電力用智能高頻開關(guān)整流式充電電源

注：I1為浮充電流轉(zhuǎn)換點(diǎn)，I2為主充電流轉(zhuǎn)換點(diǎn)，U2為主充穩(wěn)壓點(diǎn)，IW為穩(wěn)流點(diǎn)。

運(yùn)行安全。對A/D參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，是為了調(diào)試方便，使顯示的電壓、電流值與實(shí)際相符。若當(dāng)前系統(tǒng)存在故障，則微機(jī)監(jiān)控模塊立即發(fā)出聲光報(bào)警，液晶屏顯示當(dāng)前故障和發(fā)生時(shí)刻，同時(shí)微型漢字打印機(jī)也把所顯示的內(nèi)容打印出來。當(dāng)故障消失后，回到主菜單顯示。另外在正常工作情況下，按下打印鍵，可以打印出除時(shí)間參數(shù)以外的任何當(dāng)前液晶顯示畫面。所設(shè)定的各參數(shù)保存于外部DS12887時(shí)鐘芯片內(nèi)，在監(jiān)控模塊掉電的情況下，各參數(shù)值也不會(huì)丟失。程序設(shè)計(jì)中，利用定時(shí)器0來進(jìn)行A/D采樣和各開關(guān)量采集，利用定時(shí)器1進(jìn)行鍵盤處理，利用定時(shí)器2進(jìn)行讀DS12887時(shí)鐘。在時(shí)間參數(shù)菜單內(nèi)，可以對時(shí)間和日期進(jìn)行設(shè)定。為了使程序明朗直觀，程序采用模塊化設(shè)計(jì)方法，各模塊相互獨(dú)立，對于模塊間不可缺少的聯(lián)系，在RAM中開辟了若干標(biāo)志單元，各模塊可根據(jù)當(dāng)前的工作狀態(tài)在標(biāo)志單元中設(shè)定標(biāo)志位做相應(yīng)處理。液晶漢字顯示的字庫，是利用漢字提取軟件，直接從UCDOS內(nèi)提取，特殊字符利用軟件自編點(diǎn)陣。液晶進(jìn)行漢字顯示時(shí)，首先將漢字點(diǎn)陣內(nèi)容送至液晶的CGRAM單元內(nèi)，顯示時(shí)讀取該單元的內(nèi)容就可以了。通信協(xié)議采用電力系統(tǒng)“循環(huán)遠(yuǎn)動(dòng)規(guī)約”，監(jiān)控系統(tǒng)具有“四遙”功能。上下微機(jī)傳送數(shù)據(jù)采用CRC校驗(yàn)，以保證數(shù)據(jù)傳送的正確性。

圖3電源模塊原理圖

4強(qiáng)電磁干擾問題的解決辦法

　　本微機(jī)監(jiān)控模塊是專門為電力系統(tǒng)的直流電源系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，由于發(fā)電廠或變電站高壓電力線密集，空間電磁干擾和電源竄入干擾特別嚴(yán)重，為了保證微機(jī)監(jiān)控模塊正常工作，提高其抗干擾能力，解決措施如下：

（1）微機(jī)監(jiān)控模塊的各工作電源，首先經(jīng)電磁兼容濾波器濾波，再由直流變換器隔離，最后由共膜濾波器再濾波，然后供給微機(jī)監(jiān)控模塊，所有電源線應(yīng)盡量短且做成雙絞線。

（2）采樣電路和開關(guān)量采集電路采用光電隔離且采用多次電容濾波。

（3）模擬與數(shù)字電路間進(jìn)行光電隔離。

（4）測量的電壓與電流信號(hào)，采用中值和均值混合濾波方式。

（5）軟件采用模塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在每個(gè)模塊之后和程序存儲(chǔ)器空白區(qū)加軟件陷井，并且在一些重要跳轉(zhuǎn)指令之后加了軟件冗余指令。

實(shí)踐證明，經(jīng)過以上處理，微機(jī)監(jiān)控模塊的抗干擾能力大大提高了。

5電源模塊功率電路的設(shè)計(jì)

　　總體框圖如圖3所示。主電路采用德國西門子公司的BSM1200GB1200DN2KIGBT模塊，組成半橋電路。此部分是電源模塊的核心，其性能的好壞直接影響整個(gè)電源的性能與可靠性。驅(qū)動(dòng)電路采用三菱公司的混合集成電路M57959L，此混合驅(qū)動(dòng)電路在輸入和輸出之間利用光耦實(shí)現(xiàn)電氣上的隔離，從而提高了抗干擾能力。另外，此集成電路在大電感負(fù)載情況下，能限制di/dt所形成的尖峰電壓，這就更進(jìn)一步保證了IGBT的安全。

　　控制芯片采用TL494集成芯片，TL494是一個(gè)固定頻率的PWM控制電路，適用于設(shè)計(jì)所有的單端或雙路開關(guān)電源的典型電路。本電源模塊采用N＋1熱備份，完全實(shí)現(xiàn)無主從均流方式，從而可組成超大功率直流系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)冗余結(jié)構(gòu)，獲得了極高的可靠性。

6充電程序及原理

　　通過微機(jī)監(jiān)控模塊，可以設(shè)定電源模塊的充電方式。

6.1手動(dòng)充電方式

在電源模塊參數(shù)設(shè)定菜單內(nèi)選手動(dòng)充電方式，即進(jìn)入設(shè)定恒定電流值選項(xiàng)。這種充電方式采用恒流限壓兩階段充電。電池虧容的情況下，首先進(jìn)入恒流充電，經(jīng)微機(jī)監(jiān)控模塊的檢測與判斷，當(dāng)達(dá)到轉(zhuǎn)換電壓時(shí)，便進(jìn)入恒壓充電方式。這種充電方式一般是適用于對新電池進(jìn)行活化處理或?qū)﹄姵剡M(jìn)行快速充電。