电源技术论文范文第1篇
【关键词】开关电源;主电路;控制电路
1.引言
开关电源是指通过控制开关晶体管开通和关断时间的比率，维持稳定输出电压的一种电源。开关电源被人们誉为十分高效节能的电源，它代表稳压电源发展的方向，现已经是稳压电源主流产品。开关电源的内部重要元器件均运行在高频开关的状态，本身消耗很低的能量，其电源的效率可以达到百分之八十到九十，是普通的线性稳压电源效率的将近两倍。开关电源也被叫做无工频的变压器电源，它利用体积很小高频的变压器以实现电压的转变和电网隔离，不仅可以去掉十分笨重的工频变压器，而且可使用体积很小的滤波元件以及散热器，这就为研究和开发的高效率、高可靠性、高精度、体积小、重量轻的开关电源打下了坚实的基础。
2.开关电源的实现方案研究
2.1 开关变换器的拓扑结构
现代直流稳压电源可分为直流稳压开关电源和交流稳压开关电源两大类，前者可输出质量相对较高的直流电压;后者可输出相对质量较高的交流电压。本研究课题的研究范围属于前者的，直流变换器按照输入与输出间是否含电气隔离，可以分成两类：无电气隔离的直流变换器称为不隔离的直流变换器，具有电气隔离的直流变换器称为隔离的直流变换器。
不隔离的直流变换器根据使用的有源功率器件的个数，可以分为单管、双管以及四管共三大类。采用单管的直流变换器共有六种，包括降压式(Buck)、升压式、Cuk、Zeta、升降压式和Sepic等。这六类单管式变换器当中，降压和升压式是最为基础的，另外四种则是衍生出来的。双管式直流的变换器中有双管式串接的变换器。全桥式直流的变换器是通常用的四管式直流的变换器。隔离直流的变换器同样可以根据所用开关的器件个量进行分类。单管的包括正激式和反激式两类。双管的有正激、推挽、反激和半桥四种。四管式直流即全桥式直流。隔离直流通常使用变压器来造成输入以及输出间的电气隔离，变压器其本身就具有变压功能，将有利于扩展变换器的使用范围以及利于完成多路不同的电压或者多路相同的电压输出。
2.2 开关变换器的软开关的技术
PWM技术已经在电力电子电路中得到了日益广泛的应用，一般说来是指在开关变换的过程中保持开关频率的恒定，但通过改变开关接通时间的长短，使负载变化时，负载上电压输出变化却不大的方法。但这种开关技术是一种“硬开关”，也就是开关管的通断控制与其上流过的电流以及器件两端所加的电压并无关系，功率开关管的开通、关断在器件上的电流或电压不等于零的状态下强迫进行，开关损耗很大。特别是现代电力电子技术正向频率更高的方向发展，PWM硬开关技术将使得开关损耗成为高频化发展的显著障碍。
高频软开关技术大致可以分为以下三大类：
(1)谐振式变换器(串联谐振，准谐振，并联谐振和多谐振);
(2)有源钳位的ZVS单端变换器;
(3)零开关--脉宽调制变换器(ZVS/ZCS-PWM、PSC FB ZVS-PWM、ZVT/ZCT-PWM变换器);根据本研究课题所探讨的电源功率大，开关频率高的特点，选用串联谐振变换器等这类谐振变换器和零开关PWM DC/DC全桥变换器以实现软开关，则较为适合。下面以这两类中较为典型的移相全桥ZVS-PWM变换器和串联的谐振式变换器为例，对这两类变化器的特点进行综合比较。
2.3 移相全桥ZVS-PWM变换器与串联式谐振变换器相互比较
谐振式变换器包括串联谐振式和并联式，在谐振的变换器中，谐振元件一直谐振工作，可参与能量变换的全过程。串联式谐振的变换器可实现开关管软开通或者软关断，改善开关管的工作条件;这类的基本控制方式是调频控制;变换器回路电流近似为正弦波，它的EMI小;但同时存在以下缺点：
(1)开关器件通态电流或断态电压的应力较大。对于在电压模式下的谐振开关，开关于零电压下所进行的开通与关断所承受的断态的峰值电压可为其输出电压值的两倍还要多，对于电流模式，则通态的电流峰值可达到输出电流值的两倍还多，通态损耗比较大。
(2)开关的器件工作频率并不为恒定。采用调频的方式控制，当电源或者负载变化，便只能依靠改变开关的器件的运行工作频率来调节相关的输出的电压值，使频率的变化范围很大，以致对功率变压器、输入、输出滤波器的设计以及优化均难以进行，且频率大范围变化并不利于与下级变换器的同步。
3.开关电源的主电路设计
3.1 高频变压器的设计
开关电源主电路主要是处理电能，也就是功率变换。主电路主要包括输入滤波电路、高频变压器、逆变电路、输出滤波电路等部分。主电路的设计一般在整个电源设计过程中具有最为重要的地位。
变压器是开关电源中的核心元器件，许多其他主电路的元器件参数设计均考虑了变压器参数，因此，应首先对变压器进行设计制造。高频的变压器在运行时电压、电流均不为正弦波，因此，工作的状况与工频并不一样，计算公式也不尽相同。需计算的参数包括铁心的尺寸、导体的截面积、各绕组的匝数及其结构等，它们的基础参数是工作电流、电压和频率等。
3.2 输入端整流式滤波电路设计
