電源教學(xué)設(shè)計

1、第 PAGE12 頁 共 NUMPAGES12 頁電教學(xué)設(shè)計1、直流系統(tǒng)與低配開關(guān)之間的關(guān)系 設(shè)計小結(jié)比如新設(shè)一套20_0A開關(guān)電系統(tǒng)，測算低配出線柜開關(guān)的大小，計算方法如下：20_0A_48V/0.9(功率因子)/380V/1.732=162A。2、在新建的20_0A直流系統(tǒng)中，交流配電屏到保護地排需要做一條95mm2的保護地線；直流配電屏到工作地排需要做一條240mm2的工作地線。 3、UPS計算300K UPS需要多大的低配開關(guān)？300K_0.8=240KW，240KW/380/1.732=365A，根據(jù)UPS的啟動電流，每臺UPS主機需要630A開關(guān)； 20_K UPS需要的開關(guān)20_

2、K_0.8=160KW，160KW/660=242.4A，根據(jù)UPS的啟動電流，每臺UPS主機需要400A開關(guān)； UPS設(shè)計總結(jié)1、UPS主機與蓄電池之間的電線，查詢UPS表格，電線線徑與電池AH大小無關(guān)，與UPS主機容量有關(guān)；2、UPS電池只數(shù)，是根據(jù)電壓計算，比如，2V，或者12V，總電壓除以2V或者12V，但總電壓不一定就是380V，這個取決于UPS主機，每個系列對應(yīng)電壓不同，有480V的，有384V的等。20_AH更換可以成300AH，原有電線可以利舊。4、交流電線，根據(jù)開關(guān)大小查電流核載表，配置電線，比如20_A開關(guān)，配置時，如果是四芯線，直接選用大于20_A 的四芯電線；如果是單芯

3、線，也是選用大于20_A的單芯電線。5部分廠家如中達，高頻UPS，從蓄電池（1組240只，從120只到121只，需要加一根中線，為了平衡電壓），因此每組電池到UPS主機之間要用3根對應(yīng)線徑的電纜。 5、動力配電柜，比如空調(diào)配電柜，采用3+1+1，即3條相線、1條中性線（工作地），1條保護地。其中中性線和保護地線線徑按照規(guī)范為相線線徑的一半；UPS配電柜中，采用3+1+1，即3條相線、1條中性線（工作地），1條保護地。其中中性線線徑按照規(guī)范為相線線徑的1.2倍（考慮到濾波的影響）；保護地線線徑按照規(guī)范為相線線徑的一半。職位名稱職系薪金標(biāo)準(zhǔn)職位概要: 電設(shè)計工程師 職位代碼職等職級所屬部門 直屬上

4、級技術(shù)部電設(shè)計工程師主要負(fù)責(zé)電信運營商電新建、調(diào)整工程設(shè)計。設(shè)計工程師應(yīng)熟悉電的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和技術(shù)，能夠獨立地設(shè)計高功率密度，高可靠性，可產(chǎn)品化的高壓電，并會使用各種相關(guān)實驗儀器以及開關(guān)電設(shè)計，模擬和分析p 工具。工作內(nèi)容:1、參照高壓電設(shè)計實例，將其用于新的設(shè)計2、根據(jù)需要應(yīng)用pspaice,microcap 或其他工具軟件完成電電路的模擬分析p 3、根據(jù)電設(shè)計方案選擇所有所需的元器件4、對設(shè)計要求進行技術(shù)可行性分析p 以及成本評估5、選擇一定的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和功率器件，進行熱分析p ，從而進行散熱設(shè)計6、與客戶合作定義技術(shù)要求和規(guī)格說明書任職資格:教育背景:電子或自動化相關(guān)專業(yè)大學(xué)以上學(xué)歷培訓(xùn)經(jīng)

