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开关电源模块并联供电系统报告

开关电源模块并联供电系统报告
开关电源模块并联供电系统报告

开关电源模块并联供电系统

摘要:针对大功率负载的情况,选用单台大功率电源有很多技术上的难题需要克服。本文介绍一种开关电源模块并联供电系统,其具有加大功率、自动均流、手控均流的功能。该供电系统由电压转换模块、DC/DC转换模块、单片机控制模块以及显示模块等组成。通过A/D对电路进行采样,使用单片机控制PWM占空比来改变DC/DC模块电压和电流,从而达到改变电源功率且对电流进行分配的功能,同时电路具有过流保护功能对系统进行保护。测试结果表明本系统满足设计要求且工作稳定。

关键词:DC/DC模块、PWM、A/D转换

Switching power supply modules in parallel power supply system ABSTRACT:If the choice of a single power supply there are many technical obstacles to overcome for high-power load.This paper introduces a switching power supply modules in parallel power supply system,which has increased power,auto control of shunt and hand control of shunt function.Its mainly by the voltage conversion module,DC/DC converter module,single-chip control module,display module and other components.By A/D sampling circuit,the single-chip control the PWM duty cycle what change DC/DC module voltage and current to achieve the change of current in electrical power and distribution,while over-current protection circuit to protect the system.Test results show that the system meets the design requirements and job stability. KEYWORDS:DC/DC module,PWM,A/D conversion

目录

1、引言 (1)

2、系统方案设计 (1)

2.1、系统方案设计 (1)

2.2单元模块方案设计 (2)

2.2.1、电压转换部分设计方案 (2)

2.2.2、显示部分设计方案 (2)

2.2.3、DC/DC模块设计方案 (3)

2.2.4、单片机控制模块 (3)

3、理论分析与计算 (4)

3.1、DC/DC变换器稳压模块 (4)

3.2、电流电压检测方法 (4)

3.2.1、电压检测方法 (4)

3.2.2、电流检测方法 (5)

3.3、均流方法 (5)

3.4、过流保护方法 (6)

4、电路设计 (6)

4.1、电压转换模块设计 (6)

4.2、DC/DC变换器模块电路设计 (7)

4.3、按键控制电路设计 (8)

4.4、显示电路设计 (8)

5、软件设计 (9)

5.1系统软件介绍 (9)

5.2程序流程图 (9)

6、测试结果与分析 (9)

6.1测试环境 (9)

6.2测试仪器 (10)

6.3测试方法 (10)

6.4测试数据 (10)

6.4.1DC/DC变换器模块测试数据 (10)

6.4.2过载保护模块测试数据 (10)

6.4.3放大器模块测试数据 (11)

6.4.4电流比例调节数据测试 (11)

7、设计完成情况 (11)

8、总结 (11)

9、参考文献 (12)

附录 (13)

整体电路图 (13)

软件程序代码清单 (14)

1、引言

对于大功率负载的要求,可以由单台的大功率电源来提供或者由多台开关电源并联来提供。但是单台的大功率电源在设计和制造中存在很大的困难,成本也不合算,可靠性和稳定性也难以保障。多台开关电源的并联系统能很好的克服这些缺点,并具有单台电源所不具备的优点。多台开关电源的并联系统的输出功率具有可扩展性。而且开关电源以其效率高,体积小,重量轻等显著特点,世界各国都已广泛应用。特别是对开关电源模块并联供电系统的研究和开发已成为当今电力电子学的主要研究内容,其中开关电源模块并联均流技术是实现大功率电源系统的关键技术。本文综合探讨了开关电源并联供电运行中的自动均流技术,并且开发自主调节电流分配比例功能。可以解决普通电源在某些领域解决不了的问题,具有很强的市场竞争力。

2、系统方案设计

2.1、系统方案设计

方案一、通过24V电源给单片机和两个并联DC/DC模块供电,并通过一个单片机分析反馈回来的数据,进而控制PWM占空比来改变DC/DC模块相应数据。

系统结构图如图3所示:

图2-1方案一系统结构图

方案二、通过24V电源给单片机和两个并联DC/DC模块供电,并通过两个单片机分析反馈回来的数据,分别控制PWM占空比来改变两个DC/DC模块相应数据。

系统结构图如图2所示:

图2-2方案二系统结构图

通过讨论得出一个单片机时要求两个模块要并联共地,干扰较大,用两个单片机分别控制两个独立模块,消除模块间的相互干扰,故选用方案二。其单个模块电路设计框图如下所示

图2-3单个模块电路设计框图

2.2单元模块方案设计

2.2.1、电压转换部分设计方案

方案一、通过分压电路将24V电压降到5V电压,例如串联两个电阻,两个电路的阻值比例和电压转换比例相等,这样就可以得到任意想得到的电压。

方案二、使用7805稳压芯片,将24V电压转换成5V稳定电压。

比较上述两种方案,由于7805便捷性、集成化高、性能稳定以及转换效率高等优点,本方案选择方案二。

2.2.2、显示部分设计方案

方案一:采用八位共阴极LED数码管进行显示,利用单片机串行口的移位寄存器工作方式,外接MAX7219串行输入共阴极显示驱动器,每片可驱动8个LED数码管。

方案二:采用点阵字符型LCD液晶显示,可以显示数字与阿拉伯字母等字符,随着半导体技术的发展,LCD的液晶显示越来越广泛的应用于各种显示场合。

比较这两种方案,数码管显示驱动简单,但显示信息量少,功耗大;利用液晶显示可以工作在低电压、低功耗下,显示界面友好、内容丰富,综合考虑,选用LCD来实现显示功能。

2.2.3、DC/DC模块设计方案

方案一、Buck/Boost变换器:也称升降压式变换器,是一种输出电压既可低于也可高于输入电压的单管不隔离直流变换器,但其输出电压的极性与输入电压相反。Buck/Boost变换器可看做是Buck变换器和Boost变换器串联而成,合并了开关管。

方案二、采用Buck变换器,也称降压式变换器,是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。

由于本设计要求降压,故只需要选用方案一,无需选用方案二。

2.2.4、单片机控制模块

方案一、采用市面上应用比较广泛的51单片机,利用硬件扩展,实现AD转换和PWM控制,利用其8个AD转换对两个DC/DC模块的电路进行数据采集,反馈给单片机后分析比较,再根据设计要求改变PWM占空比,同时设置4个按键通过程序达到控制电流分配比例的要求。

方案二、采用飞思卡尔单片机MC9S12XS128-80PIN芯片,利用其8个AD转换对两个DC/DC 模块的电路进行数据采集,反馈给单片机后分析比较,再根据设计要求改变PWM占空比,同时设置4个按键通过程序达到控制电流分配比例的要求。

综合上述两种方案,方案一硬件扩展比较复杂,考虑到集成化、便携性以及速度等性能,和51相比我们选用的是MC9S12XS128微控制器,它是飞思卡尔公司M68HC12系列16位单片机中的一种,其内部结构主要有单片机基本部分和CAN功能块部分组成,基本结构包括:中央处理器单元HCS12(CPU)、2个异步串行通信口SCI、2个同步串行通信口SPI,8通道输入捕捉/输出比较定时器,1个8通道脉宽调制模块以及49个独立数字I/O口(其中20个具有外部中断及唤醒功能),在片内还拥有128KB的Flash ROM,8KB的RAM和2KB的EEPROM,CAN功能块包括两个兼容CAN2.0A/B协议的msCAN控制器组成,其中包含8个A/D转换口,电路中测得的电压和电流信号通过A/D转换后经过算法分析后控制PWM输出,使相应的电压值和电流得以改变。由于该MCU具有我们所做设计的全部端口,所以能够很方便的进行相应的控制和调试,并且具有很快的运行速度。故本系统采用方案二

