6=4.44(μH/N2) 变压器原边线圈匝数为： N1=UImin×Tonmax/Bmax×Se式中UImin为最小直流输入电压。考虑到交流输
简易开关电源设计报告
四川教育学院应用电子设计报告 课程名称：Protel99 电路设计系部：物理与电子技术系专业班级：应用电子技术0901 学生姓名：x x x 学号： 指导教师： 完成时间：
开关电源电路设计报告 一. 设计要求： 直流稳定电源主要包括线性稳定电源和开关型稳定电源，由于开关稳压电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠，适用性强，故选择设计可调开关稳压电源，其具体设计要求如下： （1）．所选元器件和电路必须达到在一定范围内输出电压连续可调，输出电压U0=+6V —— +9V连续可调，输出额定电流为500mA； （2）．输出电压应能够适应所带负载的启动性能,且输出电压短路时，对各元器件不会产生影响； （3）．电路还必须简单可靠，有过流保护电路，能够输出足够大的电流。 二.方案选择及电路的工作原理 方案一： 首先用一个桥式整流电路将输入的交流电压变成直流电压，然后经过电容滤波，然后在经过一个NPN型三级管Q1调整管，最后整过电路形成一个通路，达到最终的效果。 方案二： 开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效
应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件[6]。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。 为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。 在短路电流出现时，为了避免关断电流的过大形成过电压，导致IGBT 锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。 在设计降栅压保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如7.5V），降栅压速度不要太快，一般可采用2μs下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如5V以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。 为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇“打嗝”的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。下面是几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。 利用IGBT的Vce设计过流保护电路
便携式继电保护试验电源设计 邢举科
便携式继电保护试验电源设计邢举科 发表时间：2019-09-21T09:25:05.827Z 来源：《基层建设》2019年第20期作者：邢举科 [导读] 摘要：近年来，我国的电力行业有了飞速的发展，继电保护系统也有了很大进展。 四川大唐国际甘孜水电开发有限公司四川省甘孜藏族自治州康定市 626001 摘要：近年来，我国的电力行业有了飞速的发展，继电保护系统也有了很大进展。便携式继电保护试验电源,作为电网集中式供电试验电源的重要补充，不仅能够提供稳定高效的直流电源，同时满足各类小型分散试验现场作业要求。根据继电保护装置负载特性要求，提出一种能够承受瞬时功率的试验电源系统方案，并进行分模块介绍和数据测试，具有一定的工程实用价值。 关键词：便携式；继电保护；试验电源；瞬时功率 引言 现阶段，人们对可再生能源的关注度逐渐增加。为此，研究者开发出了全球能源互联网的新概念，各种分布式发电比如潮汐发电、太阳能发电在用电电网中的贡献度越来越高。与传统发电方式相比，分布式电源的最大优势体现在其对环境的友好性，其次是它可以可持续利用能源，但是也存在受不可控因素影响高等缺点。现如今，如果将分布式电源大量接入电网，就会给变电站的继电保护装置增加巨大的压力，如果使用基础的继电保护装置，可能会引起继电保护装置故障，对电网造成严重的冲击，其损失是不可挽回的。所以，研究分布式电源对变电站的影响是十分重要的。 1工作原理 1）方式1。长时供电模式，主要针对继电保护装置正常运行时供电，供电方式如图2a所示。交流电通过整流模块和升压模块输出稳定的直流电供保护装置使用，同时交流电经充电器对蓄电池模块充电。2）方式2。瞬时供电模式，供电方式如图2b所示。当负载突然增大使整流模块输出电压被瞬间拉低，如果低于蓄电池电压，负载将由交流电经整流模块、充电器模块以及蓄电池模块共同供电，使得输出直流电电压跌落在允许范围内。3）方式3。当现场出现交流电异常时，整流模块无输出，蓄电池模块通过升压模块输出直流电供二次设备使用。通过合理地设计整流模块输出的电压，使其在长时间供电时电压略高于蓄电池电压，让蓄电池处于热备用状态，当试验电源承受短时性冲击负载时，由于整流模块输出电压出现跌落，使得蓄电池和充电器能够同时为升压模块提供负载所需的功率，有效防止了试验电源出现较大的电压跌落而影响保护装置的正常运行及断路器无法分合闸的情况。 2分布式电源对变电站继电保护的影响分析 将分布式电源接入电网，完成了从单端电源到多端电源的转换，但电网的继电保护装置会难以实现它的选择性，110 kV变电站的主要继电保护配置分别是变压器与电容器保护、线路保护和备自投装置。继电保护的方向性对于过流保护、低压保护和不平衡电压保护等电容器保护不产生影响，因此电容器保护配置是不受分布式电源接入的影响的。本章所针对的问题是10 kV与110 kV系统的电压等级的分析，在研究主变压器的保护、备自投装置和两个电压等级系统的传统继电保护配置的同时。 3模块简述 （1）整流模块。整流模块将交流电转换成稳定的直流电，为减小设备体积及适应一定范围的交流电压输入，采用LLC串联谐振变换器作为整流模块拓扑，通过合理设计谐振频率，不仅能够保证整流模块的高变换效率，还能满足宽动态交流电变化范围，适应现场多变的工作条件。对于整流模块输出电压的选取，提高整流模块输出电压能够有效减小后级升压模块的升压比，提高升压模块效率，然而当试验电源承受瞬时负载冲击时，要求输出直流电压波动在允许范围内，因此整流模块的输出电压只能略高于充电器模块的浮充电压。综上所述，整流模块输出电压为DC29V。（2）充电器模块。合理的蓄电池充电方式能够有效提高蓄电池的使用寿命，因此独立的充电器模块既能够优化蓄电池充电方式，同时还能在试验电源承受瞬时冲击时提供一部分临时功率。充电器模块采用三段式充电，当蓄电池电量较低时采用恒流快速充电，当监测到蓄电池电压接近预设电压时切换为恒压充电，在达到规定延时时间后进入浮充状态。为满足便携性要求，采用2节12V/24A?h蓄电池串联，充电器的充电功率一般在100W左右，可以选用单管反激式高频变换器作为充电器模块拓扑，该拓扑结构简单，易于实现。（3）升压模块。升压模块将低压直流电转换为稳定的220V直流电输出供继电保护设备使用，对于其输出电能稳定性具有较高的要求。在交流电供电模式下，模块输入电压为整流模块的输出电压DC29V；电池供电模式时，模块的输入电压为电池的端电压，两节蓄电池串联供电时最低工作电压为DC21V，因此设计升压模块的输入电压范围为DC21～29V。升压模块需要长期承受低压大电流的工况，对功率器件的选择较为苛刻。综合稳定性和转换效率的角度考虑，选取推挽变换器作为升压模块拓扑，两个一次侧开关管轮流导通，减小器件的电流应力。 4分布式电源对变压器保护的影响 变电站会为主变压器配置电气量和非电气量保护。差动保护是变压器的主保护，按循环电流原理，比较变压器两侧电流的矢量差来判定是否进行继电保护。非电气量保护判断的根据不是电量，因此不影响分布式电源的保护。主变压器会配置零序电压保护，在的母线上安装电压互感器可以为其提供是否进行保护动作的根据，双端式电源会对零序电压分布产生影响，因此主要分析了零序电压保护对主变压器的作用。 5测试数据 根据一台150W的便携式继电保护试验电源，并进行关键参数测试，得到各模块的关键波形及数据。如图1所示，iL、vgs、vAB和vds分别为LLC谐振变换器的谐振电感电流、一次侧开关管同一个桥臂的驱动电压波形、桥臂中点电压和开关管的漏源电压波形。