編輯本段直流電源簡介

簡介

　　直流電源（DC power）有正,、負(fù)兩個電極,，正極的電位高，負(fù)極的電位低,，當(dāng)兩個電極與電路連通后,，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負(fù)極的電流,。單靠水位高低之差不能維持穩(wěn)恒的水流,，而借助于水泵持續(xù)地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩(wěn)恒的水流。與此類似,，單靠電荷所產(chǎn)生的靜電場不能維持穩(wěn)恒的電流,，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡稱為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負(fù)極處經(jīng)電源內(nèi)部返回到電位較高的正極處,，以維持兩個電極之間的電位差,，從而形成穩(wěn)恒的電流,。因此，直流電源是一種能量轉(zhuǎn)換裝置,，它把其他形式的能量轉(zhuǎn)換為電能供給電路，以維持電流的穩(wěn)恒流動,。　　直流電源中的非靜電力是由負(fù)極指向正極的,。當(dāng)直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路）,，由于電場力的推動,，形成由正極到負(fù)極的電流。而在電源內(nèi)部（內(nèi)電路）,，非靜電力的作用則使電流由負(fù)極流到正極,，從而使電荷的流動形成閉合的循環(huán)。　　表征電源本身的一個重要特征量是電源的電動勢,，它等于單位正電荷從負(fù)極通過電源內(nèi)部移到正極時非靜電力所作的功,。當(dāng)電源給電路提供能量時，所供給的功率P等于電源的電動勢E與電流I兩者的乘積,P＝E I,。電源的另一個特征量是它的內(nèi)電阻（簡稱內(nèi)阻）R0,，當(dāng)通過電源的電流為I時,電源內(nèi)部損耗的熱功率（即單位時間內(nèi)產(chǎn)生的焦耳熱）等于R0I。　　當(dāng)電源的正,、負(fù)兩極沒有連通時,電源處于斷路（開路）狀態(tài),，這時電源兩電極之間的電位差在量值上即等于電源的電動勢。在斷路狀態(tài)下,，不發(fā)生非電能與電能的相互轉(zhuǎn)換,。當(dāng)把負(fù)載電阻接到電源的兩極上以構(gòu)成閉合回路時，通過電源內(nèi)部的電流從負(fù)極流到正極,，這時,，電源所提供的功率E I等于輸送到外電路的功率U I（U是電源正極與負(fù)極之間的電位差）與內(nèi)電阻中損耗的熱功率R0I之和，E I＝U I R0I,。于是,，當(dāng)電源向負(fù)載電阻提供功率時，電源兩極間的電位差U＝E-R0I,。　　當(dāng)用另一個電動勢較大的電源接到電動勢較小的電源上,，正極接正極，負(fù)極接負(fù)極（例如用直流發(fā)電機(jī)對蓄電池組充電）時,，在電動勢較小的電源內(nèi)部,，電流是從它的正極流到負(fù)極的，這時,，外界向電源輸入電功率U I,，它等于電源中單位時間內(nèi)儲存的能量E I與內(nèi)電阻中損耗的熱功率R0I之和，U I＝E I R0I。于是,，當(dāng)外界向電源輸入功率時,，外界加到電源兩極之間的電壓應(yīng)為U＝E R0I。　　當(dāng)電源的內(nèi)電阻可以忽略不計時,，可以認(rèn)為電源的電動勢在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓,。　　為了取得較高的直流電壓，常將直流電源串聯(lián)使用,，這時總電動勢為各電源的電動勢之和,，總內(nèi)阻也為各電源內(nèi)電阻之和。由于內(nèi)阻增大,，一般只能用于所需電流強度較小的電路,。為了取得較大的電流強度，可以將等電動勢的直流電源并聯(lián)使用,，這時總電動勢即為單個電源的電動勢,，總內(nèi)阻為各電源內(nèi)電阻的并聯(lián)值。　　直流電源的類型很多,，不同類型的直流電源中,，非靜電力的性質(zhì)不同，能量轉(zhuǎn)換的過程也不同,。在化學(xué)電池（例如干電池,、蓄電池等）中，非靜電力是與離子的溶解和沉積過程相的化學(xué)作用,化學(xué)電池放電時,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱在溫差電源（例如金屬溫差電偶,、半導(dǎo)體溫差電偶）中,，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相的擴(kuò)散作用，溫差電源向外電路提供功率時,，熱能部分地轉(zhuǎn)化為電能,。在直流發(fā)電機(jī)中,非靜電力是電磁感應(yīng)作用,直流發(fā)電機(jī)供電時，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能與焦耳熱,。在光電池中,，非靜電力是光生伏打效應(yīng)的作用，光電池供電時,，光能轉(zhuǎn)化為電能和焦耳熱,。　　GZD、GZD（W）型可控硅高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)