3、理论分析与计算

3.1、DC/DC 变换器稳压模块

Buck 变换器:也称降压式变换器,是一种输出电压小于输入电压的单管不隔离直流变换器。

图3-1DCDC 降压电路简图

图中,Q 为开关管,其驱动电压为PWM(Pulse width modulation 脉宽调制)信号,信号周期为Ts,则信号频率为f=1/Ts,导通时间为Ton,关断时间为Toff,则周期Ts=Ton+Toff,占空比D=Ton/Ts。

BUCK 型DC/DC 只能降压,

其理论降压公式:Vo=Vi*D (本公式是理想状态下输入输出关系,实际电路达不到严格的线性关系),D 为充电占空比,既单片机产生PWM 的占空比。通过本式可以看出输出电压和PWM 占空比成线性关系,通过改变PWM 占空比就可以达到改变电压的效果。

3.2、电流电压检测方法3.2.1、电压检测方法

系统通过对需要测试的位置加入测试电路(如图所示),将电压经过AD 转换采集转

换再输入单片机计算得到需要测试的电压数据。如图所示

图3-2电压检测电路简图

图中待测点电压U 经过加入的测试电路输入到AD1转换器的电压U 0是2

12R U

R R +,经过单

片机程序处理计算完全可以得到待测电压

12

2

R R U U R +=

3.2.2、电流检测方法

本系统对待测点电压通过放大器放大,再经过AD 转换采集,再输入单片机计算得

到需要测试的电压数据。如图所示

图3-3电流检测电路简图

图中所示电阻R 11左侧电压U 1和右侧电压U 2都是按照上面测试方法得到,经过经过差分放大A/D2采集到的电压4(3)U A U U =?,在R 8=R 11,R 9=R 12的情况下再由上面电压算法可得R 11

电流

11112

431012

()

R R I U U R R +=?。

3.3、均流方法

传统的均流方法是平均值均流,既每个并联模块的电流放大器输出端接一个相同的电阻到一条公共母线上,形成平均值母线。当某模块电压比母线电压高时,输出电压下降,反之亦然。

而在本系统中若使用传统方法不能满足设计要求,故本系统使用主从法,适用于电流型控制的并联开关电源系统中。这种均流系统中有电压控制和电流控制,形成双闭环控制系统。实时对电压和电流进行监控调节。

本系统式通过单片机上的AD 转换对需要检测的电压和电流进行采集,然后根据设计要求

需要负载电压稳在8V 且两个模块的分电流控制在一定比例,故根据这两个要求设计单片机算法分别控制PWM 来调节来改变电流电压达到要求为止。

3.4、过流保护方法

本系统通过电流和电压的关系,通过计算得到过载电流对应的电压,再通过电压比较器以及电子开关来实现对电路的保护功能。如图所示

图3-4过流保护模块电路图

图中若U -in A 大于比较电压U -in B(该电压可以通过电位器调节)时,电压比较器输出高电平则三极管Q 1截止,PMOS 管Q 3的U GS 达到导通条件,PMOS 管处于导通状态,电路正常工作;否则,电压比较器输出低电平则三极管Q 1导通,PMOS 管Q 3的U GS 达不到导通条件,PMOS 管截止切断电源,从而达到保护电路的作用。4、电路设计

4.1、电压转换模块设计

图4-1电压转换电路设计图1

由于实验要求供电电压24V,但单片机等主控芯片电压为5V,故采用稳压芯片7805将电压稳在5V。

图4-2电压转换电路设计图2

由于本系统要使用液晶显示,其驱动电压为3V,故用LDO线性稳压器完成5V-3V的转换。

4.2、DC/DC变换器模块电路设计

图4-3DC/DC变换器模块电路设计图

如图所示,电路的过载保护部分、电流电压测试电路以及放大部分上面已经介绍,除此之

外本电路在Buck变换器部分加入下拉电容,对一些频率的干扰进行过滤;

4.3、按键控制电路设计

图4-4按键控制电路设计图

本模块设计四个按键,分别是模式选择按键KEY Model、确定按键KEY OK、加按键KEY+和减按键KEY-,左边四个电压信号接入单片机,当无按键按下时输入单片机的是高电平,单片机不做任何动作;当按键按下时,例如模式按键按下时,KEY Model是低电平,单片机进入改变模式程序对模式进行改变。

4.4、显示电路设计

图4-5显示电路设计图

本模块首先通过LDO将5V电压稳在3V给LCD供电,然后LCD的2、3、5管脚接入单片

机,通过单片机控制显示。

5、软件设计

5.1系统软件介绍

软件部分采用模块化程序设计的方法,由主控制程序、液晶显示部分子程序、键盘服务子程序等组成。在保持总电流不变按对应比例分流的情况下,根据原理分析中提到的算法计算所需电流并以同一个变化量对两个分电流进行增加和减小,使其达到期望的比例值。

5.2程序流程图

下图是单一电源模块自动分流的程序流程图。

图5-1自动分流程序流程图

6、测试结果与分析

6.1测试环境

时间:2011年9月3日

温度:27C0

6.2测试仪器

(1)FLUKE17B多功能数字万用表

(2)数字示波器DS1052E

(3)思卡尔单片机MC9S12XS128-80PIN和BDM

(4)任意波形发生器DG1012

(5)数字电源GPS-4303C

6.3测试方法

硬件模块测试:系统本身由三个主要硬件模块构成,所以分三部分进行调试,首先对DC/DC变换器模块进行测试,利用波形发生器产生方波,改变其占空比观察输出电压变化;然后对过载保护模块进行测试,通过改变滑动变阻器阻值改变比较电压,再给电路输入相应电压值观察发光二极管以及电路电压输出情况;最后对电路放大部分电路进行检测,对其输入小电压,观察输出情况;而剩下的按键电路可以结合软件测试,稳压电路直接用万用表观察输出电压是否稳定即可。

软件模块测试:采用自下而上的调试方式,先进行模块测试程序的调试,待全部通过之后将所有的软件程序串接起来并结合硬件电路进行整体调试。

6.4测试数据

6.4.1DC/DC变换器模块测试数据

单个DC/DC模块在加入30欧姆的负载情况下分别选用不同占空比的波形输入,其他指标不变既频率(50KHZ)、峰值电压(Vh=5V)、谷值电压(Vl=0V)不变,并对每个波形输入加入不同输入电压观察输出电压。

占空比D(%)输入电压Vin(V)输出电压Vo(V)

2024 2.031

30247.371

502414.73

702417.713

802419.040

表6-1DC/DC变换器模块测试数据表

6.4.2过载保护模块测试数据

在相同环境下,占空比一定时(取30%),其输入电压一定,调节保护电路的电位器VR1

改变过载保护电压,观察发光二极管状态以及输出电压。

占空比D (%)过载电

压(V)

输入电

压(V)

比较器输出

电压(V)

输出电压

(V)

发光二极

管状态状态

303.61

0.01

22.3113.16不发光正常工作0.000.000.00发光过载保护

表6-2过载保护模块测试数据表

6.4.3放大器模块测试数据

占空比D(%)输入电压(V)输出电压(V)放大倍数

200.0190.21011.052

300.0690.76711.116

500.166 1.84211.096

700.187 2.08511.150

800.196 2.14010.918

表6-3放大器模块测试数据表

6.4.4电流比例调节数据测试

(1)自动比例调节数据

总电流Io分电流I1分电流I1负载电压

1.023A0.5040.5198.035

1.532A 1.0260.5067.943

表6-4自动比例调节数据表

7、设计完成情况

设计要求基本部分发挥部分完成情况

直流电压输出8.0±0.4V—完成系统效率>60%>>60%基本部分完成电流误差5%以内2%以内基本部分完成过载保护— 4.5±0.2A基本部分完成电流比例调节自动分配比例手动设置比例基本部分完成

