限位開關和行程開關在旋挖鉆機中的應用

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限位開關和行程開關在旋挖鉆機中的應用限位開關和行程開關在旋挖鉆機中的應用（完整版）實用資料(可以直接使用，可編輯完整版實用資料，歡迎下載）近年來，旋挖鉆機在國內(nèi)發(fā)展迅速，在2021年，旋挖鉆機的市場空間將會變得更大。由于旋挖鉆機可重達七八十噸，工作時鉆桅高達二十多米，且施工現(xiàn)場環(huán)境復雜，因此其安全保護裝置必不可少。今天，小編為您簡單介紹一下旋挖鉆機上的一些行程開關、限位開關，以及接近開關等安全保護裝置的結(jié)構(gòu)及功用。旋挖鉆機（資料圖）1、行程開關與安全手柄在駕駛室入口處，安全手柄安裝在左操縱箱上，通過手柄控制操縱箱內(nèi)部的一個行程開關的通斷。此行程開關通過繼電器控制液壓先導閥，當操作手進入駕駛室，操作鉆機前，必須閉合安全手柄（置于水平位置），接通液壓先導閥。當操作手離開駕駛室時，必須抬起安全手柄（垂直位置），從而斷開液壓先導閥。這保證了在駕駛室無人時，整個液壓系統(tǒng)是斷開的，防止錯誤動作的發(fā)生。2、鉆桅左、右限位中的開關應用此限位功能的實現(xiàn)，是通過安裝于鉆桅上的兩個行程開關或接近開關來實現(xiàn)，用于保證鉆桅向左向右的角度不超過限定值，防止鉆桅側(cè)向傾斜角度過大引起傾翻。當鉆桅左傾至極限位置時，左側(cè)限位開關動作，此時操作鉆桅調(diào)平手柄，鉆桅只能向右動作，不能向左動作。反之，當鉆桅右傾至極限位置時，右側(cè)限位開關動作，此時操作鉆桅調(diào)平手柄，鉆桅只能向左動作，不能向右動作。旋挖鉆機（資料圖）3、主卷限位中的行程開關由位于鉆桅頂部一行程開關實現(xiàn)。當鉆桿托架在鉆桅上移動至頂部時，此行車開關防止的常臂觸點斷開，使控制主卷的電磁閥斷電，主卷鋼絲繩不能再提升，鉆桿隨即停止向上移動，此時，主卷只能向下而不能向上動作。4、變幅限位中的接近開關旋挖鉆機的工作幅度是鉆機在作業(yè)時的一個重要參數(shù)，在進行樁孔作業(yè)時，鉆機的工作幅度必須在限定范圍內(nèi)才可以保證作業(yè)的正常進行。當變幅幅度超過規(guī)定值時，動臂處的接近開關因檢測不到信號而改變。變幅限位的功能，則有效地保證了整機施工時的穩(wěn)定性。本文來源于開關式氙燈電源在電影放映系統(tǒng)中的應用哈爾濱哈影電影機械王潤玫摘要:本文對開關式氙燈電源在電影放映系統(tǒng)中的應用進行了簡要的分析,闡明了氙燈電源使用中必須達到的技術(shù)指標,分析了開關式氙燈電源的工作原理,并對使用中出現(xiàn)的問題給出了排解的方法,為更好地使用氙燈電源,提高放映系統(tǒng)的性能奠定了良好的基礎。關健詞:氙燈直流轉(zhuǎn)換器電流質(zhì)量指標穩(wěn)流精度指標1概述氙燈是利用本身的正負兩個電極,在特定條件下進行極間放電,利用電弧所發(fā)出的弧光進行發(fā)光的近似點光源。外界條件不同,弧光波長也不同,光譜、光強也不一樣。氙燈的光譜(可見光譜非常接近自然光,其還原性,色溫等光學指標都是點光源的佼佼者。因此,絕大多數(shù)國家的放映系統(tǒng)都有采用氙燈做為光源。氙燈對其供電電源具有嚴格的要求:氙燈必須與專用的直流電源及觸發(fā)器配套使用,直流電源的波紋系數(shù)不得大于7%,點燃時工作電流應在規(guī)定范圍內(nèi),否則會影響氙燈的壽命。2氙燈電源的技術(shù)要求.2.1電流質(zhì)量指標電流質(zhì)量指標主要是指供給氙燈的直流電流的平整程度,用S表示,定義為氙燈電源輸出直流電流的最低次頻率諧波分量幅值與直流分量平均值之比,標準規(guī)定為:S=[(直流電流最大值-直流電流最小值/2×直流電流平均值]×100%≤3%或S=[(直流電流最大值-直流電流最小值/直流電流平均值]×100%≤7%.2.2穩(wěn)流精度指標指氙燈電源輸出電流的穩(wěn)定性。其穩(wěn)定指標指當電網(wǎng)發(fā)生變化時或由氙燈的阻值發(fā)生變化時,氙燈電源的輸出電流不受其影響的程度及調(diào)節(jié)時間的多少。電流變化越小越好,調(diào)整時間越短越好。標準規(guī)定為當氙燈負載條件下,網(wǎng)側(cè)電壓在額定值的范圍內(nèi)變化10%時,氙燈電源輸出直流電流穩(wěn)定精度不大于1%,計算公式如下:直流電流穩(wěn)定精度=[(輸出直流電流實測值-輸出直流電流額定值/輸出直流電流額定值]×100%.2.3氙燈電源工作電流調(diào)節(jié)范圍放映機放映電影時一般都是兩臺放映機交替工作。要求兩臺放映機的光強及光學性能應盡可能一致。由于氙燈制造工藝的誤差,氙燈發(fā)出的光譜、光強不同,兩臺放映機的光學系統(tǒng)也不同,這些都會影響到放映的效果。另外氙燈使用一段時間后,發(fā)光效率會降低。為了兩臺放映機的一致性,所以需要用調(diào)節(jié)氙燈電源的輸出電流來彌補此不一致性。一般規(guī)定是70%~100%。2.4空載電壓小于1000W以下的氙燈空載電壓大于50伏特,大于1000W到3000W的氙燈空載電壓大于65伏特,大于3000W到5000W的氙燈空載電壓大于80伏特。氙燈點燃前的點火電壓都高于點燃后的工作電壓的這一要求,目的是為了氙燈在點燃瞬間——即引弧時能積蓄較大的能量,完成克服燈極材料的溢出功而引弧燃燈。3電影放映系統(tǒng)開關式氙燈電源3.1、開關式電源的分類開關電源的核心是電力電子變壓器。電力電子變壓器是應用電力電子器件將一種電能轉(zhuǎn)換成另一種或多種形式電能的裝置,按轉(zhuǎn)換電能的種類,可分為四種類型:(1直流—直流變換器,它是將一種直流電能轉(zhuǎn)換成另一種或多種直流電能的變換器,是直流開關電源的主要部件(2逆變器,是將直流電能轉(zhuǎn)換成交流電的電能變換器,是交流開關電源和不間斷電源UPS的主要部件。(3整流器,是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電能變換器(4交--交變頻器,是將一種頻率的交流電直接變換為另一種恒定頻率或可變頻率的交流電。3.2直流變換器的分類直流變換器按輸入和輸出之間是否有電氣隔離可分為兩類:不隔離直流轉(zhuǎn)換器和有隔離直流變換器。不隔離直流變換器有降壓式和升壓式,一般電視機采用降壓式的較多。有隔離的直流變換器有按所用有源功率器件數(shù)量分單管和多管變換器,單管的有正激式和反激式兩種,雙管的有半橋和推挽變換器,多管的有全橋變換器等。3.3開關式電源變壓器體積小的原理AP=Ae×AQ=cmmTKKfBPδη2106?AP—是變壓器的標稱功率。Bm—是最大磁感應強度,硅鋼片是10000G,鐵氧體材料是2000G,超微晶材料是4000G。η—是變壓器的效率,一般取0.85。f—是變壓器的頻率,工頻變壓器50HZ,開關電源20000HZ。KC—鐵芯填充系統(tǒng)。Km—窗口填充系數(shù)。比較:工頻硅鋼片和鐵磁材料比較,磁感應強度的比值是5,而頻率則反比為400倍?？梢?由于頻率的不同,開關電源變壓器要比工頻變壓器的體積小80倍。N=fBAU44.410*4f--頻率HzA—鐵芯柱有效截面積cm2。V--額定一次側(cè)電壓(V。由此可見,由于頻率增加,變壓器的圈數(shù)也相應減少。3.4全橋逆變開關式電源的基本工作原理此電源采用的是全橋逆變方式變換器。圖一圖一為逆變器的基本原理圖,由IGBT逆變管(Q1、Q2、Q3、Q4,變壓器、整流二極管(DR1、DR2,濾波電抗器(L組成。基本工作原理敘述如下:在圖1的標號為21和23處施加一直流電,上正下負。其中IGBT管子Q1Q4為一組(簡稱第一組,Q2Q3為另一組(簡稱第二組。當?shù)谝唤M管子導通時(第二組管子截止,電流通路為21→Q1→A→變壓器上端頭→變壓器→變壓器下端頭→Q4→10→23。我們稱為變壓器正向?qū)?。當?shù)诙M管子導通時(第一組管子截止,電流通路為21→Q2→B→變壓器下端頭→變壓器→變壓器上端頭→Q3→23。這時我們稱變壓器為反向?qū)?。當我們有?guī)律性地控制第一、二組IGBT管子的導通與截止,變壓器就會按其規(guī)律性正反向通電。由于其正反向通電的頻率是人為控制的,現(xiàn)階段一般把其頻率控制在20000HZ左右,也就是說變壓器的原繞組通以20000Hz的交流電,由于變壓器結(jié)構(gòu)特性,其負繞組感應出相應的感應電壓。把此電壓整流濾波后就可以供給負載使用了。3.5KFF-150/35開關式電源電路圖三相電源通過三相空氣開關、交流濾波器和交流接觸器到三相整流橋進行整流。此整流直流電壓500多伏施加在逆變器上進行逆變。逆變后變壓器輸出的交流電壓再經(jīng)低壓整流后,輸出端即可得到所需負載電壓。這里需要提示一下交流接觸器的用法,一般情況下都是利用交流接觸器的三個主觸點接通或斷開三相交流電,而本機采用的是只用主觸點控制三相交流電的兩圖二相,即在交流接觸器未吸合時,只要合上主開關,三相整流器就有整流輸出,整流電流小,此時的負載可設置為開路狀態(tài),當三相交流接觸器吸合后,電路才置為負載狀態(tài)。這樣使用的優(yōu)點是減小對各電器元件的應力沖擊?？刂撇糠值暮诵氖侨绾慰刂颇孀兤鞯哪孀兠}沖寬度。