應(yīng)用范圍

　　九洲電氣PowerLeaderTM系列高頻開關(guān)直流電源系統(tǒng)適用于大型發(fā)電廠,、水電廠,、超高壓變電站、無人值守變電站作為控制,、信號,、保護(hù),、自動重合閘操作、事故照明,、直流油泵,、，各種直流操作機(jī)構(gòu)的分合閘,，二次回路的儀表,，自動化裝置的控制交流不停電電源等用電裝置的直流供電電源。　　PowerLeaderTM系列高頻開關(guān)直流電源的單線原理：　　GZD（W）型高頻開關(guān)直流電源由充電屏,、饋線屏、蓄電池及直流電壓變換器四個單元組成,。充電機(jī)屏由若干電源模塊和微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)組成,，單柜（屏）zui大配置160A，若需要更大的輸出電流可實現(xiàn)多機(jī)柜（屏）并聯(lián),。饋線屏配有微機(jī)絕緣在線監(jiān)察裝置,，當(dāng)某一饋出支路發(fā)生接地事故時可顯示出某地支路編號及接地電阻。電池屏內(nèi)可選配微機(jī)蓄電池巡檢裝置,，隨時對蓄電池狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控,。直流電壓變送器可采用高頻直流變送器，當(dāng)合閘母線在180-300V電壓變動時控制線母線的輸出電壓都能牢牢地穩(wěn)定在220V,。

高頻開關(guān)直流電源模塊的基本原理

　　PowerLeaderTM系列高頻開關(guān)直流電源采用了全橋移相式脈寬調(diào)制軟開關(guān)控制技術(shù),，使得模塊效率進(jìn)一步提高，諧波減小,。高頻開關(guān)直流電源模塊采用三相三線380VAC平衡輸入,，無相序要求，無中線電流損耗,，在交流輸入端,，采用先進(jìn)的尖峰抑制器件及EMI濾波電路。高頻開關(guān)直流電源由全橋整流電路將三相交流電整流為直流,，經(jīng)無源功率因數(shù)校正（PFC）后,，再由DC/DC高頻變換電路把所得的直流電逆變成穩(wěn)定可控的直流電輸出。高頻開關(guān)直流電源脈寬調(diào)制電路（PWM）及軟開關(guān)諧振回路根據(jù)電網(wǎng)和負(fù)載的變化,，自動調(diào)節(jié)高頻開關(guān)的脈沖寬度和移相角,，使輸出電壓電流在任何允許的情況下都能保持穩(wěn)定。JZ-22010D系列電力高頻開關(guān)電源既可單機(jī)工作完成各種基本功能,，又可并聯(lián)組合工作,，并具有良好的并機(jī)均流效果。高頻開關(guān)直流電源通過與微機(jī)連接,，可實現(xiàn)"遙測,、遙信,、遙控、遙調(diào)"四遙功能,。高頻開關(guān)直流電源具備完善的保護(hù)功能,，保證模塊或模塊組獨立運行和微機(jī)監(jiān)控下系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定,。高頻開關(guān)直流電源模塊采用總線采樣主,、從均流控制方式。在并機(jī)運行時,，高頻開關(guān)直流電源模塊組中能自動選出一臺主模塊,，將分流器采集到的電流、電壓等外部參數(shù)進(jìn)行處理,，集中控制每一臺模塊的輸出電壓,、電流。從而,，即使在小電流時,，也能得到較好的均流效果。

編輯本段一,、實驗準(zhǔn)備

1．通過實驗獲取直流電源相關(guān)知識

　　通過集成直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計,、安裝和調(diào)試，要求學(xué)會：　?。?）選擇變壓器,、整流二極管、濾波電容及集成穩(wěn)壓器來設(shè)計直流穩(wěn)壓電源,；　?。?）掌握直流穩(wěn)壓電路的調(diào)試及主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法。

2．設(shè)計任務(wù)

　　設(shè)計一波形直流穩(wěn)壓電源,，滿足：　?。?）當(dāng)輸入電壓在220V±10%時，輸出電壓從3－12V可調(diào),，輸出電流大于1A,；　　（2）輸出紋波電壓小于5mV,，穩(wěn)壓系數(shù)小于5×10-3,，輸出內(nèi)阻小于0.1歐。

3．設(shè)計要求

　?。?）電源變壓器只做理論設(shè)計,；　　（2）合理選擇集成穩(wěn)壓器,；　?。?）完成全電路理論設(shè)計,、計算機(jī)輔助分析與仿真、安裝調(diào)試,、繪制電路圖,，自制印刷板；　?。?）撰寫設(shè)計報告,、調(diào)試總結(jié)報告及使用說明書。

編輯本段二,、儀器與器材

　　自耦調(diào)壓器,、雙蹤示波器、萬用表（模擬或數(shù)字）,、交流毫伏表各一臺,，自制電路板的各種工具一套及　　元器件若干。

編輯本段三,、原理與分析

1、直流電源的基本工作原理.