表7-1设计完成情况

8、总结

由于系统架构设计合理,功能电路实现较好,系统性能优良、稳定,较好地达到了题目要求的各项指标。

9、参考文献

[1]童诗白.模拟电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,2006

[2]潘永雄,沙河.电子线路CAD实用教程[M].西安:西安电子科技大学出版社,2007

[4]阎石.数字电子技术基础[M].北京:高等教育出版社,1998

附录

整体电路图

软件程序代码

#include

#include

#include

#include

#include

#pragma LINK_INFO DERIVATIVE"mc9s12xs128"

float ad[8]={0,0,0,0,0,0,0,0};

float p=1,P=1,ll=0.02,ppp=10.6,r1=0.16,mm=0,jjj=0.6,N=0;

float i1=0,i2=0,u1=0,u2=0,i=0,u=0,r=0,u3=0,i10=0,i0=0;

float uc=0,uin=0,ur=0,ud=0.4,rl=0;

int PJ7=1,PJ6=1,PM4=1,PM2=1,Set_flag=0,jj_flag=0;

int add_n=0,sub_n=0;

int as=120,n=0,a=0,b=0,c=0,d=0,e=0,f=0,g=0,h=0;

int data[7]={0,0,0,0,0,0,0};

int PP,pp;

int k=0,jj=0;

long AD_TEMP0=0;

long AD_TEMP1=0;

long AD_TEMP2=0;

long AD_TEMP3=0;

long AD_TEMP4=0;

long AD_TEMP5=0;

#define CMDOFF0//控制器掉电(控制字)

#define CMDON1//控制器上电(控制字)

#define CMDLCDOFF2//控制器液晶关闭(控制字)

#define CMDLCDON3//控制器液晶显示(控制字)

#define CMDB3C40x29//控制器液晶模式设置(控制字)

#define CMDTONEOFF8//BUZZER OFF

#define CMDTONEON9//BUZZER ON

//显示字符

unsigned char const Seg_Tab[22]={0xAF,0xA0,0xCB,0xE9,0xE4,0x6D,0x6F,0xA8,

/*01234567display content*/

/*01234567display code*/

0xEF,0xED,0xEE,0x67,0x0F,0xE3,0x4F,0x4E,

/*89A B C D E F*/

/*89101112131415*/

0x00,0x40,0xCE,0x42,0x07,0x23};

/*-P r L u*/

/*161718192021*/

/*BGCHAFED*/

//引脚定义

#define LCD_CS PTS_PTS1

#define LCD_CLK PTS_PTS3

#define LCD_DATA PTS_PTS2

//显示缓冲

unsigned char Seg_Buf[7];

void Delay(unsigned int cnt)

{

while(--cnt);

}

void Write_Bit(char out_bit)

{

if(out_bit&0x01)

LCD_DATA=1;

else

LCD_DATA=0;

Delay(100);

LCD_CLK=1;

Delay(100);

LCD_CLK=0;

Delay(100);

LCD_CLK=1;

}

//写命令

void LCDWriteCmd(unsigned char cmd) {

unsigned char i;

LCD_CS=1;//reset address pointer

Delay(100);

LCD_CS=0;

Delay(100);

Write_Bit(1);//write command100

Write_Bit(0);

Write_Bit(0);

for(i=0;i<9;i++)

{

if((cmd&0x80)==0x80)

Write_Bit(1);

else

Write_Bit(0);

cmd<<=1;

}

LCD_DATA=1;//reset pin

LCD_CS=1;

}

//写显示数据

void LCDWrite(void)

{

unsigned char temp_Data;

unsigned char i,j;

LCD_CS=1;//reset address pointer

Delay(100);

LCD_CS=0;

Delay(100);

Write_Bit(1);//write command101

Write_Bit(0);

Write_Bit(1);

for(i=0;i<6;i++)

Write_Bit(0);////write start address0x00

for(j=0;j<7;j++)

{temp_Data=Seg_Buf[j];

for(i=0;i<8;i++)

{

if((temp_Data&0x01)==0x01)

Write_Bit(1);

else

Write_Bit(0);

temp_Data>>=1;

}

}

LCD_DATA=1;//reset pin

LCD_CS=1;

}

//关显示

void ShutDis(void)

{

LCDWriteCmd(CMDTONEOFF);

LCDWriteCmd(CMDLCDOFF);

LCDWriteCmd(CMDOFF);

}

void LCD_init(void)

{

uchar i;

LCDWriteCmd(CMDLCDOFF);

LCDWriteCmd(CMDOFF);

LCDWriteCmd(CMDON);

LCDWriteCmd(CMDLCDON);

LCDWriteCmd(CMDB3C4);

for(i=0;i<7;i++)

Seg_Buf[i]=Seg_Tab[16];

LCDWrite();

}

/////////////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////////////////

/*PPL*/

////////////////////////////////////////////////////////////////

void PLL_Init(){

CLKSEL=0x00;//disengage PLL to system

PLLCTL_PLLON=1;//turn on PLL

REFDV=0x81;//锁相环时钟PLLCLK=2*OSCCLK*(SYNR+1)/(REFDV+1)=80MHZ SYNR=0x44;

POSTDIV=0;//fBUS=fPLL/2=40MHZ

while(!(CRGFLG&0x08));//when pll is steady,then use it;

CLKSEL_PLLSEL=1;//engage PLL to system

}

//////////////////////////////PWM//////////////////////////////////

void PWM_Init()

{

PWME=0x00;

PWMCTL=0x70;

PWMPOL=0xff;//开始输出极性为正

PWMCAE=0x00;//左对齐输出

PWMCLK=0x00;//Clock A B

PWMPRCLK=0x00;//ClockB=40MHZ ClockA=40MHZ

PWMPER01=800;//50KHz f=ClockA/PWMPER01;

PWMDTY01=160;

PWMPER23=800;//50KHz f=ClockB/PWMPER23;

PWMDTY23=0;////正极性,PWMDTY/PWMPER=占空比

PWME=0xff;//输出使能

}

////////////////////////////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////////////////

/*AD*/

////////////////////////////////////////////////////////////////

void ATD0_Init(void)

{

//ATD0CTL0=0x00;

ATD0CTL1=0x40;//12位精度,采样前不放电

ATD0CTL2=0x40;/*forbid intterupt,使能AD,清除标志*///联合ATDCTL5--SCAN=1 ATD0CTL3=0xc0;/*队列长度为8,依次存入结果寄存器,继续转换*/

ATD0CTL4=0x09;/*fATD=fBUS/2X(PRS+1)=0.5us,//0xc9//20个时钟周期=17us,7个通道=119us */

//16组数据=19.04ms//0x09//4个时钟周期=9us7个通道=63us30组数据=18.9ms

ATD0CTL5=0x30;/*多通道,连续,从AD0开始转换*/

ATD0DIEN=0x00;//禁止数字输入

}

////////////////////////////////////////////////////////////////

/*PA&ECT*/

////////////////////////////////////////////////////////////////

void PACN_Init(void)

{

PACTL_PAEN=0;

PACNT=0;

PACTL_PAEN=1;//启动脉冲累加器A

PACTL_PAMOD=0;//事件计数方式

PACTL_PEDGE=1;//PT7引脚上的出现上升沿时脉冲累加器计数器加1

PPST=0X0FF;

PERT=0X00;//电平拉高防止干扰

}

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

/////////////////////////PIT//////////////////////////////////////////

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void Pit0_Init(void)

{

开关电源模块并联供电系统设计报告

开关电源模块并联供电系统(A题) 摘要: 本系统给出了以分立元件构成的DC/DC变换模块为核心的开关电源,并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。系统采用 STC89C52单片机进行监控,并用高精度的德州仪器芯片TLC5615IP和TLC2543CN进行数模、模数转换,实现电流的实时测量、人机交互、电流比例设定、输出电流显示、过流保护及自动恢复功能。经测试,系统较好地完成了基本部分和发挥部分的要求,工作稳定,用户界友好。 关键词:分立元件;DC/DC变换模块;开关电源;并联;德州仪器芯片