逆變脈沖的寬度直接決定輸出電壓的多少,脈沖寬度寬則輸出電壓高,反之則輸出電壓低。KFF-150/35開關電源采用的脈寬調(diào)制器是1525集成電路,如圖三。圖三在集成電路的11號(輸出A腳和14號(輸出B腳分別輸出寬度相等、相位相差1800的脈沖,人為的把其中每一路脈沖又分為兩路,即變成四路,把其中相同的兩脈沖信號分別去控制主電路的IGBTQ1、Q4,剩余的兩個相同的脈沖信號分別去控制主電路的IGBTQ2、Q3。這樣由于兩組信號的交替輸出,Q1、Q4、Q2、Q3就兩兩交替導通,在變壓器的原端就通有正負相等、寬度相等的方波交流電,從而產(chǎn)生逆變。輸出電流的大小是靠逆變器的脈沖寬度決定的,而輸出電流的穩(wěn)定性則是反饋電路決定的。反饋電路中一次測量儀表的精度是決定輸出穩(wěn)定性的關鍵。測量精度越高,穩(wěn)定性越好,反之則越差。輸出電流精度直接和反饋系統(tǒng)的時間常數(shù)有關,時間越短,精度越高,反之則差。4電源的注意事項及故障排除方法氙燈電源屬于電力電子器件所組成的電子設備。運輸安裝都應當輕拿輕放,防止劇烈振動。安裝時注意平穩(wěn)、牢固,注意通風、干燥、同時周圍不能存在導電塵埃。為了安全、不要在機器運行期間用手接觸電源,以防觸電。氙燈電源輸出兩根較粗的直流電源銅線,一根紅色(或有+標志銅線為電源輸出正極線,一根黑色(或有-標志銅線為電源輸出負極線。正極線接入燈箱的氙燈正極,負極線接入燈箱內(nèi)觸發(fā)器的磁塔輸入端,磁塔輸出端接氙燈的負極。當一切準備好后,整流器電源通電,空載電壓通過輸出線接到氙燈的兩端,為點燃氙燈做好了準備,此時觸發(fā)器瞬間觸發(fā),磁塔產(chǎn)生高頻高壓加載到氙燈兩端,引燃氙燈。此時觸發(fā)器的磁塔輸入端和整流器的負極線相聯(lián),是低電平;磁塔的輸出端接氙燈的負極,是高電平。對磁塔兩端的高頻高壓電,整流器的正負極線是短路狀態(tài),所以磁塔的高頻高壓順利接到氙燈兩端。這里注意,這是在燈箱理想狀態(tài)下點燃氙燈的,一般情況下,由于氙燈負極線到磁塔的輸出端是銅軟絞線,長短不一致,如果它和燈箱距離較近,就會對燈箱外殼放電,當整流器電源是內(nèi)置式時,即整流器的外殼和燈箱是用螺絲聯(lián)接到一起的,就是對整流器外殼放電,此時磁塔產(chǎn)生高頻高壓電順勢施加在整流器外殼和輸出大線及有關電器件兩端,如此高的電壓,很有可能損壞整流器。具統(tǒng)計,大部分內(nèi)置式整流器的元件的損壞和此有關。外置式整流器可不考慮此項要求,但有可能不易引燃氙燈。氙燈電源出現(xiàn)的一些故障,大都集中在不易引燃氙燈,損壞元件,不能調(diào)流等。5結(jié)語本文所述開關式氙燈電源具有較高的功率因數(shù),控制靈敏,比起傳統(tǒng)的磁飽和電抗器控制式的整流電源具有更好的電氣性能,更小的體積重量,可節(jié)省一定量的材料資源和電力資源。溫度對其影響很小,加之速度跟隨能力強,反應快等特點,是傳統(tǒng)電源無法相比的,也是放映系統(tǒng)進一步提高放映性能的最好選擇。2021年8月15日第34卷第16期現(xiàn)代電子技術(shù)ModernElectronicsTechniqueAug.2021Vol.34No.16智能高頻開關電源系統(tǒng)中整流模塊的功能設計畢恩興(西安鐵路職業(yè)技術(shù)學院,陜西西安710014摘要:以智能高頻開關電源系統(tǒng)中的整流模塊為研究對象,采用無源PFC和DC/DC變換器的原理,對模塊的整流原理進行設計和改善,經(jīng)過對整流模塊的硬件、電路的設計與調(diào)試表明:該整流模塊可以有效地解決智能高頻開關電源系統(tǒng)中整流問題,同時,還具有可靠性強、穩(wěn)定性好且體積小、噪聲低、節(jié)能高效、維護方便等優(yōu)點,能夠很好地滿足現(xiàn)代智能高頻開關電源系統(tǒng)的發(fā)展趨勢要求。關鍵詞:高頻開關電源;整流模塊;DCDC變換器;PFC中圖分類號:TN71034;TM32文獻標識碼:A文章編號:1004373X(202116018903DesignonRectifierModuleintheHighfrequencyIntelligentSwitchingPowerSystemBIEnxing(XianRailwayVocation&TechnicalInstitute,Xian710014,ChinaAbstract:Takingtherectifiermoduleofhighfrequencyintelligentswitchingpowerasresearchobject,andusingpassivepowerfactorcorrectionandDC/DCconvertertodesignandimprovetheprincipleofrectifiermodule.Afterdesigninganddebuggingthehardwareandcircuitofrectifiermodule,therectifiermodulecaneffectivelysolvetherectifierproblemofhighfrequencyintelligentswitchingpowersupplysystem.Atthesametime,themodulehasthefeaturesofthereliability,stability,smallsize,lownoise,energyefficient,easymaintenanceandsoon,whichcansatisfythetrendrequirementsofhighfrequencyintelligentswitchingpower.Keywords:highfrequencyintelligentswitchingpower;rectifiermodule;DC/DCconverter;PFC收稿日期:202102260引言隨著我國科技生產(chǎn)水平的不斷提高,各行各業(yè)對供電質(zhì)量的要求越來越高,而智能高頻開關電源作為一種繼電保護裝置和控制回路裝置,為生活和生產(chǎn)中的供電的可靠性提供了有力的保障。當市電供電中斷時還可以作為后備電源,所以說智能高頻開關電源是對供電質(zhì)量保證的重要組成部分之一。它具有高度靈活組合、自主監(jiān)控的特點,另外可靠性強、穩(wěn)定性好且具有體積小、噪聲低、節(jié)能高效、維護方便等也是它的一大優(yōu)點[1]?？梢哉f智能高頻開關電源是一種集計算機技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)于一體的高科技產(chǎn)品,可實現(xiàn)系統(tǒng)的自動診斷、自動測試和自動控制。本文主要闡述的是智能高頻開關電源的整流模塊的設計。1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)介紹智能高頻開關電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要由主監(jiān)控單元、配電模塊、交流配電單元、整流模塊等組成,系統(tǒng)總體的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。系統(tǒng)中的各個監(jiān)控單元受主監(jiān)控單元的管理和控制,通過通信線將各個監(jiān)控單元采集的信息送給主監(jiān)控統(tǒng)一管理。主監(jiān)控顯示直流系統(tǒng)各種信息,用戶也可以觸摸顯示屏查詢信息及操作,系統(tǒng)信息還可以接入到遠程監(jiān)控系統(tǒng)中。系統(tǒng)除了交流監(jiān)控、直流監(jiān)控、開關量監(jiān)控等基礎單位外,還配置了絕緣監(jiān)測、降壓裝置、電池巡檢等功能單元,以達到對直流系統(tǒng)進行全面監(jiān)控的目的[2]。圖1系統(tǒng)控制原理圖工作時兩路市電(交流經(jīng)過交流切換裝置輸入一路交流,給各個整流模塊供電。整流模塊將輸入三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電,給備用電源(蓄電池充電,同時也給合閘母線負載供電,另外合閘母線通過降壓裝置給控制母線供電。所以說本文設計的整流模塊是將整流和充電兩項功能結(jié)合于一體的一種新型的整流模塊。2整流模塊的設計整流模塊是智能高頻開關電源系統(tǒng)中的一個重要部分,關系到系統(tǒng)的直流電壓輸出和工作時電壓輸出的穩(wěn)定狀況[3]。本文的設計主要是對模塊整流原理的改進和完善,利用無源PFC和DC/DC變換器的原理,使得改進后的模塊能夠有效完成整流作用。本文設計的整流模塊的工作原理框圖如圖2所示,工作時,模塊首先通過過防雷處理和濾波對輸入的三相交流進行處理,這樣才能保證模塊后級電路的安全;經(jīng)過處理后的三相交流經(jīng)過整流和無源PFC后轉(zhuǎn)換成高壓直流時,這時轉(zhuǎn)換的高壓直流要經(jīng)過DC/DC變換器再次轉(zhuǎn)換成可變的直流電壓輸出;另外模塊控制部分還有負責過壓、過流以及短路保護等作用,這樣才能保證輸出電壓的穩(wěn)定,也同時能對模塊各部件進行保護。