2011年（94）
分类：
2011-05-06 13:52:08
等采取相应措施。
关键词：可靠性瞬态抑制器滤波器看门狗软件陷阱可编程逻辑器件
Technical Measures to Realize High－ reliability of MPU Controller for
the DC Operating Power Supply
Abstract: The method taken on the power supply, input and output channel, software and hardware of the central controller unit, to ensure the reliable operation of the microcomputer control system for the DC operating power supply
Keywords: Rreliability TSV Filter Watchdog Software trap ISP
直流操纵电源（直流屏）设备是发电厂和变电站的二次电源，用于断路器分合闸及二次回路的仪器仪表、继电保护、控制、应急灯照明等。
随着科技的发展及用户要求的进步，近年来电力操纵电源的主电路已逐步由原来的晶闸管相控型发展为高频开关型，而控制部分则由原来的模拟控制方式发展为由微机控制的数字控制方式，微机控制的应用使电力操纵电源的运行自动化程度大大进步，并可实现四远联网功能以满足电站无人值守的需要。但电力系统首要的要求是安全性、可靠性，因此微机控制器的可靠性及抗干扰能力就显得十分重要，笔者近年来一直从事电力操纵电源微机控制器及其它微机系统的开发研究工作，现就这一题目作一阐述。
1微机电源
电源是微机控制系统的能量供给源泉，电源的优劣直接影响着整个系统的稳定性与可靠性，同时电源也是外部干扰引进系统的主要途径，所以对电源处理的好坏是系统可靠运行的条件条件。控制器电源采用宽电压输进的直流进线开关电源，这样可由蓄电池直接供电，保证系统供电的不中断性。为抑制外部各类干扰由电源引进系统采取了如下多项措施。
(1)TVP器件主要用于吸收5
380（220）V交流电，经全桥整流成直流电源；通过IGBT逆变器，形成20kHz的高频矩形波；再由高频变压器降压到几十伏通过快速恢复二极管整流、滤波成为直流焊接电源。
5．3IGBT焊机主要优点：
·动态特性好，焊接质量高
·体积小，重量轻
·噪音低
·效率高，节能
近几年来，我国也有很多厂家从事IGBT焊机的开发和生产。国产焊机与进口产品相比有价格较低的上风。但由于多方面的原因，目前国产的IGBT逆变焊机，在设计技术、制造工艺、元器件可靠性等方面都有不同程度的题目，使得故障率较高。到目前为止，还没有一个厂家的产品在广大用户心目中建立可靠的产品形象。可以这样说，“谁能有突破，把握高品质的产品，解决了国产IGBT焊机的可靠性题目，谁就可以占领这个市场”。
| ZX7－400逆变弧焊整流器 | AT7－400直流弧焊发电机 | ZXG1－40硅整流弧焊机 | ZXG－400磁放大器整流器 | ZX5－400晶闸管整流器 | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 额定输出电流（A） | 400 | 400 | 400 | 400 | 400 | |
| 额定负载持续率 | 60％ | 60％ | 60％ | 60％ | 60％ | |
| 输出空载电压（V） | 70～80 | 60～90 | 71.5 | 80 | 63 | |
| 输进电压（V） | 3×380 | 3×380 | 3×380 | 3×380 | 3×380 | |
| 效率（％） | 85 | 53 | 76.5 | 75 | 74 | |
| COS? | ≥0.98(λ=0.79) | 0.9 | 0.68 | 0.55 | 0.75 | |
| 重量（kg） | 44 | 370 | 238 | 310 | 220 | |
| 外型尺寸 | 长（mm） | 560 | 950 | 685 | 690 | 594 |
| 宽（mm） | 254 | 590 | 570 | 490 | 495 | |
| 高（mm） | 415 | 890 | 1075 | 952 | 1000 | |
6电力智能高频开关整流器
目前我国各地的发电厂、水电站及500kV、220kV、110kV、35kV等各类变电站所使用的直流电源设备（包括供给断路器分合闸用，后备电池充电以及二次回路的仪器仪表，继电保护，控制应急灯照明等各类低压设备用电），大部分采用的是相控电源或磁饱和式电源，由于受工艺水平和器件特性的限制，上述电源长期以来处于低技术指标、维护保养难的状况。由于受变压器或晶闸管自身参数的限制，上述电源存在很多不足之处，诸如：初充电流、浮充电流不稳，系统纹波电压过高，控终关性不佳，不便于同计算机系统配接实现监控等。同时，目前充电设备与蓄电池并联运行，当电源纹波系数较大，浮充电压波动或偏低时，会出现蓄电池脉动充电、放电现象，造成蓄电池组或单体的过早损坏。除了很多技术指标方面的缺陷外，上述电源还存在体积庞大，效率不高，1＋1冗余投资大等不足之处，应该说已远远不能满足飞速发展的电力工程的需要，而以体积小、重量轻、效率高、输出纹波低、动态响应快、控制精度高、模块可叠加输出、N＋1冗余等为特点的高频开关电源逐步取代相控电源或磁饱和式电源已是大势所趋，特别是近十年来电力电子技术的迅猛发展以及功率器件制造技术的进步，更使高频开关电源的可靠性及适用面大大优于相控电源和磁饱和式电源，所以90年代以后，美国、德国等西方发达国家新建电厂和变电站的相关设备已全部采用高频开关电源，并完成了对旧有电源设备的改造。模块采用三相三线制380V平衡输进，无
表4高频电力模块特点及技术参数
| 项目 | 指标 | 测试条件 | ||
|---|---|---|---|---|
| 最小 | 标称值 | 最大 | ||
| 输进电压范围（VAC） | 260 | 380 | 456 | 输出240VDC，满载 |
相同；因此可以用一个集成耦合电感器代替L1、L2，从而实现零纹波工作。具体推证详见文献[3][4]。
4仿真结果
为了检验理论分析的正确性，应用PSPICE电路仿真软件对电路进行了仿真分析，仿真波形如图6及图7所示。其中Ui=48V、L1=L2=1000μH、C1=C2=100μF、RO=30Ω、开关频率f=20kHz、D=0．7。
图6为负载及电容的电压波形
图7为局部细图。
5结论
本文从理论和仿真两个方面对该电路进行了分析、验证，表明该电路具有可行性。相对于传统的BoostDC/DC变换器而言，该电路具有更大的升压比，可达；并且两个开关管驱动信号一致，不存在死区题目，控制方便。由于负载RO跨接在电容C1、C2两端，因此增大C1、C2的值可明显减小输出电压UO的纹波，从而可免往滤波器的设计，并推证了该电路可实现零纹波输出。所以，该电路可应用于中小功率电源，适用于体积要求比较小的情况，从而实现电源的小型化。
参考文献：
1罗方林，罗氏变换器新型DC/DC升压型（Boost）变换器电路系列，电源技术应用，1998（1）P.30～39
2张占松，蔡宜三，开关电源的原理与设计，北京：电子产业出版社，1999,P.21～32
3 S.Cuk,General Toplogical Properitic of Switching Structures,IEEE PESC Record ， June,1979,p.18～ 22
4 S.Cuk,A new zero－ ripple Switching DC/DC Converter and integrated Magnetics ， IEEE PESC,1980,p.507～ 520