1 方案比较与论证 1.1 DC/DC变换电路的选择 方案一:由LM2576开关型降压稳压器构成 LM2576系列的稳压器是单片集成电路,能提供降压开关稳压器(buck)的各种功能,能驱动3A的负载,有优异的线性和负载调整能力,使用该器件构成的DC/DC变换电路的设计思想如下: 图1.1(a) 由LM2576构成的DC/DC变换电路 该稳压器内部含有频率补偿器和一个固定频率振荡器,将外部元件的数目减到最少,使用简单,但由于集成电路工艺制造的元器件,各元器件参数的据对精度不是很高,而且受温度的影响也比较大,因此我们放弃这种方案。 方案二: 由分立元件构成 本电路是自己设计的,由施密特触发器74HC14、运算放大器LM324、三极管、二极管、电阻、电容以及电感等器件组成的核心电路,提供了自由调整的余地,另外为了不致过载、过流、过热等损坏元件,需要加以复杂的保护电路。下图为DC/DC 主回路的拓扑结构: 图1.1(b) 由分立元件构成构成的DC/DC变换电路 由于由分立元件构成的DC/DC变换电路,电路选择得好,参数选择恰当,元件性能就很优良,设计和调试的好,则性能也很优良。因此本系统选择方案二。 1.2 控制方法及实现方案

工厂供电实验报告

实验报告 实验课程工厂供电 学生姓名:贺俊晨 学号:6100312294 专业班级:自动化122班 2014年12月19日

目录 实验1:工厂供电一次二次部分 实验2:电磁型电流继电器和电压继电器实验

工厂供电一次及二次控制实验 一、实验目的 通过电气一次及二次控制实验,达到加深对工厂电气设备的感性认识,熟悉工厂供电设备构成和运行方式。 通过电器二次控制实验,达到加深对工厂电器设备的感性认识,熟悉工厂供电设备构成及其运行方式。 二、实验的基本原理 根据实际的高压开关柜和利用所学的工厂供电知识,结合主接线电气知识及工厂一次设备的构成,完成工厂供电系统的一次接线图。 高压开关柜是以断路器为主的电气设备。它是生产厂家根据电气一次主接线图的要求,将有关的高低压电器(包括控制电器、保护电器、测量电器)以及母线、载流导体、绝缘子等装配在封闭的或敞开的金属柜体内,作为电力系统中接受和分配电能的装置。按断路器安装方式可分为移动式(手车式)和固定式;按安装地点可分为户内式和户外式;按柜体结构可分为金属封闭铠装式、金属封闭间隔式、金属封闭箱式和敞开式开关柜。常见的高压开关柜产品有KYN28A12、XGN37-12、XGN2-12及GG1A-12等。 高压开关柜的主要组成为进线柜、计量柜、过线柜及变压器控制保护2B等装置。其中进线柜是高压室的电源线,主要由断路器、隔离开关和电流互感器组成。计量柜是电能计量柜(箱)的简称,是对计费电力用户用电计量和管理的专用柜,可分为整体式电能计量柜和分体式电能计量柜,主要由熔断器、电流互感器、电压互感器和断路器组成。过线柜是连接电源线与用户的通道。 避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时,避雷器首先放电,并将雷电流经过良导体安全的引入大地,利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下,使电气设备受到保护。其能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量,保护电工设备免受瞬时过电压危害,又能截断续流,不致引起系统接地短路。 三、主要仪器设备及耗材 主要设备:高压开关柜

最新a-开关电源模块并联供电系统(a题汇总

A-开关电源模块并联供电系统(A题)

2011年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 (1)2011 年 8 月 31 日 8:00 竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题; 高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题,也可以选择【本科组】题目。(2)参赛队认真填写《登记表》内容,填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。 (3)参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生,应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件(如学生证)随时备查。 (4)每队严格限制 3 人,开赛后不得中途更换队员。 (5)参赛队必须在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作,不得以任何方式与他人交流,包括教师在内的非参赛队员必须迴避,对违纪参赛队取消评审资格。 (6)2011 年 9 月 3 日 20:00 竞赛结束,上交设计报告、制作实物及《登记表》,由专人封存。 开关电源模块并联供电系统(A题) 【本科组】 一、任务 设计并制作一个由两个额定输出功率均为 16W的 8V DC/DC模块构成的并联供电系统(见图 1)。 + I IN DC/DC 模块 1 I1 I O + U IN=24V 负载 电阻U O=8.0V - DC/DC 模块 2 I2 - 图 1两个 DC/DC模块并联供电系统主电路示意图 二、要求 1.基本要求 (1)调整负载电阻至额定输出功率工作状态,供电系统的直流输出电压U O=8.0±0.4V。 (2)额定输出功率工作状态下,供电系统的效率不低于 60% 。 (3)调整负载电阻,保持输出电压 U O=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和 I O =1.0A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于 5%。 (4)调整负载电阻,保持输出电压 U O=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之

开关电源并联供电系统(很全版本)

课程设计Ⅱ 题目开关电源模块并联供电系统学生姓名学号 所在院(系)物电学院 专业班级电信081班 指导教师刘东 完成地点陕西理工学院 2011年 11月28日

开关电源模块并联供电系统 康恺 (陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业08级1班,陕西汉中 723001) 指导老师:刘东 【摘要】:开关电源模块供电系统由并联稳压电源和检测控制系统组成。稳压电源使用电压调节器LM2596实现降压,监测控制电路采用AT89C51单片机作为控制核心,采集两路电流信号,通过算法分配误差值,修正每一路的电流大小,并显示电流的相对误差。系统的负载电流超过设定值时,启动保护电路切断电源并延时一定时间后自动恢复供电。经测试,供电系统能够较好的实现两路电流分配,效率可以达到70%以上,每路电流的相对误差3%左右。 【关键词】:LM2596;开关电源;并联均流 Switching Power Supply Module Parallel Power Supply System kangkai (Grade08,Class1,Majiothe physics electronic information science ,Dept, Shannxi University of the Technology,Hanzhong,723001,Shannxi) Instructor: Liu don Abstract: Switching power supply module power supply system was composed of Shunt regulated power supply and control system testing. Power supply used LM2596 regulator to achieve step-down voltage. Monitoring and control circuit based on AT89C51 microcontroller collected two current signals, the error value was assigned by the algorithm, the amendment of the current size of each road, and displays the current relative error. System load current exceeds the set value, the start delay protection circuit cut off power and restore power automatically after a certain time. Tested, the power supply system can achieve a better distribution of two current efficiency can reach 70% or more, each current relative error 3%. Key words: LM2596; switch power; power supply in parallel

工厂供电实验报告

南昌大学实验报告 学生姓名:学号:专业班级: 实验类型:□验证□综合□设计□创新实验日期:2014、10、18 实验成绩:工厂供电一次控制实验 一、实验项目名称 工厂供电一次控制实验 二、实验目的 通过电气一次及二次控制实验,达到加深对工厂电气设备的感性认识,熟悉工厂供电设备构成和运行方式。 三、实验基本原理 根据实际的高压开关柜和利用所学的工厂供电知识,结合主接线电气知识及工厂一次设备的构成,完成工厂供电系统的一次接线图。高压开关柜是一种高压成套设备,按一定的线路方案将有关一、二次设备组装在柜内,安装在高压配电室内,高压开关柜是指用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用,高压开关柜按作电压等级在3.6kV~550kV的电器产品。开关柜具有架空进出线、电缆进出线、母线联络等功能。主要适用于发电厂、变电站、石油化工、冶金轧钢、轻工纺织、厂矿企业和住宅小区、高层建筑等各种不同场。高压开关柜由柜体和断路器二大部分组成,柜体由壳体、电器元件(包括绝缘件)、各种机构、二次端子及连线等组成。按断路器安装方式可分为移动式(手车式)和固定式;按安装地点可分为户内式和户外式;按柜体结构可分为金属封闭铠装式、金属