模塊還在遠程監(jiān)控中提供了四遙(遙控、遙調(diào)、遙測、遙信接口。圖2整流模塊的的工作原理圖即功率因數(shù)校正(PowerFactorCorrection,PFC是指有效功率與總耗電量(視在功率之間的關系,也就是有效功率除以總耗電量(視在功率的比值[4]。無源PFC是指不使用晶體管等一些有源器件組成的校正電路,一般情況下由二極管、電阻、電容和電感等無源器材組成。本文的PFC主要是在整流橋堆和濾波電容之間加1個電感,具體原理如圖3所示,利用電感上的電流不能突變的特性來平滑電容充電強脈沖的波動,改善電路中電流的畸變[5],并且利用電感上的電壓超前于電流這一特性來補償濾波電容電流超前電壓的特性,使功率因數(shù)和電磁干擾都得以改善[6]。這種方式只是一種簡單的補償措施,只能做到抑制電流瞬時突變的目的,但電流畸變的校正及功率因數(shù)的補償能力都很差[7]。DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種控制具有加速平穩(wěn)、快速響應的性能,同時可以收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約20%~30%的電能。直流斬波器不僅能起到調(diào)壓作用,還能起到有效抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用[8]。圖3無源PFC原理圖本文的DC/DC變換器采用雙管正激式DC/DC變換器,它的原理如圖4所示,變壓器T1起隔離和變壓的作用,在輸出端要加一個電感器Lo(續(xù)流電感起能量的儲存及傳遞作用,變壓器初級無再有復位繞組,因為VD1,VD2的導通限制了兩個調(diào)整管關斷時所承受的電壓。輸出回路需有一個整流二極管VD3和一個續(xù)流二極管VD4(VD3,VD4最好均選用恢復時間快的整流管。輸出濾波電容CO應選擇低、大容量的電容,這樣有利于降低紋波電壓[9]。雙管正激式DC/DC變換器的工作特點如下:(1在任何工作條件下,為使兩個開關管所承受的電壓不會超過UIN,Ud(UIN為輸入電壓;Ud為VD1,VD2的正向壓降,VD1,VD2必須是快恢復管,其在實際設計和調(diào)試中恢復時間越短越好。(2與單端正激式DC/DC變換器相比,它無須復位電路,這有利于簡化電路和變壓器的設計;它的功率器件可選擇較低的耐壓值;它功率等級也會很大。(3兩個開關管的工作狀態(tài)一致,會同時處于通態(tài)或斷態(tài)。所以使用在智能高頻開關電源這樣大功率等級電源中比較適合。圖4雙管正激式DC/DC變換器的電路圖平滑濾波原理:整流電路將交流電變?yōu)槊}動直流電,但其中含有大量的交流成分(稱為紋波電壓。為了獲得平滑的直流電壓,應在整流電路的后面加接濾波電路,以濾去交流部分。此時在橋式整流電路輸出端與負載之間并聯(lián)一個大電容,采用電容濾波后使二極管得到190現(xiàn)代電子技術(shù)2021年第34卷的時間縮短,由于電容CO充電的瞬時電流較大,形成了浪涌電流,容易損壞二極管,故在選擇二極管時,必須留有足夠的電流裕量,以免燒壞。3整流模塊的功能介紹整流模塊除了能將輸入的交流(380V、50Hz變換成額定的直流輸出(5A/230V之外,還具有保護功能和設置功能,現(xiàn)將模塊的保護功能和設置功能介紹如下:3.1保護功能介紹(1輸出過壓保護。輸出電壓過高會對用電設備造成重大事故,為杜絕此類事故的發(fā)生,在模塊內(nèi)部設有過壓保護電路,當出現(xiàn)過壓后模塊自動鎖定,同時模塊的故障指示燈亮,模塊自動退出工作狀態(tài),從而不會影響到整個系統(tǒng)的正常運行。(2輸出限流保護。因為每個整流模塊的輸出功率受到限制,輸出的電流不能過大。因此,對每個模塊的輸出電流最大限制為額定輸出電流的1.2倍,如果超出負載,模塊自動調(diào)低輸出電壓以達到保護模塊的功能。(3短路保護。整流模塊的輸出特性如圖5所示,輸出短路時模塊在瞬間把輸出電壓拉低到零[10],限制短路電流在限流點之下,此時模塊輸出功率很小,以達到保護模塊的目的,這樣模塊長期可以長期工作在短路狀態(tài)而不至于損壞,同時當故障排除后模塊可以自動恢復工作。圖5整流模塊輸出特性(4模塊并聯(lián)保護。每個模塊內(nèi)部均有并聯(lián)保護電路,可以保證模塊發(fā)生故障時自動退出系統(tǒng),從而不影響其他正常模塊的工作[11]。模塊并聯(lián)輸出示意圖如圖6所示。圖6模塊并聯(lián)輸出示意圖(5過溫保護。模塊的過溫保護主要是保護大功率變流器件,這些器件的結(jié)溫和電流過載能力均有安全極限值,正常工作的情況下,系統(tǒng)設計留有足夠余量,但在一些特殊條件下,如環(huán)境溫度過高、風機停轉(zhuǎn)燈情況下,模塊檢測散熱器溫度超過一定值時,就會自動關機保護,當溫度降低到能夠正常工作的溫度值時模塊才自動啟動。(6過流保護。過流保護主要是保護大功率變流器件,在變流的每一個周期,如果通過的電流超過器件承受的電流,模塊就會關閉功率器件,以達到保護功率器件的目的。3.2調(diào)節(jié)功能介紹(1電壓調(diào)節(jié)功能。模塊的電壓調(diào)節(jié)主要是指輸出電壓的調(diào)節(jié),在模塊的輸出端設有電壓調(diào)節(jié)電位器,當模塊和監(jiān)控單元相連接時,輸出電壓也可以由監(jiān)控系統(tǒng)設定,這時電位器調(diào)節(jié)無效。(2測量功能。模塊的測量功能主要是測量模塊的輸出電壓和電流以及模塊的工作狀態(tài),并通過LCD顯示,可以使用戶直觀方便的了解模塊和系統(tǒng)的工作狀態(tài)。(3遙控功能。遙控:控制模塊的開/關機狀態(tài),以及備用電源(蓄電池的均/浮充狀態(tài);遙調(diào):對輸出電壓和輸出電流的調(diào)節(jié)控制;遙測:可以在模塊工作時測量輸出電流和輸出電壓的值;遙信:通過遠程監(jiān)控監(jiān)測模塊的工作狀態(tài)。4結(jié)語本文主要對智能高頻開關電源系統(tǒng)中的整流模塊進行的設計與研究,利用無源PFC電路的原理,改善電路中電流的畸變,外加DC/DC變換器抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲,體現(xiàn)了智能高頻開關電源系統(tǒng)中整流模塊的優(yōu)點,適用于鐵路、礦山等變電場所。該系統(tǒng)雖然能夠準確的進行交流變換,但是在對備用電源充電時的均勻性方面都比較弱,同時成本也比較高,同時在防雷濾波方面的改進也不是很完善,所以還要在這些方面進一步的改善和提高。參考文獻[1]邱偉,侯振義.一種智能高頻開關電源監(jiān)控模塊的設計[J].通信電源技術(shù),2006(1:4244.[2]劉建國,彭巖磊.智能高頻開關電源系統(tǒng)在變電站的應用[J].中州煤炭,2021(03:3334.[3]孟先磊,呂長志,謝雪松,等.DC/DC電源模塊高溫失效的原因[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2021,34(4:135138.[4]王吉校,錢希森,任開春.基于移相電抗器的三相無源PFC整流電路的Matlab仿真[J].電力電子,2007(11:6164.(下轉(zhuǎn)第194頁191第16期畢恩興:智能高頻開關電源系統(tǒng)中整流模塊的功能設計低,記為VL:VL=Vg(M25-Vth(6Vg(M25=Vg(M26=2iuncox(W/LM26+Vth+iR2(7因為M26管的電流很小,寬長比很大,故:VLiR2(8SE為輔助振蕩器切換信號,SEB為SE的反信號。當VDD低于1.9V時,SE為高電平,M17,M18都截止,不影響R,S觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn),輔助振蕩器工作,開關S1斷開,S2閉合;當VDD高于1.9V時,SE為低電平,輔助振蕩器關斷,開關S1閉合,S2斷開,M17,M18都導通,R=1,S=0,AUXCLK被鎖定為高電平,既減小了功耗,也避免了輔助振蕩器關斷之后R,S端出現(xiàn)不確定狀態(tài)。4電路整體仿真結(jié)果與分析整體電路在0.5mCMOS工藝庫(VthN=0.72V,VthP=-0.97V下仿真,仿真條件為VIN=0.8V,仿真結(jié)果如圖4所示。圖4兩個振蕩器的切換從圖4可以看出,電路啟動后,首先輔助振蕩器V(auxclk起振,VDD逐漸升高,升高至1.4V時,主振蕩器V(mainclk起振,但此時只有輔助振蕩信號通過開關S2傳到功率管的柵極,當VDD升高至1.9V時,輔助振蕩器關掉,主振蕩器信號通過開關S1傳到功率管的柵極,VDD繼續(xù)升高至設定的輸出電壓3.3V以后,由反饋電路控制主振蕩器的開啟與關斷,來維持這一輸出電壓。5結(jié)語本文針對輸入電源電壓變化范圍較大,設計了兩種結(jié)構(gòu)不同的振蕩器,其在在不同電源電壓范圍內(nèi)工作的頻率較穩(wěn)定,并利用電壓檢測模塊進行合理的切換,解決了低輸入電壓下電路無法啟動的問題,是一款適用于商業(yè)開發(fā)的DCDC升壓型開關電源。參考文獻[1]汪東旭,孫藝.