交流的输入一般使用包括单相输入和三相式输入(包括四线方式和无中线的方式)。对于中大功率的场合，考虑到单相整流电压相对三相整流电压要低得多，使DC-DC电路电流变大，功耗也增大，单相整流和三相整流比较而言直流脉动也比较大，因此，采纳三相输入，故本设计中输入部分使用三相的无中线的控制方式，经过功率控制的二极管形成三相的桥式的整流器以输出脉动的直流波形，并且在整流器的输出端接上LC滤波网络，使脉动电流变成平滑的直流。
输入滤波电容(C1)主要功能是起到滤波以及使得输出直流电压变得平滑，并减小脉动作用，故输入端滤波的电容的挑选是相当关键。一般情况下，输入滤波的电容值根据控制纹波来估算，也就是为了确保逆变电路供应稳定直流电压，滤波电路时间常数必须为纹波中基波周期的6倍以上，由此根据直流输入电压、电流推算出输入滤波电容值。
3.3 输出整流回路的结构设计
一般而言，输出整流回路包括两种，一种为四个二极管组成的单相式全桥整流，另一种是两个整流二极管组成的单相式全波整流。比较两者，全波式整流电路的二次绕组具有中心抽头，结构较为复杂;而全桥式整流相对于全波式整流多采用了两个二极管，成本较高，若输出的电流大，那么整流桥上的二极管总通态损耗也变大，影响了变换器的效率，但是对于波整流电路，二极管所经受最大的反向电压是全桥整流电路值的两倍。通过以上的考虑，当输出的电压较高，且输出的电流较小时，一般采取全桥整流的方式;而输出的电压比较低，且输出的电流较大时，一般使用全波整流的方式。结合本课题所研究的情况，输出整流电路选用单相的全桥整流电路。
3.4 功率开关器件的选型设计
目前，在高频开关电源中使用最为广泛的功率开关器件是MOSFET和IGBT，在功率转换的应用中，MOSFET的导通损耗与开关损耗之比约为3:1,而相比之下的IGBT的导通损耗与开关损耗之比约为1:4。MOSFET较高的导通损耗是由较高的RDS(on)引起，而IGBT较高的开关损耗是由关断时电流拖尾所导致的。相比较而言IGBT的开关速度是低于功率MOSFET的，目前开关速度最快的IGBT的开关频率可以达到150kHz(IR公司的开关频率可高达150kHz的WARP系列400～600V IGBT)，而MOSFET的所能达到开关频率则比IGBT高出许多，且在开关频率很高的时候，IGBT的开关损耗比MOSFET要大，故本课题研究采用MOSFET作为逆变电路的功率开关器件。
通常，若主电路工作在硬开关条件下，功率开关管的额定电压常常要求大于直流母线电压两倍。而本电路工作在零电压开关的条件下，功率开关管额定电压可以适当降低一些，因此可选为600V。
3.5 附加谐振电感设计
通过研究移相全桥ZVS-PWM变换器可看出，开关的过程中，输出滤波电感是参与串联谐振的，它的能量很大，已可满足开关管的并联电容器进行充放电的需要，因此超前臂较易实现ZVS;但滞后臂于开关的过程中，变压器副边为短路，仅剩下变压器的原边漏感的能量可参与谐振，并不能快速完成其并联电容器充放电的过程，滞后桥臂达到ZVS相对较为困难。故为了促进滞后桥臂达到ZV S，我们可另外增设附加的电感量，从而为并联电容器充放电提供足够多的磁能。
4.开关电源控制电路设计
4.1 开关电源控制电路设计
开关电源的主电路主要任务是处理电能，而控制电路的主要任务是处理电信号，它控制着主电路中各个开关器件的工作，控制电路的设计质量对电源的性能甚为重要。一般由驱动电路，PWM控制电路，调节器电路及保护电路组成。
其中，PWM控制电路的作用是将于一定范围内不断变化的控制量模拟信号转换为PWM信号，通常集成的PWM控制器可将误差电压放大器(EA)，振荡器，PWM比较器，基准源，驱动，保护电路等常用开关电源控制电路集成在同一个芯片中，组成功能完整的集成电路，成为控制电路的核心。
4.2 移相PWM控制芯片UC-3879特性
这里UC-3879的系列IC是指UC-3875的改进产品，它是一个含软开关的功能的PWM式驱动器，采用移相开关方式调节半桥电路的驱动式脉冲的电压，同时控制了全桥式变换器的功率管，使固定的频率的脉宽调制器和谐振零电压的开关结合以具有相对高性能。此芯片除了可在电压模式工作，同时可工作在电流模式，并且具有快速的过流保护功能。UC3879可以独立编程以控制时间延迟，在每只输出级开关管导通之前提供足够的死区时间，为每个谐振开关区间里实现ZVS留有余地。
4.3 驱动电路设计
驱动电路是主电路与控制电路的接口，同开关电源的可靠性，效率等性能关系密切。驱动电路对快速性有较高要求，能提供一定的驱动功率，并具有较高的抗干扰和隔离噪声的能力。通常MOSFET的驱动电路包括以下三类：
1)使用光耦合器作为电气隔离的驱动电路，它由电气隔离及放大电路两部分构成，可以获得很好的驱动波形，但由于受到光耦响应时间限制，当开关频率较高时，驱动延时显著(为微秒级)，并且需要独立的驱动电源。
2)使用集成驱动芯片(比如IR2110)的驱动电路，根据自举原理，驱动高压侧和低压侧的两元件时，并不需独立电源，驱动延时较小(纳秒级)，适用的开关频率高，驱动波形理想。但是当MOSFET并联时，该电路驱动能力显得不足，需要增加放大电路。