封闭间隔式、金属封闭箱式和敞开式开关柜。常见的高压开关柜产品有KYN28A12、XGN37-12、XGN2-12及GG1A-12等。 高压开关柜的主要组成为进线柜、计量柜、过线柜及变压器控制保护2B等装置。其中进线柜是高压室的电源线,主要由断路器、隔离开关和电流互感器组成。计量柜是电能计量柜(箱)的简称,是对计费电力用户用电计量和管理的专用柜,可分为整体式电能计量柜和分体式电能计量柜,主要由熔断器、电流互感器、电压互感器和断路器组成。过线柜是连接电源线与用户的通道。 避雷器是变电站保护设备免遭雷电冲击波袭击的设备。当沿线路传入变电站的雷电冲击波超过避雷器保护水平时,避雷器首先放电,并将雷电流经过良导体安全的引入大地,利用接地装置使雷电压幅值限制在被保护设备雷电冲击水平以下,使电气设备受到保护。其能释放雷电或兼能释放电力系统操作过电压能量,保护电工设备免受瞬时过电压危害,又能截断续流,不致引起系统接地短路。 避雷器有保护间隙、管型避雷器、阀型避雷器(有普通阀型避雷器FS、FZ型和瓷吹阀型避雷器FCD)、氧化锌避雷器,目前主要采用氧化锌避雷器。 四、主要仪器设备及耗材 主要设备:高压开关柜 耗材:开关、导线、接插件、保险丝、继电器等。 五、实验步骤

XXXX年全国大学生电子设计大赛A开关电源模块并联供电系统

2011年全国大学生电子设计竞赛陕西赛区 竞赛设计报告封面 作品编号: (由组委会填写) 作品编号: (由组委会填写) 说明 1.为保证本次竞赛评选的公平、公正,将对竞赛设计报告采用二次编码; 2.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订; 3.“作品编号”由组委会统一编制,参赛学校请勿填写; 4.“参赛队编号”由参赛学校编写,其中“学校编号”应按照巡视员提供的组 委会印制编号填写,“组(队)编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排,“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写,例如:“0105B”或“3367F”。 5.本页允许各参赛学校复印。

开关电源模块并联供电系统 设计与总结报告 摘要:本设计是针对2011年全国电子设计大赛A题,电路的设计是基于BUCK 拓扑的开关稳压电路的拓扑结构,以美国NSC的LM2576为功率输出核心,提出一种基于并联Buck变换器的自主均流控制方法,该方法基于并联Buck变换器状态方程,设计了由控制电路、保护电路和驱动电路组成的自主均流的开关电源模块并联供电系统 关键词:并联型自主均流控制

方案一:隔离式DC/DC转换器,通常采用变压器来实现,由于变压器具有变压的功能,所以有利于扩大转换器的输出应用范围,也便于实现不同电压的多路输出,或相同电压的多种输出;并有效地实现实现输出与输入电气隔离,但对变压器的要求较高。 方案二:非隔离式DC/DC转换器。 由于变压器存在漏磁和损耗,会造成效率低下,故采用非隔离型,题目要求是将24V直流电压转换为8V,为降压电路,因此buck型非隔离式DC-DC转换器。 (4)控制方法 方案一:电压型控制方法,开关变换器输出的电压VEB与参考电压比较并放大,得到误差信号VE,VE又与PMW比较器和锯齿波信号相比较,从而输出一系列脉冲,这些脉冲的宽度随误差信号VE的变化而变化。此方法夫人单环回路容易设计和分析,锯齿波幅度比较大,抗干扰能力比较强,但输入或输出的变化只能在输出改变时才能控制并反馈进行修正,响应速度慢,电压型控制对负载电流没有限制,因而需要额外电路限制输出电流。 方案二:电流型控制方法,实在传统的电压型控制基础上,增加了一个内环(电流反馈环),使其成为一个双环路控制系统。此电路中回路稳定性好,负载响应快,具有过流保护和可并联性。双反馈回路使得电路分析变得比较复杂,由于控制回路需要电感电流控制信息,控制电路的存在增加了整个变换器设计的复杂性,同时也会影响变换器的效应。 综合以上分析,本系统采用电流型控制电路。 (5)电源电路 由于提供24V直流电,采用78XX系列稳压以及LM1117逐级降压为MSP430提供3.3V供电电压。采用ICL766产生负极性的电压供给仪表放大器AD620.。 二.理论分析 1 DC-DC变换器稳压方法 利用无源磁性元件和电容电路元件的能量存储特性,从输入电压获取分离的能量,暂时地把能量以磁场形式存储在电感器中,或以电场形式存储在电容器中,然后将能量转换到负载,实现DC-DC转换。其中采用PWM技术,从输入电源提取能量随脉宽变化,在一个固定周期内实现平均能量转换。最终达到将固定的直流电压变换成可变的直流电压。 2 电流电压的检测 使用与电感串联电阻来检测电流,控制信号和补偿斜坡通过比较器与误差放大器的输出进行比较,从而进行脉宽调制。 3 均流的方法 在两个并联的模块中,以输出最大电流的模块为主模块,其余为从模块,利用二

最新开关稳压电源并联供电系统

开关稳压电源并联供 电系统

开关电源模块并联供电系统(A题)设计报告 摘要:此开关电源模块并联供电系统采用MC34063为主控制器,构成输出电压可调的DC-DC变换器。由MC34063构成DC-DC模块, 由MC34063与外部功率开关构成它激式单管降压型DC-DC变换器 应用电路。经过滤分流控制电路额定输出电压值。

一、方案设计与论证 方案1:主模块采用自激型推挽式直流变换器,调整初、次级线圈绕组,从而得到要求输出电压值。 方案2:由MC34063构成DC-DC模块,由MC34063与外部功率开关构成它激式单管降压型DC-DC变换器应用电路。 论证:理想状态方案1 在低输出电压情况下转换效率较低,而且电路易产生不平衡。 选用方案2可以通过两个外部电阻组成分压器来调节,输出电压由2%精度。MC34063内部的输出级含有一个中功率的开关管,所 以不需要外加功率管就能直接构成中功率的DC-DC变换器。大大简 化电路的设计。

选定:方案2 二、电路设计 1. DC-DC单元电路设计 如图,R6为采样电阻,参考电压为1.25V。要使输出电压为8V,只需满足1.25/(8-1.25)=R6/R5. 2.过流、和分设计

在输出端回路上串联一个0.1欧姆的电阻,用放大器采集其对地电压,单电流等于1.5A时,采样电阻上的电压为0. 0.15V,放大到放大到74573的高电平后输出高电平,控制模块2分流电路上的开关管,从而起到分流作用。当0.1欧姆上电阻上的电流为4.5A时。压降为0.45V,放大为高电平后接到反相器7404上使其输出低电平,后控制快关管关闭,当电流低于405A时,反相器输出高电平,电路自动恢复工作状态,从而起到过载保护作。 三、测试方法与测试结果 对模块一和模块二进行电压测试,两模块输出点压为8.0+-0.1, 四、讨论 通过使用MC34063,充分了解其性能及特性,利用其构成的主控制电路可很好地完成任务的基本要求。在电路设计、制作过程中也产生诸

开关电源并联供电

题目: 开关电源模块并联供电系统

目录 摘要: (1) 一、系统方案 1.DC/DC模块主电路 (2) 2.开关管驱动电路 (2) 3.辅助电源电路 (2) 4.系统总体方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.DC/DC变换器稳压方法 (3) 2.电流、电压检测 (5) 3.均流方法 (6) 4.过流保护 (6) 三、硬件电路与软件设计 (6) 1.硬件电路设计 (6) 2.软件设计 (7) 四、测试条件与结果 (9) 1.测试仪器设备 (9) 2.基本要求测试数据 (9) 3.发挥部分测试数据 (10) 4、结果分析 (11) 五、参考文献 (11)