一種頻率穩(wěn)定的改進型CMOS環(huán)形振蕩器[J].微電子學,1999,29(5:6770.[2]胡二虎,汪東旭.一種頻率穩(wěn)定的集成CMOS環(huán)形振蕩器[J].微電子學,2003,33(2:3235.[3]YUANBing,LAIXingquan,WANGHongyi,etal.ThedesignofastartcircuitforboostDCDCconverterwithlowsupplyvoltage[C]//ProceedingsofASICON20056thInternationalConferenceonASIC.Shanghai,China:ASICON2005:483487.[4]FORGHANIZADEHHP,RINCONMORAGA.CurrentsensingtechniquesforDCDCconverters[C]//Proceedingsof200245thMidwestSymposiumonCircuitsandSystems.[S.l.]:MWSCAS,2002,2:577580.[5]ALLENPE,HOLBERGDR.CMOSanalogcircuitdesign[M].2nded.[S.l.]:PublishingHouseofElectronicsIndustry,2002.[6]康華光,陳大欽.電子技術(shù)基礎(模擬部分[M].4版.北京:高等教育出版社,2004.[7]何樂年,王憶.模擬集成電路設計與仿真[M].北京:科學出版社,2003.[8]邱關源.電路[M].4版.北京:高等教育出版社,2005.[9]畢查德拉扎維.模擬CMOS集成電路設計[M].西安:西安交通大學出版社,2002.作者簡介:張海瑞男,1984年出生,碩士研究生。主要研究方向為模擬集成電路設計。張濤男,1967年出生,博士,教授。主要研究方向為數(shù)/模混合集成電路設計及信號處理。(上接第191頁[5]楊慶江,劉曉紅.提高無源逐流電路功率因素的一種方法[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2021,34(1:200203.[6]師洪濤,王金梅,趙秀芬.基于三相雙開關PFC電路的高功率因數(shù)軟開關電源[J].電測與儀表,2021(1:5963.[7]陳凱,龔春英.高輸入輸出變比DC/DC變換器研究[J].電力電子技術(shù),2021(1:2933.[8]LiuYuxin,LiuShibin,LiYanming,etal.HighlyintegratedsoftstartcircuitforDCDCswitchingconverters[J].JournalofHuazhongUniversityofScienceandTechnology,2006(1:108111.[9]孔英秀.功率因素對供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2021,34(2:208211.[10]肖永濤,朱理.三相電流型鎮(zhèn)流器空間矢量調(diào)制仿真研究[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2021,33(24:200203.[11]牧仁.交流通路中理想直流電壓源的短路處理[J].現(xiàn)代電子技術(shù),2021,33(24:203205.作者簡介:畢恩興男,1963年出生,陜西鎮(zhèn)巴人,副教授,電子教研室主任。主要研究方向是電子技術(shù)和制冷技術(shù)。194現(xiàn)代電子技術(shù)2021年第34卷機電工程技術(shù)2021年第39卷第02期收稿日期：2021－09－29，總諧波畸變THD過大，會對母線電網(wǎng)造成了嚴重的不利影響。，；總諧波畸變文獻標識碼：A文章編號：1009－9492(202102－0088－03有源功率因數(shù)校正技術(shù)在高頻開關電源中的應用研究向瓊（廣東電網(wǎng)公司佛山供電局，廣東佛山528000）1引言開關穩(wěn)壓式電源的效率可以高達70％以上，所以它取代了上一代晶體管線性穩(wěn)壓電源成為當今最為廣泛使用的電源。在開關電源中，電網(wǎng)的交流電經(jīng)過初次晶體管電路整流后，接著并聯(lián)一個較大的電容（如圖1所示），從而得到波形較為平整的直流電壓，再進行下一步的輸出處理，得到用戶滿意的電壓。然而這樣大量使用儲能元件和非線性元件的惡果就是使得電網(wǎng)輸入的交流電流產(chǎn)生嚴重畸變，從而帶給電網(wǎng)大量的諧波電流，使輸入功率因數(shù)降低。大量的電流諧波分量流入電網(wǎng)后將在電網(wǎng)內(nèi)形成諧波“污染”。一方面產(chǎn)生“二次效應”（即電流流過線路阻抗造成諧波電流電壓降，反過來使得原本正弦波的輸入電壓也發(fā)生畸變；另一方面，會造成電路故障，引起變電設備的損壞。另外，由于諧波電流的存在，使AC－DC電路的輸入功率因數(shù)降低，電網(wǎng)的輸入伏安數(shù)大，而負載上得到的有效功率卻小。隨著開關電源設備的廣泛使用，為了保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量，為了提高功率因數(shù)及節(jié)能，制定了一系列的國際標準（如IEC－555－2和EN60555－2等）［1］，限制各次諧波不得大于某個極限值。2提高功率因數(shù)的方法2．1無源濾波器這種方法是在圖1所示電路的整流電路和大電容之間串聯(lián)一個濾波電感，或者在交流側(cè)接入諧振濾波器。其優(yōu)點是簡單，低成本，EMI小，易于實現(xiàn)；缺點是體積重量大，得不到高功率因數(shù)（只能達到90％左右），工作性能與頻率、負載及輸入電壓有關，電感與電容將形成大的充放電電流等。2．2有源功率因數(shù)校正器（有源濾波器）在整流與負載之間接入DC－DC開關變換器，應用電流反饋，使得輸入電流跟隨正弦輸入電壓波形，達到正弦化的效果，從而使輸入的總諧波電流分量（TotalHamonicDistortion，用THD表示）限制在5％以內(nèi)，功率因數(shù)可達99％以上。因為在這種方案里面使用了有源元件，所以稱為有源功率因數(shù)校正（ActivePowerFactionCorrection，簡稱APFC）［2］。它的優(yōu)點是：較高的功率因數(shù)（97％～99％），THD小，輸入電壓范圍大（90～270VAC），工作的開關頻帶寬，體積小，重量輕，恒定的輸出電壓；缺點是：電路復雜，成本高，EMI高。如今，APFC技術(shù)在開關電源中得到了廣泛的使用。3功率因數(shù)和總諧波畸變（THD）因為開關電源的輸入電流為嚴重的非正弦，所以在開關電源中功率因數(shù)的定義和計算與電工原理里面線性電路的功率因數(shù)計算有很大的差異。當輸入電壓Vi（有效值V）是正弦，輸入電流為非正弦時，輸入電流的有效值為：圖1AC／DC整流電路應機電工程技術(shù)2021年第39卷第02期I＝12n姨（1）上式中：Ii（i＝1，2，3…n）為輸入電流各次諧波的有效值。假設基波電流I1落后于輸入電壓Vi的相位差為α，則此時的有功功率為P＝VI1cosα，功率因數(shù)就可以寫為：PF＝VI1cosα／VI＝I1cosα／I（2）cosα稱為位移因數(shù)，定義總諧波畸變（THD）為：THD＝23n1姨（3）由此可得：PF＝I1cosα／I＝1姨cosα（4）PF與THD的計算結(jié)果如表1所示。由表1可見，當THD≤5％時，PF值可控制在0．999以上。4有源功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)APFC從電路拓撲結(jié)構(gòu)上來說可以分為單級式和兩級式（如圖2所示）［3］。兩級式電路由前級PFC電路（一般是Boost升壓型）和DC／DC變換器構(gòu)成，前級實現(xiàn)功率因數(shù)校正，后級實現(xiàn)輸出電壓調(diào)節(jié)和隔離，其優(yōu)點是兩級電路可以單獨分析、設計和控制，也是至今在較大功率場合使用的最多的APFC電路模式；而單級式APFC電路集功率因數(shù)校正、輸出電壓隔離和穩(wěn)壓于一體，結(jié)構(gòu)簡單，效率高，但是控制相對復雜，適用于功率?。ㄒ话悴怀^200W）的場合。5APFC的控制策略根據(jù)電感電流是否連續(xù)，PFC分為不連續(xù)導通模式（DCM）和連續(xù)導通模式（CCM）。DCM的控制可以采用恒頻、變頻、等面積等多種方式。CCM模式根據(jù)是否直接選取瞬態(tài)電感電流作為反饋和被控制量，分為直接電流控制和間接電流控制。DCM控制又稱電壓跟蹤方法，它是PFC中簡單而實用的一種控制方式，應用較為廣泛。DCM控制模式的特點如下：（1）輸入電流自動跟蹤電壓且保持較小的電流畸變率；（2）功率管實現(xiàn)零電流開通（ZCS）且不承受二極管的反向恢復電流；（3）輸入輸出電流紋波較大，對濾波電路要求高；（4）峰值電流遠高于平均電流，器件承受較大的應力；（5）單相PFC功率一般小于200W，三相PFC功率一般小于10kW。