3)使用脉冲变压器的驱动电路，它的电路结构简单而可靠，并不需独立驱动电源，延时小(为纳秒级)，适用的开关频率很高。本设计依据自身的特点，采用脉冲变压器来组成驱动电路，电路的结构简单，延时较小(经实验测定本电源驱动电路延时小于50ns),可靠性较高。
4.4 电源容量扩充的途径
自八十年代，伴随高频电源技术及新型功率器件的快速发展，大容量高频开关电源的研究和开发逐渐成为当今电力电子学的主要研究方向，并且派生了多个新研究方向。我们从电路的角度来考虑开关电源的容量扩充，将容量扩充技术分为二大类：
第一种，通过器件的串、并联增大电源工作电压或工作电流，以实现扩容的目的;
第二种，通过将多台单个电源并联，实现扩容和冗余设计的目标。
对于前者，器件的串、并联的方式中，需要特别处理串联式器件均压问题以及并联器件均流问题，考虑到器件的制造工艺以及参数离散性，限制器件相互之间的串并联的数目，同时串、并联的数量越多，那么装置可靠性将会越差。
对于后者，多台电源并联的技术是基于器件的并联技术进行大容量的可行方式，借助可靠电源并联技术，在单机的容量合适的情况下，可简单通过并联的运行方式得到非常大容量的装置，每台单机仅为装置的一个整理单元或一个相关的模块。大功率电源系统是由若干个较小的模块化电源形成的。在空间上，各个模块接近于负载，供电的质量高，采用调整并联模块数量以符合有差异的功率负载，设计较为灵活，每个模块可承受较小的电应力，开关频率将达兆赫级，从而提高系统的功率的密度。另外，模块化的电源系统突破了仅仅只有单个电源的功率限制，用户可如同搭建积木一般，按照电源功率进行最佳的组合，当某一个模块发生了故障，可热换掉此模块，这时其他的模块会均担此故障模块负载，并不影响整体系统工作，以提升系统安全，且方便维护，节省了投资。
4.5 开关电源电磁兼容的设计
随着电子电路不断向高密度高集成化的方向发展，我们对电源产品的要求越来越高。体积小、高效能、重量轻、高可靠性的“绿色电源”已不可避免地成为下一代电源产品的发展趋势。功率密度急剧增大将导致电源内部电磁环境日益复杂，由此产生的电磁干扰对电源及其周围的电子设备正常工作都产生威胁。同时随着国际电磁兼容法规变得日益严格，国内已经以新的3C认证取代了CCIB和CCEE认证，对开关电源在电磁兼容方面的要求更加详细、更加严格。目前，如何降低以致消除开关电源的EMI问题已成为全球开关电源设计师和电磁兼容设计师密切关注的问题。
电磁兼容(EMC)是说在十分有限的时间、空间和有限的频谱范围内不同的电气设备共同存在但却不会造成各个电气设备的性能下降，包括电磁敏感(EMS)和电磁干扰(EMI)这样两个方面。EMS是指电气设备抵御电磁的干扰方面的能力，EMI则指的是电气设备向周围环境发出噪声。某一台具有十分良好的电磁兼容的性能设备，将会既不会遭到周围的电磁噪声的影响，同时对周围的环境也不会形成较大的电磁干扰。
参考文献
[l]刘军.开关电源的应用与发展[J].大众用电,2002(12):16-17.
[2]丁道宏.国内外开关电源发展展望[J].电气时代,2000(10):14-15.
作者简介：
方传伟(1976—)，男，河南潢川人，大学专科，助理工程师，现供职于中石化中原油田分公司天然气处理厂，研究方向：电子电气。
李占丽(1979—)，女，河南淇县人，大学本科，技术主办，现供职于中石化中原油田分公司天然气处理厂，研究方向：装置设备管理。
电源技术论文范文第2篇
摘 要：结合国能神皖马鞍山发电公司电除尘电控设备缺陷管控及故障处理，介绍了电除尘高频电源控制应用情况。通过技术管理和攻关，降低了电除尘高频电源故障次数，提升电除尘高频电源可靠性，确保了电除尘设备安全运行，实现了机组烟尘超低排放。
关键词：电除尘高频电源;技术管理和攻关;降低故障
1设备概况
神皖马鞍山发电公司共有4台330MW机组，一期#1、#2机组分别于1996和1997年投产运行。经过脱硫改造后，每台机组烟气除尘设备配套使用福建龙净环保股份有限公司改造的2台电除尘器。二期#3、#4机组分别于2007和2008年投产运行，每台机组烟气除尘设备配套使用福建龙净环保股份有限公司生产的2台电除尘器。电除尘器本体部分均为双室四电场，卧式电除尘器，2015年至2017年，经过超低排放改造后，每台炉配置了神华山大能源公司设计的湿式电除尘器，布置在脱硫设施尾部，均采用上进下出立式布置，阳极板选用柔性极板在设计条件下湿除出口烟尘满足公司“超净排放”的要求，即烟尘浓度<5mg/m3。
电除尘器是在两个曲率半径相差较大的金属阳极和阴极上，通过高压直流电，维持一个足以使气体电离的静电场。气体电离后所生成的电子，阴离子和阳离子，吸附在通过电场的粉尘上，而使粉尘获得电荷。荷电粉尘在电场力的作用下，便向电极性相反的电极运行而沉积在电极上，可达到粉尘和气体分离的目的。如图所示。
图中的细金属线的一端用绝缘子，悬挂在接地的金属圆筒的轴心上，并在其上施加负性高电压、当电压达到一定值时;在金属线的表面上出现青蓝色的光点，并发出嘶嘶之声，这种现象称为电晕放电。此时若从金属圆筒底部通人含尘气体，绝大多数粉尘粒子便向圆筒运动而沉积，在圆筒的内壁上。当沉积在圆筒壁上的粉尘达到一定厚度时，借助于振打机构使粉尘落人下部灰斗，净化后的气体便从圆筒向上部排出，一般称圆筒为收尘极，金属线为电晕极或放电极。