开关电源模块并联供电系统 摘要:本设计以Atmage16L-8PU单片机为控制器,由DC/DC模块电路、开关管驱动电路、辅助电源电路、电流采样电路、单片机电路、键盘电路和显示电路组成。其中,DC/DC 模块采用BUCK电路实现,开关管驱动电路采用IR2110芯片完成,辅助电源由单片开关电源芯片LM2576产生,并增加后置线性稳压环节。单片机实现闭环控制功能,稳定输出电压,并实现两路电源自动或按指定比例分流。测试结果表明,系统各项指标均达到题目要求。 Abstract:In the design, MCU Atmage16L-8PU is used as a controller. The system is composed of DC/DC modules, switch drive circuits, auxiliary power suppliers, current and voltage detection circuits, MCU system, display and keyboard control circuits. DC/DC module is based on BUCK circuit. Switch MOSFET is drived by IR2110 chips. Auxiliary power suppliers are generated by the switch mode power supply chip LM2576 with a linear post regulator. Closed-loop control is realized by MCU, so the output voltage is stabled and the currents of the two DC/DC modules are decided automatically or by the specified proportion. Test results show that the system has definitely met the design demand.

基于TMS320F28335的开关电源模块并联供电系统

开关电源模块并联供电系统(A题) 【本科组】 摘要 本系统以DSPMS320C28335作为主控,以单端反激式电路作为核心,根据AD采集两路DC模块输出电路分别控制两路PWM,做出相应调整,从而实现在4.0A以内,A、B两路DC模块电流比例在0.5~2.0之间步进为0.1的比例可调。测试表明,本系统达到了题目的基本要求和扩展要求的全部功能。

开关电源模块并联供电系统(A题) 【本科组】 一、系统方案 本系统主要由DC-DC主回路模块、信号采样模块、主控模块、电源模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 DC-DC主回路的论证与选择 方案一:采用推挽拓扑。 推挽拓扑因其变压器工作在双端磁化情况下而适合应用在低压大电流的场合。但是,推挽电路中的高频变压器如果在绕制中两臂不对称,就会使变压器因磁通不平衡而饱和,从何导致开关管烧毁;同时,由于电路中需要两个开关管,系统损耗将会很大。 方案二:采用Boost升压拓扑。 Boost电路结构简单、元件少,因此损耗较少,电路转换效率高。但是,Boost电路只能实现升压而不能降压,而且输入/输出不隔离。 方案三:采用单端反激拓扑。 单端反激电路结构简单,适合应用在大电压小功率的场合。由于不需要储能电感,输出电阻大等原因,电路并联使用时均流性较好。 方案论证:上述方案中,方案一系统损耗大,方案二不能实现输入输出隔离,而方案三虽然对高频变压器设计要求较高,但系统要求两个DCDC模块并联,并且对效率有一定要求。因此,选择单端反激电路作为本系统的主回路拓扑。 1.2 控制方法及实现方案 方案一:采用专用的开关电源芯片及并联开关电源均流芯片。这种方案的优点是技艺成熟,且均流的精度高,实现成本较低。但这种方案的缺点是控制系统的性能取决于外围电路元件参数的选择,如果参数选择不当,则输出电压难以维持稳定。 方案二:采用TI公司的DSP TMS320C28335作为主控,实现PWM输出,并控制A/D对输入输出的电压电流信号进行采样,从而进行可靠的闭环控制。与模拟控制方法相比,数字控制方法灵活性高、可靠性好、抗干扰能力强。但DSP成本不低,而且功耗较大,对系统的效率有一定影响。 方案论证:上述方案中,考虑到题目要求的电流比例可调的指标,方案一较难实现,并且方案二开发简单,可以缩短开发周期。所以,选择方案二来实现本系统要求。

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工厂供电系统电气部分设计 二 0 一四年六月

工厂供电系统电气部分设计 田文杰 ( 供电 12833) 摘要 工厂供电(electric power supply for indusrial plants),就是指工厂所需电能的供应和分配问题,众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式能量转换而来,又易于转换为其他形式的能量已供应用;它的输送与分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。因此,电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在生产成本中所占的比重一般很小。例如在机械工业中,电能开支占产品成本的5%左右。从投资额来看,有些机械工厂在供电设备上的投资也仅占总投资的 5%左右。所以电能在 工业生产中的重要性,并不在与它在产品成本中或投资总额中所占的比重多 少,而在于工业生产实现电气化以后,可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳 动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利 于实现生产过程自动化。从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重后果。例如某些对供电可靠性要求很高的电厂,即使是极短时间的停电,也会引起重大设备的损坏,或引起大量产品报废,甚至可能发生重大的人生事故,给国家和人民带来经济甚至政治上的重大损失。 因此,搞好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义,而能源节约对于国家经济建设是一项具有战略意义工作,也是工厂供电工作的一项重要任务。 工厂供电工作要很好地围攻业生产服务,切实保证工厂生活和生活用电的需 要,并搞好能源节约,就必须达到以下基本要求 1.安全——在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故或设备事故。 2.可靠——应满足电能用户对供电可靠性的要求 3.优质——应满足电能用户对电压量和频率等方面的要求 4.经济——供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少

工厂供电实验报告

工厂供电实验报告 实验一发电机组的起动与运转 一、实验目的 1.了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。 2.熟悉发电机组中原动机(直流电动机)的基本特性。 3.掌握发电机组起励建压,并网,解列和停机的操作 二、原理说明 在本实验平台中,原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机,调速系统用于调整原动机的转速和输出的有功功率,励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。 图3-1-1为调速系统的原理结构示意图,图3-1-2为励磁系统的原理结构示意图。 图3-1-1 调速系统原理结构示意图 装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入THLWT-3型微机调速装置,该装置将转速信号转换成电压,和给定电压一起送入ZKS-15型直流电机调速装置,采用双闭环来调节原动机的电枢电压,最终改变原动机的转速和输出功率。 图3-1-2 励磁系统的原理结构示意图 发电机出口的三相电压信号送入电量采集模块1,三相电流信号经电流互感器也送入电量采集模块1,信号被处理后,计算结果经485通信口送入微机励磁装置;发电机励磁交流

电流部分信号、直流励磁电压信号和直流励磁电流信号送入电量采集模块2,信号被处理后,计算结果经485通信口送入微机励磁装置;微机励磁装置根据计算结果输出控制电压,来调节发电机励磁电流。 三、实验内容与步骤 1.发电机组起励建压 ⑴先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座(两个大四芯插座可通用)。接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关;再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。 ⑵将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置,此时,实验台上的“原动机启动”光字牌点亮,同时,原动机的风机开始运转,发出“呼呼”的声音。 ⑶按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键,选定“自动”方式,开机默认方式为“自动方式”。 ⑷按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“启动”键,此时,装置上的增速灯闪烁,表示发电机组正在启动。当发电机组转速上升到1500rpm时,THLWT-3型微机调速装置面板上的增速灯熄灭,启动完成。 ⑸当发电机转速接近或略超过1500rpm时,可手动调整使转速为1500rpm,即:按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键,选定“手动”方式,此时“手动”指示灯会被点亮。按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“+”键或“-”键即可调整发电机转速。 ⑹发电机起励建压有三种方式,可根据实验要求选定。一是手动起励建压;一是常规起励建压;一是微机励磁。发电机建压后的值可由用户设置,此处设定为发电机额定电压400V,具体操作如下: ①手动起励建压 1) 选定“励磁调节方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁调节方式”旋钮旋到“手动调压”,“励磁电源”旋钮旋到“他励”。 2) 打开励磁电源。将控制柜上的“励磁电源”打到“开”。 3) 建压。调节实验台上的“手动调压”旋钮,逐渐增大,直到发电机电压(线电压)达到设定的发电机电压。 ②常规励磁起励建压 1) 选定“励磁方式”和“励磁电源”。将实验台上的“励磁方式”旋钮旋到“常规控制”,“励磁电源”旋钮旋到“自并励”或“他励”。 2) 重复手动起励建压步骤⑵ 3) 励磁电源为“自并励”时,需起励才能使发电机建压。先逐渐增大给定,可调节THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“给定输入”旋钮,逐渐增大到3.5V左右,按下THLCL-2常规可控励磁装置面板上的“起励”按钮然后松开,可以看到控制柜上的“发电机励磁电压”表和“发电机励磁电流“表的指针开始摆动,逐渐增大给定,直到发电机电压达到设定的发电机电压。 4) 励磁电源为“他励”时,无需起励,直接建压。逐渐增大给定,可调节THLCL-2 常规励磁装置面板上的“给定输入”旋钮,逐渐增大,直到发电机电压达到设定的发电机电压。 ③微机励磁起励建压