5、歷:研究員級高級工程師（正高級）教授級高級工程師（正高級）高級工程師（副高級）工程師（中級）助理工程師（初級）經(jīng) 驗:三年以上高頻開關(guān)電設(shè)計經(jīng)驗技能技巧:熟練運用protel等開發(fā)工具熟悉電的各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和技術(shù)能夠獨立地設(shè)計高功率密度，高可靠性，可產(chǎn)品化的高壓電會使用各種相關(guān)實驗儀器以及開關(guān)電設(shè)計、模擬和分析p 工具熟悉emc設(shè)計方法，和信號完整性設(shè)計方法熟悉各種AC-DC，DC-DC電路結(jié)構(gòu)和原理具有扎實的數(shù)字、模擬電路基礎(chǔ)，對模擬電路有著深刻的理解，對開關(guān)電有深刻的認(rèn)識對電容、電感等無器件的性能非常熟悉勝任能力:具有團隊精神有良好的溝通能力并愿意聽取別人的建議熱愛設(shè)計工作，有自發(fā)的工作動力

6、和熱情晉升方向：OFweek電力網(wǎng)逆變電開關(guān)電設(shè)計基本常識電，用通常理解的話說：是一種可以為我們電子電器提供合適電壓，電流，波形與頻率的轉(zhuǎn)換裝置!比如：直流電，可以理解為頻率為零，波形為直線的電。交流電，可以理解為電壓交替變換(正負(fù)在兩電極間轉(zhuǎn)換)，有頻率，波形的電!不管哪一種電，我們都可以用微分積分?jǐn)?shù)學(xué)把它在任一點時間內(nèi)的值求解，且有唯一解!比如：方波，是有無數(shù)量級的正弦波組成，因此，方波可以分解為奇次諧波與牛次諧波!我們一般取值3次諧波就可以滿足要求!占功率最大部分是基波。由于我們現(xiàn)在的電采用的變壓器基本上為高頻磁心，所以場效應(yīng)管就成為主要的功率器件!大家都明白，場管是工作在開關(guān)狀態(tài)的，所

7、以以它作為功率管，電輸出的都是脈沖方波，因此場管為功率的電都帶有很大份量的諧波與基波!對于場管為開關(guān)功率管的電，還要明白的就是：場管所生產(chǎn)的損耗90%是在開通志關(guān)斷的時間內(nèi)生產(chǎn)的，因為開通與關(guān)斷時間內(nèi)都有一個很大的瞬間電阻!所以解決開關(guān)電問題，其實主要的工作就是如何減小開通，關(guān)斷損耗，對于諧波，我們可以通過濾波器來解決!我們還有一點要明白的就是：場管對瞬間變化的電壓很敏感，所以給它供電的電必須電壓要穩(wěn)定!最后要明白的就是：它的柵極電阻很大，一點點電壓就可以讓其開通，基本上不要求有電流。所以場管是一種電壓控制元件。通過上述，我們明白到：要使用好場管：1、供電電壓要穩(wěn)定。2、控制好開通，關(guān)斷損耗。

8、3、適當(dāng)降低柵極電阻，防止誤導(dǎo)通。4、要有低通放電電路與速充電電路，因為場管是柵極有電容，其電容充電要快，放電也要快!所以要用圖騰柱電路。OFweek電力網(wǎng)我們要設(shè)計一款好電程：第一：確定你的電功率與輸入電壓。由電功率選擇開關(guān)管的開關(guān)電流，變壓器體積，輸入電壓確定開關(guān)管的耐壓與變壓器輸入圈數(shù)。第二：不管何種電壓，電功率，用到場管都要有低通放電與速充電電路。第三：變壓器要有吸收電路，把諧波吸收。第四：場管柵極內(nèi)阻要用電阻接地拉低。第五：要選擇合適的開關(guān)頻率，保證靜太損耗最小的同時，場管轉(zhuǎn)換效率最高。第六：對于輸入電壓超過75V時，要考濾諧振電路作為負(fù)助功能電路。第七：功率過大時，要考濾PFC電路

