姜爱婷 杨 毅 杨 静

（大连市旅顺电力电子设备有限公司，辽宁 大连116045）

0 概述

现在高频开关直流屏应用的已经越来越广泛，针对这样的情况，直流电源柜为了满足现在的智能化要求，控制方式均选用全数字化可编程序控制系统，编制适合直流系统的控制、调节、信号、报警软件，使其满足直流屏的要求，使系统各部分功能有机地融为一体。具有标准通讯接口，可以与计算机进行通讯，进行遥控、遥测、遥信；技术方案先进，标准化设计。

1 直流设备主要参数及性能

1.1 具有稳压功能：在稳压状态下，交流电压在规定范围内变化，当输出电流在0～100%额定电流范围内变化时，输出电压在额定值的（80～130）%范围内任一点上保持稳定，其稳压精度应不大于±0.5%，输出电压纹波系数应小于±0.1%。

1.2 具有稳流功能：在稳流状态下，输出电压在80%～130%额定值范围内，交流电压在规定范围内变化，输出电流在0%～100%额定电流范围内任一点上保持稳定、其稳流精度不大于±0.2%。

1.3 具有温度补偿功能：充电控制加入温度补偿功能，根据环境的温度变化 （以25度为标准，温度升降1°C每个单体电池充电电压增减3MV）自动调节蓄电池充电电压。

1.4 监控装置：采用触摸屏式监控装置，其能对系统的充电状态、母线稳压、绝缘检测、故障报警等进行直接控制，并能对蓄电池进行实时监测。

1.5 微机型高频开关整流器屏具有如下保护功能：

交流输入过压、欠压、过流保护。

直流输出过压、欠压、过流保护。

电流保护功能：在负载发生短路或电流超过额定值的115%时，充电机应具有限流功能，并发出灯光、音响告警信号。

1.6 充电与浮充电方式转换：

充电与浮充电方式转换，应有自动和手动两种转换控制方式。在“自动”方式时，电池组放电过程结束，交流恢复供电后，整流模块按设定条件自动转入充电状态工作，当电池组充电过程完成后，整流模块按设定条件自动转入浮充电状态工作。在“手动”方式时，应可方便的调整充电限流值、充电稳压值和浮充电压值。

2 原理方案及设计

2.1 交流电源

应允许交流电网电压幅值的持续波动在额定值的±10%范围内，电网频率为50±1HZ。

（1）成套设备应可输入双路交流电源，且互为备用，自动投切，并可任选一路为工作电源。

（2）交流电源应为三相电源，无相序要求，三相电源缺相应发出声光报警信号。

2.1.2 输出

电压 220DC，+15%，-5%可调，静态±0.2%，动态±0.5%

2.2 结构

2.2.1 直流电源装置是户内型设备，采用金属外壳，立式、落地安装。

系统主要由充电模块、控制回路、电池组、监测控制部分等构成。

2.2.2 直流母线一般为单母线运行方式

2.2.3 显示屏

采用液晶显示屏，作为直流屏的人机界面，所有的系统参数设定。充电模块和整流模块的电压及电流调整与监控、电池巡检、对地电压的测量、电池充放电曲线等均可通过显示屏各画面进行。系统工作时，在显示屏上进行操作，通过多幅画面切换，在显示屏上实施动态显示直流屏中各部分的工作状况(电流、电压、故障等)，并按汉字提示在线位置、修改参数以及查阅储存资料。集中监控电源系统中的整流模块、蓄电池组、馈线单元的工作运行参数等，根据现场设备实际情况决定直流电源设备的运行方式。并能对所有电流、电压、电池等参数进行数据采集处理输出，直流设备的运行状态进行实时监控，并具有强大通信功能。监控系统采用的是“主机+扩展模块”的组合方式组成系统。在使用的过程中，还可以根据实际需要选择不同的扩展模块。且提供RS-485，232接口，支持MODEBUS等多种规约。并在通信上提供了无源接点输出，用触摸显示屏显示。

2.2.4 高频模块

充电装置采用微机型高频开关电源，以（N+1模式）模块并联组合方式供电。模块可带电插拔，任一模块退出运行均不影响系统的正常运行。交流输入电源应为双路输入，互为备用，自动投切。充电模块应具有手动充电、自动均衡充电、浮充电及均、浮充电流、电压的设置等功能。当蓄电池事故放电后，应能对蓄电池自动进行补充电。还应能适应蓄电池组初充电要求和根据温度变化自动补偿充电电压的功能，确保蓄电池组不会因环境温度的变化而造成过充电或欠充电。

2.2.5 具有绝缘检测功能

绝缘检测装置能检测正，负母线对地电压，当母线电压过高过低时（报警电压值可调整），能发出生光报警信号。

2.2.6 具有调压装置

图1

调压装置采用硅链及高精度的调压电路作为调压装置，对母线电压进行不间断平稳调节。调压装置应具有自动调压功能。可采用自动调压方式，进行母线电压调整。有相应的保护及声光报警信号。

2.2.7 具有四遥功能

遥测：充电机电压，母线电压，输出电流，电池电压，充电电源等。

遥信：交流电源失电，直流电压过高，过低，绝缘不良，整流器模块故障，电池电压异常等。

遥控：模块的启/停，均浮充切换。

遥调：连续调节充电电压，输出限流，电池充电限流，蓄电池欠压报警值，整流器过欠压报警值等。

2.2.8 蓄电池具有电池巡检功能

蓄电池电压自动检测装置能实现蓄电池自动管理及监测，自动检测蓄电池组的端电压、单只电池电压，具有手动和自动巡检功能。分组电池循环自检测的功能，可随时将损坏的或异常工作的单只电池（电压过高或电压过低）检测出来，现场自动发出声光报警、告知检修人员或维护人员，及时处理。并将信号送至直流屏微机监控系统，经过微机监控系统处理后送至远程监控系统。

整体的高频开关直流电源屏的原理图如图1所示。

2.3 蓄电池

蓄电池为符合有关标准的阀控式铅酸免维护密封电池。电池外壳要用阻燃、防爆的材料制作,应完全密封.但还要有安全气阀，在过量的充电情况下，不会产生酸雾或爆炸性气体，可适合在主控制室放置。

3 创新点以及它的功能

高频开关直流电流屏具有强大的软件功能，高度的集成化，简单的主电路线路，技术先进，智能化水平高，性能稳定可靠。

4 使用范围和前景

4.1 用与供电系统、水电站、变电站、火力发电厂、电气化铁路等。

4.2 应用方便，前景广，价格较合理，用户能够接受。

［1］杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计[M].哈尔滨工业大学出版社，2005.

［2］沈伟慈.高频电路[M].西安:电子科技大学出版社，2003.