高频高压整流电源（简称高频电源）是新一代的电除尘器供电装置，是传统可控硅工频电源的更新换代产品，具有实现节约电能、高效除尘、保护环境的作用。
电除尘器高频电源结构主要由主机外壳、低压配电系统、全桥逆变器、高频高压整流变压器、控制电路、散热系统等组成。
高频电源主要结构部件包括变压器、逆变器、电气箱、屏蔽盒（控制部分）、冷却风机、散热风道等。
电除尘器高频电源是利用高频开关技术形成的逆变式电源，供电电流由一系列窄脉冲构成，可以为电除尘器提供从接近纯直流到脉动幅度很大的各种电压波形。控制方式灵活多样，可根据电除尘器运行工况选择最合适的电压波形，减少电除尘能耗，提高除尘效率。
高频电源输入为三相380V/50Hz工频交流电，输出直流高压满足66kV～80kV。高频电源采用交→直→交→直的变换过程，
2 选题理由
近年来，电除尘、湿除设备缺陷较多，其中高频电源故障次数很高，影响电除尘设备运行可靠性及烟气超低排放，也给检修人员带来很大的工作量。
3 原因分析
以问题为导向，针对电除尘高频电源故障次数多，我们系统思考，从人、机、法、料、环、检六个方面，采用“头脑风暴法”，寻找可能导致高频电源故障的关联原因，并绘制了思维导图进行原因分析。
4 确定要因
以问题为导向，针对电除尘高频电源故障频发，我们结合现场检修消缺和调试进行了要因分析和问题溯源。
6 效果检查
我们围绕四台电除尘及湿除设备缺陷情况再次展开了调查分析，查阅电除尘运行记录本、ERP缺陷管理，调查的时间段为2019年1月至2020年12月期间，绘制高频电源装置故障统计表。
结论：2020年下半年，电除尘高频电源装置故障次数下降到3次，经计算分析高频电源装置月平均故障次数，由高达0.83次/台下降到0.0625次/台，提高了电除尘设备运行可靠性确保了烟气超低排放，也减少了检修人员的工作量。
结束：我们通过此次技术管理和攻关活动，提升了电除尘高频电源可靠性，保障了烟气的达标排放。在活动中我们提高了自身技术业务水平，解决了生产中的问题，取得了一定的效果，我们将强化电除尘设备管理，发揮工匠精神，不断努力钻研电除尘控制新技术，坚持PDCA循环，做好持续改进。同时，提炼好的经验和做法进行推广，在结合了理论与实际的技改研究中，汲取了大量的专业知识，为今后的技术改进项目积累了经验，扩宽了思路。
电源技术论文范文第3篇
摘 要 电力电子变压器是智能的电力变压器，通过电力电子变换技术实现对电源的灵活控制。传统的电力变电器存在着会对电力系统的安全带来威胁的缺点，这使得传统的电力变电器难以满足电力系统发展的需求。运用电子技术对传统电力变压器进行创新而形成了电力电子变压器，是当代电力系统发展的必然产物。文章论述了电力电子变压器的研究背景、概念及其在电力系统中的应用。
关键词 电力电子变压器；电力系统；应用
电力变压器主要作用是电压升降和系统隔离，是电力系统中最基本的输变电设备。传统的电力变电器存在着一定的缺点，会对电力系统的安全带来威胁，导致传统的电力变电器难以满足电力系统发展的需求。运用电子技术对传统电力变压器进行创新是当代电力系统发展的必然选择。本文论述了电力电子变压器的概念、其在电力系统中的应用，验证了电力电子变压器更加适合于当代电力系统。
1 电力电子变压器在电力系统中的应用的背景
电力系统随着经济和社会的飞速发展而有了巨大的变化。大型和超大型的电力系统的出现使得电力系统的规模不断扩大，打破了地域之间的阻断，不断跨区域发展，这种发展也对电力系统的稳定性提出了更高的要求；除了传统的发电方式之外，风能、太阳能、潮汐能等可再生能源发电也得到了快速的发展，多种发电形式并存的现状使电力系统出现了并入和转换的问题；科技技术不断发展，敏感负荷的接入使得电力系统出现了一些质量问题。电力系统要面对的问题和调整越来越多、越来越艰巨，传统的电力变压器在这种背景之下呈现出了不足之处，对电力变压器进行创新才能够真正满足当代电网的新需求。
2 电力电子变压器概述
电力电子变压器是利用电力电子变化技术和电磁感应原理将电力特征（电压、电流的频率和幅值等）能量从一种转化为另一种的电力设备。
电力电子变压器相对于传统的电力变压器而言，不同之处在于电力电子变换技术的引入。正是由于这个原因，电力电子变压器能够对一、二次侧的电压实现实时控制，使电力系统的电压、功率和电流等的控制能够更加灵活。电力电子变压器不仅具有传统电力变压器的功能，而且还增加了一些符合现代电力系统需求的新功能，例如提高稳定性、优化配置各种电源、改善供电质量、控制功率潮流等。
3 电力电子变压器在电力系统中的应用
虽然在当前的电力系统中电力电子变压器还没有大范围的使用，但是电力电子变压器固有的特点能够解决当代电力系统中的新问题，已经在初步的使用中表现出了不凡的成绩。
3.1 配电网供电质量改善中电力电子变压器的应用