开关电源模块并联供电系统设计

选修课设计 (论文) 题目开关电源模块并联供电系统设计专业电子信息工程 班级 111 112班 姓名邓逸博孙浙飞汪超 指导教师王章权 所在学院信息学院 完成时间:2014年5月

开关电源模块并联供电系统设计 电子信息工程专业邓逸博孙浙飞汪超 摘要:本设计设计制作的是开关电源模块并联供电系统,能够广泛应用在小功率及各种电子设备领域,能够输出8V定压,功率可达到16W,并根据要求对两路电流进行按比例分配。本系统由DC/DC模块,均流、分流模块,保护电路组成。DC/DC模块以IRF9530芯片为开关,配以BUCK的外围电路实现24V-8V的降压与稳压。采用LM328比较电路实现电流和电压的检测,控制由DC/DC模块构成的并联供电系统均流与分流工作模式,通过比较器电路实现过流保护。同时进行LCD1602液晶同步显示、独立键盘输入控制。输入的值经过单片机处理程序来控制输出电压,且输出电压和电流可实时显示。 关键词:DC/DC模块,BUCK,电流分流

目录

一、绪论 分布式直流开关电源系统取代传统的集中式直流开关电源系统已成为大功率电源系统的发展方向:(1)单台大功率电源容易受技术、成本的限制;(2)单台直流开关电源故障会导致整个系统的故障,而分布式电源系统由若干电源模块并联组成,某个电源模块故障不会导致整个电源故障;(3)可根据实际负荷的变化,自动确定需要投入运行的模块数量或者解列退出的模块数量,对变负荷运行很有意义;(4)由于多个电源模块并联运行,使每个电源模块承受的电应力较小,具有较高的运行效率,且具有较好的动态和静态特性。分布式电源系统需要解决的主要问题是实现多个并联运行的模块输出相同的功率。随着通信电源技术的高速发展,电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切,而通信电子设备都离不开可靠的电源。进入20世纪80年代,计算机电源全面实现了开关电源化,率先完成计算机的电源换代;进入20世纪90年代,开关电源相继进入各种电子、电气设备领域,程控交换机、通信、电力检测设备电源、控制设备电源等都已广泛使用了开关电源,更促进了开关电源技术的迅速发展。 二、设计的目标与基本要求 (一)、设计目标 设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块构成的并联供电系统(见图) 图两路buck电路并联供电

工厂供电实验报告

工厂供电实验报告 学院(部):电气与信息工程学院 专业: 学生姓名: 指导老师: 班级:学号 2013年11月 实验一发电机组的起动与运转 一、实验目的 1.了解微机调速装置的工作原理和掌握其操作方法。 2.熟悉发电机组中原动机(直流电动机)的基本特性。 3.掌握发电机组起励建压,并网,解列和停机的操作 二、原理说明 在本实验平台中,原动机采用直流电动机模拟工业现场的汽轮机或水轮机,调速系统用于调整原动机的转速和输出的有功功率,励磁系统用于调整发电机电压和输出的无功功率。 图3-1-1为调速系统的原理结构示意图,图3-1-2为励磁系统的原理结构示意图。

图3-1-1 调速系统原理结构示意图 装于原动机上的编码器将转速信号以脉冲的形式送入THLWT-3型微机调速装置,该装置将转速信号转换成电压,和给定电压一起送入ZKS-15型直流电机调速装置,采用双闭环来调节原动机的电枢电压,最终改变原动机的转速和输出功率。 图3-1-2 励磁系统的原理结构示意图 发电机出口的三相电压信号送入电量采集模块1,三相电流信号经电流互感器也送入电量采集模块1,信号被处理后,计算结果经485通信口送入微机励磁装置;发电机励磁交流电流部分信号、直流励磁电压信号和直流励磁电流信号送入电量采集模块2,信号被处理后,计算结果经485通信口送入微机励磁装置;微机励磁装置根据计算结果输出控制电压,来调节发电机励磁电流。 三、实验内容与步骤 1.发电机组起励建压 ⑴先将实验台的电源插头插入控制柜左侧的大四芯插座(两个大四芯插座可通用)。接着依次打开控制柜的“总电源”、“三相电源”和“单相电源”的电源开关;再打开实验台的“三相电源”和“单相电源”开关。 ⑵将控制柜上的“原动机电源”开关旋到“开”的位置,此时,实验台上的“原动机启动”光字牌点亮,同时,原动机的风机开始运转,发出“呼呼”的声音。 ⑶按下THLWT-3型微机调速装置面板上的“自动/手动”键,选定“自动”方式,开机默认方式为“自动方式”。

工厂供电系统电气部分设计汇总

工厂供电系统电气部分设计 二0一四年六月

工厂供电系统电气部分设计 田文杰(供电12833) 摘要 工厂供电(electric power supply for indusrial plants),就是指工厂所需电能的供应和分配问题,众所周知,电能是现代工业生产的主要能源和动力。电能既易于由其他形式能量转换而来,又易于转换为其他形式的能量已供应用;它的输送与分配既简单经济,又便于控制、调节和测量,有利于实现生产过程自动化。因此,电能在现代工业生产及整个国民经济生活中应用极为广泛。 在工厂里,电能虽然是工业生产的主要能源和动力,但是它在生产成本中所占的比重一般很小。例如在机械工业中,电能开支占产品成本的5%左右。从投资额来看,有些机械工厂在供电设备上的投资也仅占总投资的5%左右。所以电能在工业生产中的重要性,并不在与它在产品成本中或投资总额中所占的比重多少,而在于工业生产实现电气化以后,可以大大增加产量,提高产品质量,提高劳动生产率,降低生产成本,减轻工人的劳动强度,改善工人的劳动条件,有利于实现生产过程自动化。从另一方面来说,如果工厂的电能供应突然中断,则对工业生产可能造成严重后果。例如某些对供电可靠性要求很高的电厂,即使是极短时间的停电,也会引起重大设备的损坏,或引起大量产品报废,甚至可能发生重大的人生事故,给国家和人民带来经济甚至政治上的重大损失。 因此,搞好工厂供电工作对于发展工业生产,实现工业现代化,具有十分重要的意义,而能源节约对于国家经济建设是一项具有战略意义工作,也是工厂供电工作的一项重要任务。 工厂供电工作要很好地围攻业生产服务,切实保证工厂生活和生活用电的需要,并搞好能源节约,就必须达到以下基本要求 1.安全——在电能的供应、分配和使用中,不应发生人身事故或设备事故。2.可靠——应满足电能用户对供电可靠性的要求 3.优质——应满足电能用户对电压量和频率等方面的要求 4.经济——供电系统的投资要少,运行费用要低,并尽可能地节约电能和减少

工厂供电实验报告(王嗣巍) (实验3)

黑龙江科技大学 实验报告 实验项目名称工厂供电倒闸操作 实验日期2014.10.30 班级电气11-15班 学号01号 姓名王嗣巍 成绩 电气与控制工程学院实验室

