直流电源的组成及原理与分析介绍

直流电源简介

直流电源(DC power)有正、负两个电极，正极的电位高，负极的电位低，当两个电极与电路连通后，能够使电路两端之间维持恒定的电位差，从而在外电路中形成由正极到负极的电流。 单靠水位高低之差不能维持稳恒的水流，而借助于水泵持续地把水由低处送往高处就能维持一定的水位差而形成稳恒的水流。与此类似，单靠电荷所产生的静电场不能维持稳恒的电流，而借助于直流电源，就可以利用非静电作用(简称为“非静电力”)使正电荷由电位较低的负极处经电源内部返回到电位较高的正极处，以维持两个电极之间的电位差，从而形成稳恒的电流。因此，直流电源是一种能量转换装置，它把其他形式的能量转换为电能供给电路，以维持电流的稳恒流动。

直流系统主要由两大部份组成。一部份是电池屏另一部份是直流充电屏(直流屏)。电池屏就是一个可以摆放多节电池的机柜(800×600×2260)。电池屏中的电池一般是由2V-12V的电池以9节到108节串联方式组成，对应电的电压输出也就是110V或220V。目前使用的电池主要是阀控式密封免维护铅酸电池。直流屏主要是由机柜、整流模块系统、监控系统、绝缘监测单元、电池巡检单元、开关量检测单元、降压单元及一系列的交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等配电单元。

1、整流模块系统：电力整流模块就是把交流电整流成直流电的单机模块，通常是以通过电流大小来标称(如2A模块、5A模块、10A模块、20A模块等等)，按设计理念的不同也可以分为：风冷模块、独立风道模块、自冷模块、自能风冷模块和自能自冷模块。它可以多台并联使用，实现了N1冗余。模块输出是110V、220V稳定可调的直流电压。模块自身有较为完善的各种保护功能如：输入过压保护、输出过压保护、输出限流保护和输出短路保护等。

2、监控系统：监控系统是整个直流系统的控制、管理核心，其主要任务是：对系统中各功能单元和蓄电池进行长期自动监测，获取系统中的各种运行参数和状态，根据测量数据及运行状态及时进行处理，并以此为依据对系统进行控制，实现电源系统的全自动管理，保证其工作的连续性、可靠性和安全性。监控系统目前分为两种：一种是按键型还有一种是触摸屏型。：监控系统提供人机界面*作，实现系统运行参数显示，系统控制操作和系统参数设置。

3、绝缘监测单元：直流系统绝缘监测单元是监视直流系统绝缘情况的一种装置，可实时监测线路对地漏电阻，此数值可根据具体情况设定。当线路对地绝缘降低到设定值时，就会发出告警信号。直流系统绝缘监测单元目前有母线绝缘监测、支路绝缘监测。

4、电池巡检单元：电池巡检单元就是对蓄电池在线电压情况巡环检测的一种设备。可以实时检测到每节蓄电池电压的多少，当哪一节蓄电池电压高过或低过设定时，就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一节蓄电池发生故障。电池巡检单元一般能检测2V-12V的蓄电池和巡环检测1-108节蓄电池。

5、开关量检测单元：开关量检测单元是对开关量在线检测及告警干节点输出的一种设备。比如在整套系统中哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断后开关量检测单元就会发出告警信号，并能通过监控系统显示出是哪一路断路器发生故障跳闸或者是哪路熔断器熔断。目前开关量检测单元可以采集到1-108路开关量和多路无源干节点告警输出。

6、降压单元：降压单元就是降压稳压设备，是合母电压输入降压单元，降压单元再输出到控母，调节控母电压在设定范围内(110V或220V)。当合母电压变化时，降压单元自动调节，保证输出电压稳定。降压单元也是以输出电流的大小来标称的。降压单元目前有两种，一种是有级降压硅链，一种是无级降压斩波。有级降压硅链有5级降压和七级降压，电压调节点都是3.5V，也就是说合母电压升高或下降3.5V时降压硅链就自动调节稳定控母电压。无级降压斩波就是一个降压模块，它比降压硅链体积小，它没有电压调节点所以输出电压也比降压硅链要稳定，还有过压、过流、和电池过放电等功能。不过目前无级降压斩波技术还不是很成熟常发生故障，所以还是降压硅链使用效广泛。

7、配电单元：配电单元主要是直流屏中为实现交流输入、直流输出、电压显示、电流显示等功能所使用的器件如：电源线、接线端子、交流断路器、直流断路器、接触器、防雷器、分流器、熔断器、转换开关、按钮开关、指示灯以及电流、电压表等等。

直流电源的基本工作原理与分析

当市电经过输入开关接通变压器将市电电压转换成所设计的电压后,进入了预稳压电路,预稳压电路是对所要的输出电压进行初步稳压,其目的是降低大功率调整管的输入与输出之间的管压降，减少大功率调整管的功耗，提高直流电源的工作效率，预稳压电源一般由可控硅无级移相调整式用继电器切换变压器输出的抽头进行稳压。经过预稳压电源和滤波器①后得到的电压基本稳定纹波相对较小的直流电经过在控制电路的控制的大功率调整管进行精确快速的问顶压后将得到稳压精度和性能符合标准的直流电压再经过滤波器②进行滤波后既得到我的所需要的输出直流电为了得到我的所需要的输出电压值或稳流电流值，我们还需要对输出的电压值和电流值进行取样检测并将其传送到控制/保护电路，控制/保护电路将检测到的输出电压值钱和电流值与电压/电流设定电路所设定的值进行比较分析后驱动预稳压电路和大功率调整管使直流稳压电源能输出我们所设定的电压和电流值，同时当控制/保护电路检测到异常的电压或电流值等情况下将启动保护电路使直流电源进入保护状态。