　　當(dāng)市電經(jīng)過輸入開關(guān)接通變壓器將市電電壓轉(zhuǎn)換成所設(shè)計的電壓后,進(jìn)入了預(yù)穩(wěn)壓電路,預(yù)穩(wěn)壓電路是對所要的輸出電壓進(jìn)行初步穩(wěn)壓,其目的是降低大功率調(diào)整管的輸入與輸出之間的管壓降,，減少大功率調(diào)整管的功耗,，提高直流電源的工作效率，預(yù)穩(wěn)壓電源一般由可控硅無級移相調(diào)整式用繼電器切換變壓器輸出的抽頭進(jìn)行穩(wěn)壓,。經(jīng)過預(yù)穩(wěn)壓電源和濾波器①后得到的電壓基本穩(wěn)定紋波相對較小的直流電經(jīng)過在控制電路的控制的大功率調(diào)整管進(jìn)行快速的問頂壓后將得到穩(wěn)壓精度和性能符合標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓再經(jīng)過濾波器②進(jìn)行濾波后既得到我的所需要的輸出直流電為了得到我的所需要的輸出電壓值或穩(wěn)流電流值,，我們還需要對輸出的電壓值和電流值進(jìn)行取樣檢測并將其傳送到控制/保護(hù)電路，控制/保護(hù)電路將檢測到的輸出電壓值錢和電流值與電壓/電流設(shè)定電路所設(shè)定的值進(jìn)行比較分析后驅(qū)動預(yù)穩(wěn)壓電路和大功率調(diào)整管使直流穩(wěn)壓電源能輸出我們所設(shè)定的電壓和電流值,，同時當(dāng)控制/保護(hù)電路檢測到異常的電壓或電流值等情況下將啟動保護(hù)電路使直流電源進(jìn)入保護(hù)狀態(tài),。

2．穩(wěn)壓電流的性能指標(biāo)及測試方法

　　直流電源的技術(shù)指標(biāo)分為兩種：一種是特性指標(biāo)，包括允許輸入電壓,、輸出電壓,、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標(biāo),，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度,，包括穩(wěn)壓系數(shù)（或電壓調(diào)整率）、輸出電阻（或電流調(diào)整率）,、紋波電壓（周圍與隨機(jī)漂移）及溫度系數(shù),。測試電路如圖3。　　圖3　穩(wěn)壓電源性能指標(biāo)測試電路　?。?） 紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓分量,。用示波器觀測其峰峰值一般為毫伏量級。也可用交流毫伏表測量其有效值,，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差,，一般直流電源的紋波電壓VP-P≤10mV,。　　（2）穩(wěn)壓系數(shù)：在負(fù)載電流,、環(huán)境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化,，即：　?。?） 電壓調(diào)整率：輸入電壓相對變化為±10%時的輸出電壓相對變化量，穩(wěn)壓系數(shù)和電壓調(diào)整率均說明輸入電壓變化對輸出電壓的影響,，因此只需測試其中之一即可,。　　（4） 輸出電阻及電流調(diào)整率　　輸出電阻與放大器的輸出電阻相同,，其值為當(dāng)輸入電壓不變時,，輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比的值.電流調(diào)整率：輸出電流從0變到zui大值時所產(chǎn)生的輸出電壓相對變化值。輸出電阻和電流調(diào)整率均說明負(fù)載電流變化對輸出電壓的影響,，因此也只需測試其中之一即可,。

直流電源的基本技術(shù)參數(shù)