配电线路中时常会出现电压的突升、突降、闪变和波动的电压扰动问题，通过在配电端架动态电源恢复器是目前解决这些问题的常用方法。这种传统的动态电压恢复器消除系统电源扰动的方式是对系统注入一股补偿电压，但是补偿电压是由可调自耦变压器和隔离变压器来产生的，这种不连续的调节降低了动态电压恢复器对于系统的响应速度，会出现不能将电压波动完全消除的情况。另一方面，由于内部构成的问题，传统的动态电压恢复器的体积比较大、成本都比较高。
动态电压恢复器是在电力电子变压器的基础上产生的，能够极大地提高对动态补偿的响应速度。动态电压恢复器有三个组成部分：输入级对输入功率因数和直流输入电压实现可控，主要构成是三相工频PWM整流器；隔离级具有系统隔离和直流电压变压的功能，主要构成是高频隔离变压器、单相高频整流、单相高频逆变；输出级实现三相输出电压独立控制，主要构成是单相工频电压源逆流器。
动态电压恢复器采用的是符合控制的方式，也就是说动态电压补偿指令有两个，一个是电网侧电压，主要是利用电压谐波补偿指令来提高稳定性和响应速度；另一个是负载侧电压，主要是针对修整器压变内阻和漏抗。这种控制方式与之前的方式先比能够更好的改善电压的补偿效果。
3.2 电力系统动态特征改善中电力电子变压器的应用
我国国土面积广的特点使电源点与负荷区的距离较远，形成了我国的输电系统具有电压高、距离远、容量大的特点。要实现西电东送这样的远距离送电必须首先保证输电系统的稳定。在远距离输电系统中，运用电力电子变压器能够使发电机励磁和电力电子变压器协调控制，能够保证远距离输电系统的稳定性。
在电力系统中电压、电流、功率的调节需要通过电力电子变压器来实现，根据电力系统的实际需要，功率要在电力电子变压器与电力系统之间实现交换和流动，通过提高电力系统的阻尼来抑制电压扰动造成的震荡，使其快速回复到稳定的状态运行，这就在很大程度上提高了电力系统的稳定性。
3.3 分布式电源并网中电力电子变压器的应用
由于煤、石油等化石资源的不断减少，对可再生能源的利用越来越受到人们的重视。风力发电和光伏发电将在未来得到广泛的应用，而这些发电技术的使用将会使得电力系统中接入大量的分布式电源。分布式电源由于其容量小、交直流兼有的特性使得电压或者频率波动比较大，如果将这种电源直接接入到电力系统中，会冲击电力系统的稳定运行。风力发电、小水电、燃烧电池、太阳能等发电产生的分布式电源都需要不同的电力电子变压器的输入级，而电力电子变压器的中间隔离级、输出级就与一般的配电系统中的电力电子变电器的结构基本一样。要实现分布式电源并入电网时运行能够与电力系统实现并联，而且将这些能源利用高功率因数的方式回馈到电网，这就要求电力电子变压器输出级并网电流为与电网电压同频率、相位的正弦波。
3.4 柔性交流输电技术中电力电子变压器的使用
柔性交流输电技术中，对电力电子变压器主要的应用为与其结合起来实现输电网高压锻炼限流器和不间断供电技术。
在线式不间断电源能够向负荷不间断地供电，是将蓄电池组安装到电力电子变压器的直流环节。电网正常工作时，对负荷供电的工作有配电网通过电力电子变压器来完成，一旦电网发生故障，配电网无法向负荷供电时，电力电子变压器内部配备的蓄电池组就会代替配电网向负荷进行不间断的供电，直到配电网供电再次恢复。
4 总结
通过对电力电子变压器及其在电力系统中的应用，本文得出了电力电子变压器除了传统电力变压器所具备的电压变换和能力传递的功能之外，还具有很多适应了当代电力系统需求的新功能。电力电子变压器是对传统电力变压器从原理到结构上的创新，必将在未来的电力系统中得到更为广泛的使用，为电力系统作出应有的贡献。
参考文献
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电源技术论文范文第4篇
摘 要：为了促进电力系统持续发展，根据大量控制、保护、自动装置等一系列的设备实现直流电源供电，所以直流电源的可靠性在电力系统稳定、安全的运行过程中具有重要的作用。变电站直流电源系统属于自动装置，继电保护、断路器等正常运行的拨正，能够避免系统破坏、设备损坏、事故扩大等问题。如何实时监控直流电源系统，是现代电力系统需要解决的主要问题。所以，变电站直流电源系统的设计尤为重要。
关键词：变电站；系统设计；直流电源
0 引 言
直流電源是变电站中的二次设备，它的主要优势就是具备高压开关、继电保护、操作电源及自动装置等特点，并且质量及性能对电网地稳定运行及设备安全具有重要的作用。目前，整流电源从传统分立元件向着微机控制方面发展，实现了直流电源的智能化，同时与变电站综合自动化地进行网络连接，以有效实现三遥功能。直流绝缘检测系统从传统电磁型检测装置朝着完全微机化绝缘监测装置方面发展，具有通信接口。基于此，本文设计了变电站直流电源系统，并将其投入使用。
1 变电站直流电源系统的结构
变电站直流电源系统在设计过程中是基于现代蓄电池、充电机等成熟核心技术的基础上，实现直流电源系统、通信电源系统、二次直流电源系统及UPS电源等的一体化设计及组屏生产全新模组形式。图1为变电站直流电源系统的结构，此系统取消了通信蓄电池，利用逆变器设置直流母线，通过同个厂家生产，使用一体化智能监控器集中组屏。此系统的主要特点就是能够实现电源系统的智能化管理；降低日常维护工作量，提高可靠性；降低一次性投资资金和长期维护的费用，使投资经济性得到提高[1]。