CCM相對于DCM的優(yōu)點為：（1）輸入和輸出電流紋波小、THD和EMI小、濾波容易；（2）RMS電流小、器件導通損耗小；（3）適用于大功率應用場合。CCM模式下有直接電流控制與間接電流控制兩種方式。直接電流控制的優(yōu)點是電流瞬態(tài)特性好，自身具有過流保護能力，但需要檢測瞬態(tài)電流，控制電路復雜；間接電流控制的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、開關機理清晰。DCM控制盡管簡單，但由于器件承受較大的開關應力。限制了其功率應用范圍。CCM控制中，直接電流控制應是發(fā)展的主流，它適用于對系統(tǒng)性能指標和快速性要求較高的大功率場合。6一種單級單相PFC電路研究在此要進行分析研究的是單相并聯(lián)功率因數(shù)校正電路（PPFC）中的一種。其電路的主電路如圖3所示。PPFC一般歸類于單級功率因數(shù)校正中，它是界于兩級和單級之間的一種APFC技術(shù)。此處分析的這種PPFC電路使用了兩個反激式變換器，變換器I主要任務是通過快速的動態(tài)響應來調(diào)節(jié)輸出電壓；變換器II則進行輸入電流斬波及功率因數(shù)校正。兩個變換器共同來傳遞電網(wǎng)功率。這個電路的優(yōu)點在于：（1）提供良好的功率因數(shù)和輸出電壓調(diào)節(jié)；（2）輸入電感和直流線電容的體積可以取更小體積的型號；（3）二極管反向恢復損耗更?。唬?）直流線電壓和電流得到了降低，使得開關等器件的壓力減小。6．1電路工作原理t0－t1：電流不會同時流入兩個繞組之中。當開關管Qh開通，二極管Dh因為電壓反偏而關斷，其上電壓VD等于VO＋Vhi／n。0．5LmhI2的電能轉(zhuǎn)換為磁能，原邊電流ih從剩磁電流開始按固定的斜率（Vhi／Lmh）增加到idr，而另一個變換器的電流ip則不斷減小，idr也不斷減小直到ip為0時止。t1－t2：原邊電流繼續(xù)增加，此時斜率為Vdr／（Lmh＋Ldr）。t2－t3：當開關管Qh的關斷時刻來臨，二極管Dh因為（b）單級型圖2APFC電路基本拓撲（a）兩級型PFTHD％0．5811400．990140．995100．9985表1PF與THD的計算結(jié)果應用技機電工程技術(shù)2021年第39卷第02期拆下調(diào)節(jié)設備底座與產(chǎn)品底座的連接。圖1中的傳動系統(tǒng)流入下道工序繼續(xù)裝配其它部件。5結(jié)束語此皮帶調(diào)節(jié)設備設計的主要思路是將中心距的距離調(diào)節(jié)通過傳感器轉(zhuǎn)化為對皮帶張力的調(diào)節(jié)，降低了各個零件的加工精度，降低產(chǎn)品總體成本；主要優(yōu)點是調(diào)節(jié)完成的每臺設備的皮帶松緊度基本是一致的，不會因為外界條件的變化使皮帶的松緊度產(chǎn)生不同。此設備已經(jīng)大量使用在生產(chǎn)中，對工人的要求降低了，對產(chǎn)品底座上固定軸孔的中心距加工要求降低了，同時也對皮帶長度公差降低了要求，而且極大的提高了生產(chǎn)效率，提高了產(chǎn)品的直通率；此設計方案可以應用在有皮帶傳動的機構(gòu)上來調(diào)節(jié)皮帶的松緊度，也可以作為一種設計方法供廣大工程設計人員來參考應用。參考文獻：［1］成大先．機械設計手冊第3卷（第四版）［M］．北京：北京化工出版社，2002．作者簡介：趙小平，男，1973年生，陜西人，大學本科，工程師。研究領域：通訊設備的結(jié)構(gòu)設計與開發(fā)。(編輯：向飛（b）II變換器的輸出電壓控制及輸入電流斬波圖4控制方框圖（a）I變換器的輸出電壓控制正偏導通，原邊電流停止流動，存儲在線圈繞組中的磁能開始釋放到副邊。這時，開關管Qh上的電壓VQh為Vhi＋nVo，ip等于idr，并開始隨著輸入電壓減小而減小，同時副邊電流ioh以n2Vo／Lmh為斜率減小。6．2占空比的計算占空比與Vo、Vdr的關系如下式：Vodr＝D（5）其中：D是開關的占空比；n為變壓器原副邊匝數(shù)比。從式（5）得到變換器II的開環(huán)占空比為：Dopen,h＝nVodro（6）變換器I的開環(huán)占空比為：Dopen,p＝nVoPp,pudcop,pu（7）6．3控制的實現(xiàn)方式在這個電路里需要實現(xiàn)的有兩個控制環(huán)：一個是直流電壓輸出環(huán)；另一個是交流電流輸入環(huán)。具體是通過占空比的調(diào)節(jié)實現(xiàn)的，圖4是此電路的控制框圖。這兩個控制流程用德州儀器公司的DSPTM320LF2407得到實現(xiàn)。系統(tǒng)工作時THD＜5％，效率為86％（當輸入電壓為120V，輸出電壓為48V，輸出功率為200W時），結(jié)果令人滿意。變換器I工作于DCM狀態(tài)，變換器II工作于CCM狀態(tài)。7總結(jié)如今用電設備的功率因數(shù)問題日益受到重視。有源功率因數(shù)校正技術(shù)APFC能顯著提高用電設備的功率因數(shù)，大大提高用電效率，降低總諧波畸變率，在保護電網(wǎng)穩(wěn)定高效運行中發(fā)揮著重要作用。參考文獻：［1］史立生，尹成群．開關電源功率因數(shù)校正分析［J］．華北電力學院學報，1995，22（3）：18－23．［2］毛鴻，吳兆麟．有源功率因數(shù)校正器的控制策略綜述［J］．電力電子技術(shù)，2000（1）：58－61．［3］陳道煉，嚴仰光．有源功率因數(shù)校正技術(shù)及其應用［J］．電工技術(shù)雜志，1997（1）：4－6．作者簡介：向瓊，女，1974年生，湖南人，碩士，工程師。研究領域：電力系統(tǒng)及其自動化。已發(fā)表論文5篇。(編輯：王智圣圖3帶有兩個反激變換器的并聯(lián)單級功率因數(shù)校正電路圖!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!（上接第56頁）應Abstractsresultsdrivesthree-dimensionalmodelofautomaticupdates,optimaldesignofmechanicalpartsisachieved.IthasagoodpracticalvalueinengineeringpracticethatintegratesPro/EandYUFeng-ling,ZHANTongMathCADtocompletetheoptimaldesignofmechanicalparts.Keywords:Pro/E;MathCAD;optimaldesignAbstract:CCDimagesensorisanintegratedphotoelectricdevicedevelopedinrecentyears.Withthefunctiontoproduce,storeandtransferphotoelectricsignal,CCDimagesensorisnowwidelyusedinthefieldsofofficemanuscriptsscanning,12automaticdetection,positionlocation,opticalcharacterZENGWen-jian,NINGZhao-yangrecognizing,medicalimageandsoon.ThispaperexplainsthegeneralprinciplesoftheCCDimagesensoranddemonstratesitsAbstract:Thecontainercranesinporthavebeenstudied,itisapplicationindigitalduplicatorandgivesaprospectofitsfuturefoundthattherearesomeproblemsinitsstructuredesignandapplicationtrend.manufacture.Itnotonlyleadstomaterialwasting,butalsoKeywords:CCD;feature;application;digitalduplicatorincreasesmanufacturingcosts.Thearticletakesthe125/35tloadandunloadcontainerasanexample,carriesonthefiniteelementanalysisbyANSYSsoftwareandtheoptimizationdesign.Theresultshowsgoodeconomicefficiency.CHENJian-huanKeywords:loadandunloadbridge;boxgirder;optimizationdesign;finiteelementanalysisAbstract:ScrewthreadprocessingisanimportantfunctionoflatheCNCsystem.G32,G33,G34,G92andG76arescrewthreadprocessinginstructionofGSk980TDsystem.Thispapercomparesthedifferencebetweenthemandindicatestheapplicationsituationofthem.Keywords:screwthreadprocessing;programmedefficiency;CHENJie,TANGHai-yuan,ZHOUJieprecisioncontrol;technicaltraitsAbstract:Basedonthepresentstatusofdomesticwatchmanufacturingindustry,thispaperinvestigatedtheeffectofdigitaldesignandmanufacturing(DDMtechnologyontheautomation&precisionprocessofwatchmanufacturingindustry.FANGYou-cunWiththereferencetoactualcasesofFIYTA,weemployedtheDDMtechnologyincludingblock-baseddesign,resourceAbstract:Astudentmajoredinelectricitymustmastertheskillsdatabasedesignandflexiblemanufacturingetc.Thispreliminarythatcheckingelectricalcontrolcircuit,findingfaultpointsandestablishedDDMsystemmetthecurrentwatchmarketdemandtroubleshootingassoonaspossible.Withtheelectriciantrainingforsmallquantity,multiplekindsandhighefficiency,whichexperience,theauthorsummarizestheelectricalcontrolcircuitverifiedthepushingeffectofDDMinwatchmanufacturinginspectionmethods,principlesandtechniquesusingresistanceindustry.measurements.Keywords:digitaldesignandmanufacturing;watchKeywords:controlcircuit;resistancemeasurement;circuitmanufacturingindustry;block-baseddesign;flexibleanalysistrouble-shootingmanufacturingWANGJian-mingAbstract:Basedonanalyzingtheoriginofautomobilenoiseandthegeneralmethodsofnoisecontrol,methodsandmeasuresforXIANGQiongnoisereductionoftheautomobileengineshavebeenputforwardinthispaper.Atthesametime,theactivemethodandpassiveAbstract:Thelowerpowerfactorofelectricdevicesandhighmethodofnoisereductionarebrieflystated.totalharmonicsdistortion(THDshouldmakeharmtopowerKeywords:automobile;engines;noisecontrolgrids.Inthispaper,wemakeananalysisofactivepowerfactorcorrection,whichisalwaysusedintheharmonicselimination.Keywords:powerfactor;switch-modelpowersupply;totalharmonicdistortionWANGJunAbstract:Mechanicalproductinuseoftenhasqualityproblem,whichevencausesseriousaccident.WhentheproductisWUXiang-diexpensiveorcausingcasualty,itoftenresortstothelaw.Inthispaper,thecommonaccidentanditsreasonofusedliftingAbstract:HoneywellHC900hybridcontrollerisanewcontrolappliancewillbeanalyzed.Meantime,combinedwiththeworksystemsuitableforloopcontrol,logiccontrolanddataexperience,thesecuritymanagementmethodsofcranewillbeacquisitionapplication.AsystembasedonHC900controllerforexplored.chloriteproductionprocesscontrolisdesignedinthispaper.Keywords:liftingappliances;accident;safemanagementKeywords:DCS;processcontrol;HC900controller;chlorateproductionprocess10-02-94CCDImageSensorApplicationinDigitalDuplicator10-02-81OptimizationDesignBasedANSYSontheBridgeofLoadandUnloadContainer10-02-97AnalysisandApplicationofScrewThreadProcessingInstructionofLatheCNC10-02-85TheApplicationofDigitalDesignandManufacturingTechnologyinWatchManufacturingIndustry10-02-101InspectionRepairMethodofMotorControlCircuit10-02-103NoiseControlofAutomobileEngines10-02-88ResearchonApplicationofActivePowerFactorCorrectioninHighFrequencySwitch-ModePowerSupply10-02-105CraneAccidentAnalysisandDiscussionofSafetyManagement10-02-91DCSSystemandItsApplicationinChlorateIndustrial(IndustrialTrainingCenter,GuangdongPolytechnicNormalUniversity,Guangzhou510665,China(1.GuangxiVocationalandTechnicalCollege,Naning530226,China;2.HunanInstituteofIndustryCollege,Changsha410007,China(GuangzhouCityPolytechnic,Guangzhou510405,China(ShenzhenFiytaPrecisionTimerManufacturingLtd.,Shenzhen518057,China(GuangdongConstructionVocationalTechnologyInstitute,Guangzhou510450,China(GuangdongShaoguanAutomotiveTransportationGroupCo.Ltd,Shaoguan512023,China(GuangdongPowerGridCompanyFoshanPowerSupplyBureau,Foshan528200,China(WuxiBranchofSpecialEquipmentSafetySupervisionandInspectionInstitute,Wuxi214023,China(ChlorateCompanyofJiangxiWanan,Wan’an343800,China開關電源在調(diào)頻廣播發(fā)射機中的應用隨著開關電源技術(shù)的不斷成熟，其應用領域得到進一步拓寬。開關電源與傳統(tǒng)串聯(lián)連續(xù)穩(wěn)壓電源相比，在效率、電磁污染、體積及可靠性等方面都得到了較大的改善。另一方面，最新的固態(tài)調(diào)頻廣播發(fā)射機對電源的要求越來越高，而開關電源技術(shù)的成熟，元器件的不斷更新，高可靠性控制芯片的應用完全能夠滿足調(diào)頻廣播發(fā)射機的要求。目前固態(tài)調(diào)頻廣播發(fā)射機中的激勵器和功率放大器等組件普遍采用開關電源作為能源支持。未來的數(shù)字化控制與管理對于開關電源提出了更高的要求，智能化、數(shù)字化、小體積及高可靠性將是調(diào)頻廣播發(fā)射機開關電源發(fā)展方向。