　　直流一般輸入電壓:AC220V±10% 50Hz±5Hz ，輸出的紋波與噪聲：Cv≤1mvrms CC≤5mARms　　4,、選用要點　　1） 220V和110V直流系統(tǒng)應(yīng)采用蓄電池組,。48V及以下的直流系統(tǒng)，可采用蓄電池組,，也可采用由220V或110V蓄電池組供電的電力用直流電源變換器（DC／DC變換器）,。　　2）供電距離較遠(yuǎn)的輔助車間，當(dāng)需要直流電源時,，宜獨立設(shè)置直流系統(tǒng),。　　3）蓄電池組正常應(yīng)以浮充電方式運行。　　4） 鉛酸蓄電池組不宜設(shè)置端電池,；鎘鎳堿性蓄電池組宜減少端電池的個數(shù),。　　5） 直流系統(tǒng)標(biāo)稱電壓　　（1）控制負(fù)荷的直流系統(tǒng)宜采用110V,。　?。?）動力負(fù)荷的直流系統(tǒng)宜采用220V。　?。?）控制負(fù)荷和動力負(fù)荷合并供電的直流系統(tǒng)宜采用220V,。　　6）充電裝置　　（1）應(yīng)滿足蓄電池組的充電和浮充電要求,。　?。?）應(yīng)為長期連續(xù)工作制。　　（3）充電裝置應(yīng)具有穩(wěn)壓,、穩(wěn)流及限流性能,。　　（4）應(yīng)具有自動和手動浮充電,、均衡充電和穩(wěn)流,、限流充電等功能。　?。?）充電裝置的交流電源輸入宜為三相制,，額定頻率為50Hz，額定電壓為380（1±10％）V,。小容量充電裝置的交流電源輸入電壓可采用單相220（1±l0％）V,。　　（6）l組蓄電池配置1套充電裝置的直流系統(tǒng),，充電裝置的交流電源宜設(shè)2個回路,，運行中l(wèi)回路工作，另1回路備用,。當(dāng)工作電源故障時,，應(yīng)自動切換到備用電源。　　7）蓄電池容量選擇條件　?。?）應(yīng)滿足全廠（所）事故全停電時間內(nèi)的放電容量,；　　（2）應(yīng)滿足事故初期（Imin）直流電動機(jī)啟動電流和其他沖擊負(fù)荷電流的放電容量,；　　（3）應(yīng)滿足蓄電池組持續(xù)放電時間內(nèi)隨機(jī)（5s）沖擊負(fù)荷電流的放電容量,；　?。?）應(yīng)以zui嚴(yán)重的事故放電階段，計算直流母線電壓水平,。

編輯本段WWL-LDX數(shù)字型直流電源

　　簡要介紹 本電源具有超高的準(zhǔn)確性,、高度、高穩(wěn)定性等優(yōu)良的電子特性,，在研究單位,、實驗室作為可調(diào)電源或是生產(chǎn)線上作為產(chǎn)品壽命試驗的固定電源，它是的選擇,，再則它具有完善的保護(hù)線路,，更能滿足使用者簡單、方便的使用需求,。與開關(guān)電源相比,，它具有精度高，紋波小,，無高頻輻射干擾,，適用場合廣等優(yōu)點,。

性能特點

　　1、規(guī)格范圍: 輸出電壓0～700V,、輸出電流0～500A ,、輸出功率0-6KW之內(nèi)任選　　2、恒壓恒流: 電壓電流值從零至額定值連續(xù)可調(diào),，恒壓恒流自動轉(zhuǎn)換　　3,、過流報警: 報警電流值0～120%額定值軸承連續(xù)可調(diào)，電源輸出電流超過電流報警值時將聲光報警　　4,、過壓保護(hù): 電壓保護(hù)值0～120%額定值連續(xù)可調(diào),，電源輸出電壓超過電壓保護(hù)值時將跳閘保護(hù)　　5、短路保護(hù): 允許在任何工作狀態(tài)下長期短路或短路開機(jī)　　6,、過載保護(hù): 電源或負(fù)載出現(xiàn)故障,，輸出電流超過額定值1.5倍時，電源跳閘保護(hù)　　7,、短路報警: 當(dāng)輸出電壓低于1%額定值時,，電源聲光報警　　8、自動放電: 供容性負(fù)載關(guān)機(jī)放電用　　9,、輸出顯示: 電壓,、電流同時LED數(shù)碼管顯示　　10、脈沖工作:可配時間控制器構(gòu)成直流脈沖電源　　11,、智 能 化:可與計算機(jī)連接,，組成計算機(jī)控制的智能型電源

主要用途

　　1、電解電容器老練,，鉭電容器賦能　　2,、電阻器、繼電器,，馬達(dá)等電子元件老練,，例行試驗　　3、實驗室,，電子設(shè)備,、自動測試設(shè)備　　4、電子檢驗設(shè)備,、生產(chǎn)流水線設(shè)備,、通訊設(shè)備　　5、其它一切需要使用直流電源的場合