2 整流系统的设计
充电系统在现代智能化变电站中属于蓄电池，它具备浮充、强充及均充等优势，而且能够实现稳压及稳流。在交流输入电压较高或者较低过程中，实现软保的设置，以故障排除，保证直流电源的正常状态。微机监控接口能够连接变电站，将直流电源运行的情况向集控中心进行实时的传输，同时并且具备三遥功能。
在实现直流电流配置的过程中，要求直流电源通过交流站之后通过电平提供，直流电源屏实现两回交流进线的提供，能够利用直流电源屏实现自动切换。并且在配置相控整流过程的整流系统有两套，分别为备用及工作，两者还能够进行自动的切换。其中高频开关电源利用N+1模块冗余实现设置，其中的某个模块故障，不会影响到整组的充电设备工作。其中的高频开关整理模块能够带电插拔，在更换故障的过程中不受到时间限制。由于现代新投产的变电站断路器都是利用液压弹簧构成的，在合闸电流较小的时候，利用阀控式铅酸免维护蓄电池，结合控制及合闸母线，不设置降压装置，在放电的时候缩小电压变化范围，以此能够简单布置、接线；另外还能够使直流系统供电过程中的可靠性进一步提高。目前，现代的直流配电系统大多数的负荷开关加绒段器方式都已经被直流专用断路器替代，并且利用正面开启式结构实现直流配电开关的布置，使空间及屏位得到有效的节约，提高防护的等级，同时还能够方便更换及维护。目前，我国现代的小型直流断路器分段能力比较高，能够使控制符合馈电得到有效的控制，提高了大容量直流断路器直流分段的能力，大容量直流断路器的直流分段能力也比较高，得到馈电能够满足动力符合使用。并且此直流断路器便于加装辅助触点及故障报警触点，使直流供电可靠性得到了保证[2]。
3 直流供电网的网络设计
在变电站直流电源系统正常运行的过程中，对负载到两段的直流母线中的直流进行分配，支路的供电回路的供电方式主要包括环形和辐射。某个供电局变电站利用环形方式实现供电，其网络中的干线及小母线二回直流电源能够利用直流断路器和两段的直流母线进行连接，其在正常运行过程中为开环。环形供电网络干线和负荷支路相互连接，能够设置直流断路器。另外，此种方式还是直流动力符合及控制符合的供电网络，在变电站中实现动力及控制两种小分母的设置，从而能够在不同直流负荷中形成环形供电网络，每个环中电流连接两端母线。
辐射供电方式一般应用到接口屏直流控制电源中，例如PT并列回路直流控制电源利用电源实现供电，以实现PT并列回路直流供电电源的双重化配置，并且还要在不同时间段中进行直流母线的配置。
在回路直流供电电源装置保护过程中，要满足以下需求：
（1）冗余配置的主保护、安全性、跳闸回路都是利用辐射供电的方式实现，直流供电电源利用不同段直流母线；
（2）各个间隔单元中的保护装置及控制电源都处于直流馈线屏的位置中；
（3）断路器的跳闸线圈对系统实施双重化保护中，保护装置直流单元和控制回路直流电源分别来源于同个直流母线。
4 蓄电池组的设计
蓄电池组是直流电源系统中的主要构成部分，本文使用阀控式密封铅酸蓄电池。为了能够有效满足冗余供电保护及控制的需求，变电站直流电源系统要设置两组蓄电池和充电装置，在蓄电池组安装主要包括集中及分散两种方式。集中安装一般都是使用组屏安装，之后和其他的充馈电柜相互安装。分散安装要设置独立的电池室，在电池架中安装电池。用户要以现场实际情况为基础，选择合适安装方式，在变电站具有继电保护的装置小室的时候，使用分散安装。
两组蓄电池直流系统要使用两端单母线接线，蓄电池组分别和不同母线段相互连接，两段母线之间要设置联络电器，主要包括两个类型：在两组蓄电池实现两套充电装置的配置，两者和不同母线段接入。两组蓄电池要实现三套充电装置的配置，蓄电池和配电装置要实现不同母线段的连接。充电装置通过切换电气实现蓄电池的充电。
另外，还要实现两段母线的切换操作，切换的过程中蓄电池组无法脱离直流母线中。在实现并联操作过程中，两組蓄电池压差要满足比系统额定电压小5%的需求。
5 系统的使用效果
变电站直流系统属于较为庞大的多分支供电系统，其在应用过程中存在一点接地故障，一般不会对直流系统的运行造成影响。但是假如无法快速寻找故障点并且对其进行恢复，在发生另外接地故障的时候，就会导致误操作。针对上述问题，本文设计的直流电源系统中存在一定的监视装置，能够对直流系统的绝缘电阻及母线电压进行在线检测，在母线电压较高或者较低的时候就会告警。另外，系统还能够实现馈线支路绝缘电阻的检测，使供电的过程更加的安全、可靠[3]。
6 结 论
变电站直流电源系统将直流电源、蓄电池组、整流系统、直流供电网相互结合，利用统一的智能网络平台，有效实现变电站直流控制电源的集中供电及监控管理，以此有效实现在线状态的实时检测。变电站直流电源的设计是对母线变电站电源设计及管理全新模式的研究，其满足技术先进、结构合理及运行简便的需求，利用不断的改进及优化，将成为未来变电站直流电源发展的主要方向。
参考文献：
[1] 李华伟.浅谈变电站直流电源系统设计 [J].工程技术：全文版，2016（11）：00222.