開關電源

電源是整個調(diào)頻廣播發(fā)射機的動力心臟?？紤]到發(fā)射機房各個設備之間的電磁兼容，發(fā)射機整體效率，電源的可靠性和日常維護等問題，開關電源無疑是固態(tài)調(diào)頻廣播發(fā)射機電源的最佳選擇。開關電源的優(yōu)良特性主要體現(xiàn)在以下幾個方面。第一：體積更小。它可與功率放大器集成裝配。幾百kHz的開關頻率使得濾波阻抗元件體積縮成最小，進而既減輕了發(fā)射機重量又縮小了體積，便于運輸及日常維護。第二：效率更高。包括功率開關管MOSFET等新器件的應用，開關電源多種電路拓撲組合的開關技術(shù)是降低損耗，提高電源系統(tǒng)效率的重要保證。第三：電磁污染更少。發(fā)射機電源內(nèi)設的電磁干擾（EMI）濾波電路和相關高尖峰脈沖吸收電路是電源的電流諧波符合要求的重要保證，它不但可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性，減少給電網(wǎng)帶來嚴重的污染，也可以減少對其它網(wǎng)絡設備的諧波干擾。第四：可靠性得到進一步改善。防雷、防感應或反擊過電壓的多種保護措施及使用涂有三防漆（防潮、防鹽和防霉）的印刷電路板均可將故障幾率降至最低。

開關電源應用

開關電源是通過以一定頻率連續(xù)地控制功率開關管進行通斷操作，以便可以通過能量儲存元件（如電感器和電容器）向變換器或負載提供電量的電源形式。只要通過改變占空比、開關頻率或相關相位，平均輸出電壓或電流便可得到控制。開關電源的開關頻率范圍是從20kHz到幾MHz。對于電源功率大于90W的工作場合，開關電源通常采取兩級變換方式。即功率因數(shù)校正（PFC）控制變換器和DC/DC變換器。這里特別應該提到是功率因數(shù)校正電路。它是為了保證輸入電壓和電流同相工作而設置的。其結(jié)果是功率因數(shù)接近1，視在功率全部轉(zhuǎn)換為有功功率，因而系統(tǒng)效率得到了改善。如果沒有PFC校正電路，輸入電流會以窄脈寬高峰值脈沖形式輸入開關電源引起嚴重的諧波干擾成分。這些諧波組分不僅沒有向負載提供任何能量，而且還引起變壓器和其它設備發(fā)熱。功率因數(shù)校正電路分為有源和無源兩種類型。調(diào)頻廣播發(fā)射機的開關電源大都采用有源功率因數(shù)校正電路，它是由具有有源功率因數(shù)校正的AC/DC變換器和獨立DC/DC變換器兩大部分組成。AC/DC變換器主要包括：EMI濾波器、慢啟動電路、橋式整流、PFC控制器、功率驅(qū)動電路及變換器電路（由功率開關管MOSFET、儲能電感L、快速恢復整流二極管和濾波電容等組成），其電路框圖見圖1。

圖1AD/DC變換器電路

AC輸入經(jīng)過EMI濾波電路濾除差摸和共摸電磁干擾信號后，輸入至慢啟動電路，再經(jīng)延時后全壓加到橋式整流電路，輸出的直流電壓提供給功率場效應管MOSFET的漏極。PFC控制器是由8引腳的LT1249功率因數(shù)控制芯片和較少的外圍元件所構(gòu)成的電路。其第8引腳輸出開關頻率為100kHz的驅(qū)動信號，經(jīng)驅(qū)動電路加到MOSFET功率開關管的柵極，MOSFET變換器開始以一定的占空比進行通斷工作，并輸出所需求的直流電壓。凌力爾特公司生產(chǎn)的LT1249集成芯片內(nèi)置振蕩器、電流乘法器、電流放大器、誤差電壓放大器、電壓比較器及基準電壓源等單元。通過對設定的高頻率脈寬調(diào)制電流進行平均處理，LT1249可以實現(xiàn)盡可能低的電流失真，并且可以工作于連續(xù)和非連續(xù)的工作模式。另外，內(nèi)置電流乘法器對來自誤差電壓放大器的電流進行平方運算可以降低輕載時的AC增益，進而可保持較低的電流失真和較高的系統(tǒng)穩(wěn)定性。PFC控制器分別從橋式整流、變換器及它們之間傳感電阻提取感應信號實現(xiàn)多種保護功能，如峰值電流限制和過壓保護等。DC/DC變換器電路簡化框圖由圖2所示。

圖2DC/DC變換器電路

它主要由開關變壓器、MOSFET功率開關管、整流元件、傳感電路（包括電壓、電流和溫度取樣）、附屬電源、UC3843PWM控制器及相關的驅(qū)動電路組成。由前級輸入的直流電壓加到并聯(lián)的功率開關管MOSFET的漏極，其柵極輸入是由UC3843控制芯片內(nèi)設定頻率開關信號經(jīng)驅(qū)動電路提供的。通過開關變壓器升壓后，整流濾波得到所需的直流電壓。UC3843控制芯片是一種電流模式的PWM控制調(diào)整器。它具有優(yōu)化DC/DC變換器、低啟動電流、自動前饋補償、電流限制、低壓閉鎖、脈沖抑制、高電流驅(qū)動和高達500kHz的開關頻率等特性。從UC3843內(nèi)部電路分析，內(nèi)部參考信號與變壓器次級經(jīng)整流濾波后電壓取樣值在誤差放大器進行處理，處理后的誤差電壓與感應電阻形成的電壓輸入到PWM比較器中，其輸出與時鐘信號在觸發(fā)電路中進行波形處理，最后輸出頻率與時鐘頻率一致的開關頻率信號。