9、接入設(shè)計中。第八：驅(qū)動信號要穩(wěn)定!且要有5V以上。1設(shè)計思路隨著電子設(shè)備對電系統(tǒng)要求的日益提高，研究廉價的具有監(jiān)視、管理供電電功能的開關(guān)電愈來愈顯得必要。本文在綜合考慮電各種技術(shù)性能和對自身的安全要求以及開關(guān)電性能的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了一種新型實用的帶有過電壓檢測和保護裝置的智能化電。它具有以下幾個特點：（1）實際了對過電壓的檢測，并能記錄每次過電壓的瞬時值和峰值，可啟動備用電供電，實現(xiàn)對電子電路的保護作用。（2）具有抗沖擊能力強、使用壽命長、帶液晶屏數(shù)字監(jiān)視的特點，同時通過RS485通信接口與管理計算機通訊能實現(xiàn)“透明”電的工作和保護等功能。（3）能實時顯示輸出電壓、電流的大小，過電壓的次數(shù)、大

10、小以及必要的參數(shù)設(shè)置信息。（4）通過接口與后臺或遠(yuǎn)端PC機實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。智能化電的核心由顯示板、CPU板、通信板、備用電板、過電壓檢測板、鍵盤、通信轉(zhuǎn)接板組成。裝置的關(guān)鍵是實現(xiàn)電壓的峰值檢測，尤其是過電壓的檢測。本文提出了一種基于單片機的過電壓檢測和峰值電壓檢測方法，實驗證明它滿足了對檢測的快速性和精確性的要求。2系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)硬件框架如圖1所示。在正常的情況下，220V的交流輸入電壓經(jīng)過整流、濾波、DC/DC變換、穩(wěn)壓電路后可得到一個穩(wěn)定的輸出電壓，基本上是一個開關(guān)電；當(dāng)有過電壓時，過電壓信號經(jīng)過過電壓檢測電路檢測和峰值電壓保持電路保持，控制電回路，斷開正常工作的交流電路，同時通過計算機啟

11、動備用電工作，以及完成對過電壓的瞬時值和峰值的測量。過電壓對于電來說是一個非常有害的信號，雷電等引起的瞬時高電壓如果不加遏制，直接由電引入RTU（遠(yuǎn)程終端設(shè)備）則會影響其電模塊的正常工作，使各功能模塊的工作電壓升高而工作不正常，嚴(yán)重時會損壞模塊，燒壞元器件（IC）。典型過電壓形成的沖擊電壓脈沖如圖2所示。過電壓保護的基本原理是在瞬態(tài)過程電壓發(fā)生的時侯（微稱或納秒級），通過過電壓檢測電路對這個信號進行檢測。過電壓檢測電路中主要的元件是壓敏電阻。壓敏電阻相當(dāng)于很多串并聯(lián)在一起的雙向抑制二極管。電壓超過箝位電壓時，壓敏電阻導(dǎo)通；電壓低于箝位電壓時，壓敏電阻截止。這就是壓敏電阻的電壓箝位作用。壓敏電阻

12、工作極為迅速，響應(yīng)時間在納秒級。過電壓檢測電路原理圖如圖3所示。當(dāng)有過電壓信號產(chǎn)生時，壓敏電阻被擊穿，呈現(xiàn)低阻值甚至接近短路狀態(tài)，這樣在電流互感器的原級產(chǎn)生一個大電流，通過線圈互感作用在副級產(chǎn)生一個小電流，再通過精密電阻把電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺贿@個信號輸入到電壓比較器LM393后，電壓比較器LM393輸出高電平，經(jīng)過非門A輸出的控制脈沖1控制電回路，斷開開關(guān)電電路，啟動備用電。控制脈沖2送到單片機的中斷中，單片機控制回咱啟動A/D轉(zhuǎn)換，采樣過電壓的瞬時值。峰值電壓采樣保持電路如圖4所示。峰值電壓采樣保持電路由一片采樣保持器芯片LF398和一塊電壓比較器LM311構(gòu)成。LF398的輸出電壓和輸