[2] 李顺昕，霍菲阳，刘丽，等.超级电容在智能变电站直流供电系统中的应用 [J].电子设计工程，2017，25（14）：73-77.
[3] 李莉美，赵丽君，菅晓清，等.变电站直流电源系统存在问题分析及改进措施 [J].内蒙古电力技术，2016，34（2）：97-100.
作者简介：符振成（1980-），男，汉族，海南儋州人，电气二次主管，工程师，学士。研究方向：变电电气二次。
电源技术论文范文第5篇
关键词：电力通信网、通信电源故障、措施分析
引言
我国通信行业的发展十分迅速，所使用的各类设备也实现了高速的更新换代。在科学技术的有效支持下光传输等大型通信设备实现了比较广泛的应用，不仅提高了电力系统的运行效率，还提升了通信设备供电的可靠性。然而，通信电源发生故障是不可避免的问题，电源故障会影响信息传输的效率，还可能会导致区域的线路停电问题，及其容易造成导致安全事故。为避免上述问题的发生，就需要针对电力通信电源的故障进行详细分析，确保可以实现更加稳定的供电。因此，针对电力通信网中通信电源故障的维护措施进行分析具备十分重要的现实意义。电力通信网中常见的电源样式如图一、图二所示。
1. 电力通信网通信电源的基本概况
1.1告警形式
电力通信网中通信电源在运行期间如果出现故障，一般都会告警，通知工作人员及时对故障进行处理。在实际运行期间需要结合现实情况对问题进行合理分类。如果电网出现过载或者欠压问题，那么蓄电池会发出相应的欠压报警。如果系统长期运行之后设备温度过高，也可以及时进行高温报警。
1.2故障分析
通信电源出现故障后一般会使用性能分析法和仪器测量法实现对于故障的检测。检测结果出来之后可以判断故障的形成原因和故障的类型，为后续措施的采取提供重要的参考依据。以性能测试法的应用为例，在实践中通过对历史记录的比较与分析确定故障的实际情况，并判断报警信息的准确性。从以往的应用案例中可以发现，这种测试法的应用存在很多的应用优势，使用较为便捷，但是准确性方面有所缺失。这种情况下就可以有效应用仪表判断法进行检查，通过对异常数据的分析准确定位故障的位置，便于工作人员分析故障原因。
1.3电力通信网通信电源的价值和意义
电力系统的运行具备复杂性和系统性的特点，如果出现问题，故障的定位与分析也比较困难，甚至还会出现不可预见的问题。为保障电力系统的顺利运转，就必然要加强对电力系统的管理力度，并引进专业人才开展高效的管理工作。随着电力生产技术的不断发展，电力系统逐渐被应用到很多领域当中，使用范围逐渐扩大，对电源相关技术的升级也提出了更多的要求。值得注意的是，如果电源出现问题，电力通信系统的运行自然会受到负面影响，进而影响电力生产差动保护、稳控装置通信等重要业务的正常运行，因而电力系统通信电源具备很强的应用价值。就目前的情况来看，在电力通信网当中实现了部分高新技术的合理应用，这些技术可以很好地解决系统的故障并提升维护效果。
2. 电力通信网中通信电源中存在的故障
2.1蓄电池短路故障
蓄电池短路故障是比较常见的故障问题之一，出现上述问题之后会电源中电流会出现问题，严重者还会导致电池爆裂的问题，影响系统运行的安全性。与此同时，出现短路故障还会破坏电池中的负极绝缘层，进而导致蓄电池接地的问题，对地面放点产生异常电流，导致大量设备停电，造成通信网络瘫痪的同时，最终会由于线路过热引发严重的火灾事故。
2.2电力通信电源故障
通常情况下电力通信电源一般都是由站内两路交流市电供电，先输入到交流屏，两路交流电经过接触器二选一输出到整流屏，在整流屏侧经整流模块的整流作用将交流电变为供电设备需要的直流电，最后输出至直流分配屏为直流负载供电。在整个过程中常见的故障主要有以下两种。第一，交流输入部分故障，主要表现在交流接触器不动作，无法切换导致另一路出现交流失电的问题。第二，整流模块故障，这种故障会导致整流屏整流容量的下降，进而使得整流屏内局部线路出现短路的问题。
3. 电力通信网中通信电源故障的维护措施
3.1改善设备环境条件