实验概述: 【实验目的】 1.了解什么是倒闸操作。 2.熟悉倒闸操作的要求及步骤。 3.熟悉倒闸操作注意事项。 【原理说明】 倒闸操作是指按规定实现的运行方式,对现场各种开关(断路器及隔离开关)所进行的分闸或合闸操作。它是变配电所值班人员的一项经常性的、复杂而细致的工作,同时又十分重要,稍有疏忽或差错都将造成严重事故,带来难以挽回的损失。所以倒闸操作时应对倒闸操作的要求和步骤了然于胸,并在实际执行中严格按照这些规则操作。 1.倒闸操作的具体要求 (1)变配电所的现场一次、二次设备要有明显的标志,包括命名、编号、铭牌、转动方向、切换位置的指示以及区别电气相别的颜色等。 (2)要有与现场设备标志和运行方式相符合的一次系统模拟图,继电保护和二次设备还应有二次回路的原理图和展开图。 (3)要有考试合格并经领导批准的操作人和监护。 (4)操作时不能单凭记忆,应在仔细检查了操作地点及设备的名称编号后,才能进行操作。 (5)操作人不能依赖监护人,而应对操作内容完全做到心中有数。否则,操作中容易出问题。 (6)在进行倒闸操作时,不要做与操作无关的工作或闲谈。 (7)处理事故时,操作人员应沉着冷静,不要惊慌失措,要果断地处理事故。(8)操作时应有确切的调度命令、合格的操作或经领导批准的操作卡。(9)要采用统一的、确切的操作术语。 (10)要用合格的操作工具、安全用具和安全设施。 2.倒闸操作的步骤 变配电所的倒闸操作可参照下列步骤进行: (1)接受主管人员的预发命令。值班人员接受主管人员的操作任务和命令时,一定要记录清楚主管人员所发的任务或命令的详细内容,明确操作目的和意图。在接受预发命令时,要停止其他工作,集中思想接受命令,并将记录内容向主管人员复诵,核对其正确性。对枢纽变电所重要的倒闸操作应有两人同时听取和接受主管人员的命令。

最新开关电源并联供电

开关电源并联供电

精品好文档,推荐学习交流 题目: 开关电源模块并联供电系统

目录 摘要: (1) 一、系统方案 (2) 1.DC/DC模块主电路 (2) 2.开关管驱动电路 (2) 3.辅助电源电路 (2) 4.系统总体方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.DC/DC变换器稳压方法 (3) 2.电流、电压检测 (5) 3.均流方法 (6) 4.过流保护 (6) 三、硬件电路与软件设计 (6) 1.硬件电路设计 (6) 2.软件设计 (7) 四、测试条件与结果 (9) 1.测试仪器设备 (9) 2.基本要求测试数据 (9) 3.发挥部分测试数据 (10) 4、结果分析 (11) 五、参考文献 (11)

开关电源模块并联供电系统 摘要:本设计以Atmage16L-8PU单片机为控制器,由DC/DC模块电路、开关管驱动电路、辅助电源电路、电流采样电路、单片机电路、键盘电路和显示电路组成。其中, DC/DC模块采用BUCK电路实现,开关管驱动电路采用IR2110芯片完成,辅助电源由单片开关电源芯片LM2576产生,并增加后置线性稳压环节。单片机实现闭环控制功能,稳定输出电压,并实现两路电源自动或按指定比例分流。测试结果表明,系统各项指标均达到题目要求。 Abstract: In the design, MCU Atmage16L-8PU is used as a controller. The system is composed of DC/DC modules, switch drive circuits, auxiliary power suppliers, current and voltage detection circuits, MCU system, display and keyboard control circuits. DC/DC module is based on BUCK circuit. Switch MOSFET is drived by IR2110 chips. Auxiliary power suppliers are generated by the switch mode power supply chip LM2576 with a linear post regulator. Closed-loop control is realized by MCU, so the output voltage is stabled and the currents of the two DC/DC modules are decided automatically or by the specified proportion. Test results show that the system has definitely met the design demand.

开关电源模块并联供电系统

摘要 本设计以单片机作为核心,辅以Buck电路、数字电位器作电流采集、光耦电路等电路,实现了一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的开关电源模块并联供电系统的设计。系统输出电压8V稳定,两个模块电流可以按固定比例输出,供电系统效率达到60%以上。期间,我们解决了输出电压稳定问题、双路开关电源并联均流及非均流问题、通过单片机对电流及电压进行AD采样问题等问题。本系统具有调整速度高、精度高、散热性好等特点,保证了系统稳定性。 关键词:开关电源并联供电 Abstract This design is based on the MCU as the core, supplemented by Buck circuit, digital potentiometer for current collection, optocoupler circuit, has achieved a two rating output power is 16W 8V DC / DC module switching power supply module parallel power supply system design. The output voltage of 8V stability, two current module can be fixed scale output, power supply system efficiency can reach above 60%. During the period, we solve the output voltage stability problem, dual switching power supply parallel current equalization and non-uniform flow problem, through the single-chip microcomputer to current and voltage of the AD sampling and other problems. The system has a high tuning speed, high precision, good heat dissipation characteristics, to ensure the stability of the system. Keyword:Switch Power supply Parallel connection Power supply

基于STM32单片机的开关电源并联供电系统

摘要 本系统以STM32单片机为主控制器,以TL494为核心,设计并实现一开关电源并联供电系统。系统由稳压模块、PWM驱动模块和同步BUCK斩波电路构成的DC-DC模块单片机显示控制模块四部分组成。在AD采集到由电流互感器CSM006NPT的感应电压后,单片机通过TL494的PWM波控制两个恒流源实现了输出电压恒定以及对输出电流任意比的控制。本系统通过场效应管IRF3205代替续流二极管减小损耗从而提高电源效率,并且利用TL494死区引脚实现过流关断,有效的保护了电路,经测试,系统能够实现基础部分所有要求。 关键词:TL494;并联供电;同步BUCK斩波;恒流源;恒压 一、方案设计 1、方案比较与论证 (1) DC/DC拓扑结构 方案一:采用传统降压拓扑结构 LM2596输出电压1.2V~37V可调,输出最高电流可达3A,输出线性好负载可调,系统效率高,可以用仅80μA的待机电流,实现外部断电,具有过流保护功能,经调节后完全可实现题目的基本要求。但是LM2596内部电阻导通电阻相对较大,同时续流二极管的损耗较大,只能作为开关电源稳压模块,不满足系统对DC-DC模块高效率高效率的要求。 方案二:采用同步整流BUCK结构 采用具有同步整流的BUCK结构,利用MOS管IRF3205代替二极管续流,IRF3205是具有极低阻抗(开态电阻为8mΩ),电压典型值为55V,电流续流连续110A,175℃运行温度,具有快速转换速率,无铅环保等优点。考虑到系统MOS 管导通电阻低,效率比传统BUCK高,为了满足扩展部分效率尽可能高的要求,本作品选用同步BUCK拓扑结构。 (2)均流控制方案 方案一:主从法 在并联运行的电源模块单元中,选定一个工作于电压源方式电源模块单元作为主电源模块,另一个工作于电流源方式电源模块作为从流电源模块。主模块直接调整电压,从电源模块设置电流分配。但是在这种方式下,一旦主模块失效,则整个系统崩溃,不具备冗余功能。 方案二:平均电流自动均流法 这种方法不用外加均流控制器,在个电源模块单元间接一条公共均流母线CSB,均流母线的电压Ub为N个电源模块代表各自输出电流的电压信号Ui的平均值(即代表电源系统的平均电流)。Ub与每个电源模块的取样电压比较后,通过调整放大器输出一个误差电压,从而调节模块单元的输出电流,达到均流的目的。平均电流法可以精确的实现均流,但当公共母线CSB发生短路或接在母线的任一电源模块单元不工作时,使CSB电压下降,结果促使个电源模块输出电压下

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