13、入電壓通過LM311進行比較，當(dāng)ViV0時，LM311輸出高電平，送到LF398的邏輯控制端8腳，使LF398處于采樣狀態(tài)；當(dāng)Vi達到峰值而下降時，Vi單片機控制回路如圖5所示。它的主要功能是完成對過電壓的瞬時值和峰值的檢測、過電壓次數(shù)的檢測、電輸出電壓和電流的檢測，并通過鍵盤的操作顯示出各個檢測值的大??；同時通過485接口和上位機實現(xiàn)通訊，在有過電壓的時候通過控制回路啟動備用電，實現(xiàn)對電本身的保護。3軟件設(shè)計系統(tǒng)軟件主要由主程序、鍵盤掃描子程序、顯示子程序和通信子程序等組成。圖6是主程序流程圖。主程序由初始化、看門狗置位、鍵盤掃描子程序、中斷子程序組成。主程序主要進行分配內(nèi)存單元、設(shè)置串行口

14、等器件的工作方式和參數(shù)，為系統(tǒng)正常工作創(chuàng)造條件。在主程序運行的過程中，通過按鍵可以顯示檢測的各個量的值；同時在系統(tǒng)過電壓和干擾信號產(chǎn)生時，液晶顯示屏?xí)@示提示信息，使電實現(xiàn)“透明”，便于電的管理。在本系統(tǒng)中，鍵盤采用的是由P1口組成的33行列矩陣式鍵盤。由于鍵盤程序的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以具體過程不做介紹。子程序中值得一提的是通訊子程序。為了實現(xiàn)與目前應(yīng)用較為廣泛的MODICON系列測控系統(tǒng)的接口，本系統(tǒng)選用了控制系統(tǒng)中較為通用的MODBUS協(xié)議進行通訊。MODBUS協(xié)議采用主-從通信方式，它規(guī)定把各個報文封裝成對應(yīng)的一幀數(shù)據(jù)，以幀為單位傳輸數(shù)據(jù)。主站發(fā)送的報文包括接收者地址、任務(wù)、任務(wù)數(shù)據(jù)、

15、校驗方式等內(nèi)容；從站響應(yīng)信息報文包括從站地址、所執(zhí)行的任務(wù)、執(zhí)行任務(wù)得到的數(shù)據(jù)、校驗方式等內(nèi)容。MODBUS協(xié)議有兩種報文組成結(jié)構(gòu)（又稱傳輸模式），分別是ASCII（美國信息交換碼）模式和RTU模式。同一MODBUS總線網(wǎng)絡(luò)上的所有站點設(shè)備都必須使用相同的模式和對應(yīng)的串口通信參數(shù)。本次設(shè)計采用的是RTU報文傳送方式。RTU模式的報文字符由8位二進制編碼組成，本設(shè)計方案的每個字符包含1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和2位停止位（無奇偶校驗）。RTU模式的報文的報文字符必須以連續(xù)數(shù)據(jù)流的形式傳送，每幀報文以至少3.5個字節(jié)時間的停頓間隔開始傳輸，同樣以至少3.5個字符時間的停頓標(biāo)志攝文傳輸?shù)慕Y(jié)束。通訊程序已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，具體的框圖省去。通訊程序軟件運行時隨時倘中行口，若證實為上位機通訊請求，則發(fā)應(yīng)答信號，實現(xiàn)“握手”，然后按上位機要求發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。發(fā)送時，將本機檢測的電壓值、電流值向上發(fā)送，接收時則將上位機發(fā)來的系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)進行差錯判斷后放入本機原設(shè)置單元，然后再由軟件根據(jù)設(shè)置值進行相應(yīng)處理。經(jīng)過電路板的設(shè)計、調(diào)試和程序的調(diào)試，證明了“透明”電的可靠性。在調(diào)試的過程中做了大量的模擬過電壓和沖擊脈沖的試驗來檢測系統(tǒng)的性能。通過試驗證明過電壓保護電路和峰值檢測電路可以迅速準(zhǔn)