为降低通信电源发生故障的概率，在利用高质量电源设备的同时创造更加安全和稳定的设备运行环境。首先，电力企业应当尝试学习新的知识技术，利用高新技术对硬件进行合理开发，也可以尝试使用现有的高端设备，实现系统内部的更新，及时更换老旧设备，使得系统内部设备的应用具备现代化的特点，为企业的发展创造良好的基础条件。其次，电力通信网当中电源处于长期运行的状态，因而做好电源的维护与保养是非常有必要的。在日常管理中需要做好防尘和除尘工作。我国部分气候比较干燥的地区，系统运行的过程中设备内部的整流模块中含有大量的粉尘颗粒物，如果环境发生变化，例如水分增多，会导致设备出现短路的问题。同时，大量灰尘的堆积不利于设备的散热，散热器无法发挥自身的作用，系统整体的运行也会受到一定的影响。基于此，为实现良好的除尘效果，需要做好以下几项工作。第一，在电源室安装合适的空调，对温度进行实施控制，也便于工作人员掌握电源的具体情况。第二，做好电源室的清洁，避免灰尘的堆积，降低设备发生故障的概率。第三，定期进行设备除尘，除尘不仅包括设备表面，还应当注意连接的部分，确保设备之间保持良好的连接状态。
3.2加强通信电源作業管理
强化通信电源的作业管理也是避免电源发生故障的有效措施之一。值得注意的是，通信电源在运行期间会存在一定的作业风险，导致风险出现的原因有很多，最为主要的就是人为因素的影响，由于操作不当所导致的人身伤害方面的风险。为避免上述问题的发生，可以做好如下两项工作。第一，按照规定程序进行运维作业，在日常电源巡检工作中，面对需要进行两路切换的电源需要严格按照标准进行验电，确保两个电路都保持正常运行状态。对电源一路直流输入进行检修是，需要按照相关规定核对好直流标签，以免出现由于错误判断所导致的设备断电问题。在单直流输入的电源蓄电池组的充电放电方面，需要提前设置好备用的蓄电池组，降低风险出现的概率。第二，避免操作错误。在进行通信电源整流模块更换期间，需要做好绝缘处理，否则会发生线路接线短路的问题。在进行蓄电池充放电试验是则需要确保接线质量，避免连接部位出现严重发热的现象。
3.3规范通信电源的使用方法
电源的规范应用可以从根本上避免电源故障问题的出现。首先，在电力通信网运行的过程中工作人员需要结合现实情况制定合适的通信电源操作规程，并将其有效落实。在电源安装方面也需要做好质量控制，安装完毕之后要对安装效果进行检测，确保电源应用的有效性，降低电源故障出现的概率。第二，电源安装完毕要进行全方位的检查，处理好电缆接头，结合相关规定与实际需求制定维护方案，排除各种潜在的安全隐患，降低安全事故风险。第三，针对现有工作人员进行强化培训，使得每一位工作人员都可以规范使用电源，并掌握电源的操作规程、控制方法等，避免由于操作不当所导致的一系列问题，营造一个安全可靠的电源运行环境。
3.4优化预警体系
电力通信网的关键作用不容忽视，为提升电源维护工作的有效性，在实践中可以针对电源事故预警体系进行持续性优化，这种管理模式也便于工作人员掌握电源的实际情况，进而采取措施进行维护，及时发现问题，避免时态扩大。现如今，信息化技术已经被广泛应用于社会各个领域中，人工智能技术、互联网技术以及自动化技术等都可以被应用于预警体系当中。在这样的环境中电力企业需要做到与之俱进，将现金的信息技术利用到电力通信网运行环境和控制体系中，并利用人工费智能技术开展精细化管理，实现对于预警体系的优化。举例而言，通过信息系统可以实现对于数据的收集与分析，一旦发现不正常的数据，可以及时在系统中发出预警信号，工作人员也可以准确判断故障发生的位置，并采取措施进行处理，实现对于故障的有效排除。与此同时，利用自动化技术可以实现对于通信电源的远程操控，快速排除故障问题，为电力通信网的运行创造更加安全稳定的环境，从而为社会大众提供更好的服务。
4. 结束语
综上所述，我国社会中电网规模处于不断扩大的状态，电力通信技术水平也在不断提升。为保障电力通信网可以真正发挥作用，实现安全运行的目标，可以通过改善设备环境条件、加强通信电源作业管理、规范通信电源的使用方法、优化预警体系等方式提高电力通信网运行的安全性与就可靠性。使得电源得到更加合理的应用。
参考文献：
[1]陈思，高原，牧元利，王瑾. 电力通信网中通信电源故障及维护关键技术[J]. 通信电源技术，2021，38(04)：178-180.
[2]赖真豪. 电力通信网中通信电源的故障分析與维护[J]. 中国新技术新产品，2020，(14)：26-27.
[3]朱潇. 对于电力通信网中通信电源故障的分析与维护[J]. 信息通信，2019，(10)：197-198.
[4]董良雷，钱金鑫. 电力通信网中通信电源常见故障成因分析[J]. 中国新通信，2019，21(18)：30.