實際應用中相關問題的討論

開關電源在調(diào)頻廣播發(fā)射機使用過程中出現(xiàn)故障的機會大一些，原因是多方面的。發(fā)射機房的環(huán)境因素（如通風、溫度及濕度）、電源控制柜防雷問題、開關電源本身設計和器件問題、工作人員誤操作問題等都是產(chǎn)生故障的隱患。若想設備正常工作，除了掌握必備的專業(yè)知識，不斷積累經(jīng)驗也是必要的。通過對開關電源內(nèi)設的附屬保護電路的故障顯示觀察和分析往往可以將故障率降至最低。開關電源由于使用大容量的儲能電容器，在工作中產(chǎn)生較大的浪涌電流，使得開關管在交流電壓接近峰值時關斷。輸入交流電壓本身瞬間變化也會導致同樣的結(jié)果。因此在開關電源的實際電路中，常常使用一種負溫度特性的熱敏電阻串接在橋式整流塊前。當電源開關閉合時，熱敏電阻溫度低，呈高阻狀態(tài)，浪涌電流得到抑制。隨著電流流動熱敏電阻溫度升高，阻值下降至零，輸入電壓全壓加入負載。然而，這種基本的保護機制在實際使用中略顯不足。如果電源開關斷開幾秒鐘的時間又重新閉合，熱敏電阻沒有充分的時間冷卻，此時輸入幅值接近峰值的交流電壓，將產(chǎn)生比正常時更大的浪涌電流，既便是此電流在感應電阻上產(chǎn)生高于6V的電壓，由于LT1249芯片還沒加電，無法起到保護作用。這是導致功率開關管MOSFET擊穿短路損壞的直接原因。這一點在大連年初強風暴雨災害時引起多部調(diào)頻廣播發(fā)射機電源故障中得到證實。

壓敏電阻并聯(lián)在交流電路輸入的兩端同樣能夠吸收電浪涌。在環(huán)境溫度不變的條件下，壓敏電阻阻值隨施加的電壓增加而急劇減小。因此，它對吸收浪涌有優(yōu)越的功效。為了防止開合功放電源引起的浪涌電壓，采用壓敏電阻接在電源線相間，從而起到保護電源設備的作用。

接地線是最基本最簡單的安全措施。發(fā)射機的機柜、功放盒外殼、電源外殼、面板及門等均已相互連接，并連接到發(fā)射機的接地端，發(fā)射機安裝到位后，應將本機的接地端（位于發(fā)射機電源部分的底板上）彎角與機房地可靠地連接在一起，以避免由于漏電而發(fā)生不幸事件。同時，還要求將電路中要求接地的各點接地，從而保

結(jié)語

盡管開關電源有多種電路拓撲組合，因負載類型、功率要求、控制方式等不同場合，有不同的選擇，但開關電源中的PFC控制單元和PWM控制單元是核心，是調(diào)頻廣播發(fā)射機獲得高質(zhì)量信號傳輸與發(fā)射的重要保證。此外，在設備的使用過程中，應該充分了解設備工作狀態(tài)和故障現(xiàn)象，不斷地積累經(jīng)驗教訓，這樣有利于掌握開關電源的故障特點，提高調(diào)頻廣播發(fā)射機維護水平，保證設備處于正常的工作狀態(tài)。開關電源中開關管的功耗測量分析摘要:廣州致遠電子為ZDS2000系列4通道示波器,最新標配了強大的電源測量分析軟件!開關電源分析測量中,開關管部分是關鍵!如何使用示波器來配合軟件使用,進行開關電源的開關管損耗分析測量呢?從傳統(tǒng)的模擬型電源到高效的開關電源,電源的種類和大小千差萬別。它們都要面對復雜、動態(tài)的工作環(huán)境。設備負載和需求可能在瞬間發(fā)生很大變化。即使是日常使用的開關電源,也要能夠承受遠遠超過其平均工作電平的瞬間峰值。設計電源或系統(tǒng)中要使用電源的工程師需要了解在靜態(tài)條件以及最差條件下電源的工作情況。了解這些影響的一個關鍵參數(shù)是在開關過程中發(fā)生的功率損耗。理想情況下,開關器件打開(on和關閉(off是沒有損耗的。實際情況是:在從“off”狀態(tài)轉(zhuǎn)換到“on”狀態(tài)的過程中,電源會發(fā)生較高的功率損耗;而開關設備處于“on”或“off”狀態(tài)時的功率損耗較低,因為流過設備的電流或加在設備上的電壓相當小。過去,要描述電源的行為特征,就意味著要使用數(shù)字萬用表測量靜態(tài)電流和電壓,并用計算器或PC進行艱苦的計算。今天,大多數(shù)工程師轉(zhuǎn)而將示波器作為他們的首選電源測量平臺。現(xiàn)代示波器可以配備集成電源測量和分析軟件,簡化了設置,并使得動態(tài)測量更為容易。用戶可以定制關鍵參數(shù)、自動計算,并能在數(shù)秒鐘內(nèi)看到結(jié)果,而不只是原始數(shù)據(jù)。精確測量功率損耗的測試設置圖1是開關電源簡化的電路圖。由40kHz時鐘驅(qū)動的MOSFET控制著電流。圖1中的MOSFET沒有連接到AC市電接地或電路輸出接地上,因此使用示波器進行簡單的參考接地電壓測量有可能是行不通的,因為把探頭的地線連接到任何MOSFET端子上有可能會使通過示波器接地的該點短路。這時借助差分電壓探頭是個比較好的方案。圖1開關電源簡化的電路圖進行差分測量是測量MOSFET電壓波形的最佳途徑。通過差分測量,可以測量漏極到源極電壓(VDS,其可能會位于幾十伏到幾百伏的電壓頂部,具體取決于電源范圍。在開關電源中進行任何功率損耗測量前,非常重要的一點是同步電壓信號和電流信號,消除傳輸延遲,這一過程稱為“偏移校正”。傳統(tǒng)方法要求計算電壓信號和電流信號之間的偏移,然后使用示波器的偏移校正范圍手動調(diào)節(jié)偏移。但是,這種方法耗時非常長。通過使用配備偏移校正夾具和相關軟件可以非常簡便的進行校正操作。計算開關管上的開關功率損耗要計算開關管上的開關功率損耗,就必須要辨別開關管上的開關過程和導通過程。只有識別出具體的開關過程,才能準確的計算。一個典型的開關管開關波形如下圖2所示。圖2開關管開關時波形大部分功率和能量損耗出現(xiàn)在開關管開關過程,即開關管打開和關閉期間。切換過程中,開關管達到和退出飽和,并短暫地表現(xiàn)出線性特性。開關管導通時也會產(chǎn)生功率和能量損耗。此時,電壓為開關管最小飽和電壓,并產(chǎn)生電流。非導通狀態(tài)時的損耗通常微不足道,理論上可視為零。通過使用相關的軟件,配合示波器可以自動測量一個開關周期的損耗。如圖3所示。圖3軟件計算開關功耗在非導通狀態(tài),電流非常的小,幾乎接近于0。在導通狀態(tài),電壓非常小,由于示波器的垂直分辨率的原因,導致可能捕獲的到的信號不準確,因為非導通狀態(tài)下,電壓值可以為幾百伏,為了采集到這么高的電壓,垂直每格分辨率可能到幾十到幾百V/div,而此時導通狀態(tài)下,電壓可能就幾十毫伏。ZDS2000系列標配的電源分析軟件為您提供了一個有效的解決辦法,您可以把設備技術(shù)數(shù)據(jù)中的RDSON或VCEsat值輸入,如果被測電壓位于示波器的靈敏度范圍內(nèi),使用采集的數(shù)據(jù)進行計算,否則使用用戶輸入的數(shù)據(jù)來計算。廣州致遠電子充分站在您的角度,為了滿足您的需求,在ZDS2000系列所有的4通道示波器中都將標配開關電源有關分析測量的軟件!開