电源控制器
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电源控制器范文第1篇
目前，业界为电源转换提供了数字控制和模拟控制两种方案，两种方案各有利弊，随着应用需求的不断提高，这两种方案已经无法完全满足电源转换市场和应用的需求。电源转换市场呈现一种新趋势——将数字控制和模拟控制整合到单个器件中，也称作合成或者混合信息电源转换。
整合单片机、混合信号、模拟器件和闪存专利解决方案供应商——美国微芯科技公司（Microchip）近日宣布，推出全球第一款数字增强型电源模拟控制器MCP19111，它就是一款全新合成数字和模拟功能的电源管理器件，将基于模拟的PWM控制器与功能齐全的闪存单片机集于一体，既提供了数字解决方案的灵活性，又具备基于模拟的控制器的速度、性能和分辨率，为广泛的消费电子和工业应用提供可配置的高效率DC/DC电源转换设计。
Microchip在数字控制和模拟控制方面早有相应的产品可实现这两类解决方案，此次的MCP19111扩展了Microchip多元化的智能DC/DC电源转换解决方案。Microchip还宣布推出全新MCP87018、MCP87030、MCP87090和MCP87130，扩展其高速MOSFET系列。它们专门针对开关电源（SMPS）应用进行了优化。
Microchip模拟和接口产品部营销副总裁Bryan J. Liddiard在北京接受记者采访时称，MCP19111是一款真正的8位单片机，其推出的原因之一就是客户对8位单片机的需求。“我们的很多客户不断询问我们他们能否编写自己的代码，因此就要通过这个8位单片机来实现客户的这个需求。完全数字控制和完全模拟控制的产品市场依然存在。但是当设计人员想要实现更大的灵活性，编写自己的代码时，就可以使用我们的这款产品。”
Bryan J. Liddiard介绍说，MCP19111与Microchip不久前推出的第一个分立式MOSFET器件相配合，可以最大程度地提升电源转换效率。除此之外，Microchip还提供软硬件支持，比如在软件方面，提供基于Excel的设计工具，还有一个基于MPLAB X的图形用户界面（GUI）；在硬件方面，提供一款专门针对电源应用的评估板，并附带标准固件。评估板、GUI和固件相互配合使用，让电源设计人员能够配置并评估其目标应用中MCP19111的性能。
电源控制器范文第2篇
关键词：双电源，低压配电系统,开关电器
中图分类号：TM421 文献标识码：A
随着电力行业的迅速发展，人们越来越重视电力质量。其中能否为负载提供连续供电的能力这一指标显得尤为重要。通常采用给供电负载提供主用、备用两路独立的电源，并且实时监控两路电源的状态。当其中的一路在载电源发生欠压、过压、断相或过流等故障的时候，按照预先设定的保护程序，在无需人工干预的情况下，自动准确可靠的完成两路电源间的转换，以保证负载供电的连续性。
一、设计原理
在充分了解双电源自动转换开关的现状和发展趋势后，为提高双电源自动转换开关的整体系统性能、可靠性和智能化程度，研究和设计一款基于Cortex-M3微处理器，采用可控硅作为转换开关的投切本体，具有4.3英寸彩色液晶屏的高端双电源自动转换开关。
本文设计的双电源自动转换开关，其最主要的特点是故障保护功能全面、所有保护参数可调、人机界面简洁直观、具备双电源无缝转换的能力。
Cortex-M3是ARM公司开发的新一代ARMv7-M架构，支持所有的16bit Thumb指令集和基本的32bit Thumb-2指令集。NXP公司基于Cortex-M3架构设计了LPC1766微处理器芯片，采用哈佛结构，具有三级流水线，工作主频最高达到80MHz。具有三条总线：独立的本地指令、独立的数据总线和外设总线，还包含一个内部预取指单元支持随机跳转功能。并且设计了一个Flash存储器加速模块，用来提高Flash中代码运行效率。LPC1766在工业仪表、机电控制、安防系统等很多嵌入式系统领域得到广泛应用，是一款性能高、功耗低的32位微处理器。
二、硬件设计
硬件电路架构由主控制器单元ARM（LPC1766）、人机界面（LED、按键和液晶屏）、电源系统、开入开出模块、模拟量采集及信号调理模块和远程通讯模块组成。整个控制器的硬件电路架构框图如图2-1所示。
电流、电压等模拟量通过A/D转换器被采集到微处理器中，处理器将采集到数据与存储器中的设定参数进行比较，如果监测到采样数据超出设定范围，则判定该路电源发生故障，处理器发出相应的控制信号，控制开出继电器吸合，从而控制转换开关切换到另一路电源。
图2-1 控制器的硬件电路架构框
三、软件设计
1、主程序模块
主程序是其他所有程序的统一，是整个程序的核心。主程序模块先对系统进行上电延时和复位，然后对系统进行初始化，初始化之后，液晶屏显示开机界面，然后通过定时中断分别扫描按键，当扫描到按键状态为按下时，执行相应的操作处理；刷新模拟量检测数据，并将数据显示给液晶屏，同时将测量数据与保护参数进行比较，当有故障发生时经行逻辑判断，执行保护动作；通讯中断检测是否有通讯请求消息，如果有请求消息，经行报文分析，并返回通讯数据。
2、 数据量化处理
A/D转换得到的二进制数，是交流信号的瞬时值，而实际使用中往往需要用到的是交流信号的有效值，这就需要采集一段时间片段t内连续的瞬时值，并进行累计，通过建立数学模型，求出近似的有效值。
交流采样数据量化处理的方法有很多，最常用的方法有两种：积分法和傅氏算法。积分法的原理，是根据连续周期信号有效值定义公式，用数值积分近似代替连续积分项进行计算的一种方法；傅氏算法是利用傅氏变换公式，将离散的采样值转换到频域，再求出歌词谐波分量，然后通过线性网络叠加原理求出被测交流信号有效值的一种方法。下面简单介绍了这两种算法的原理公式并对其经行分析。
积分法原理公式
公式（3-1）
公式（3-2）
积分法计算公式有梯形法公式和辛普生法公式。
假设对一周期信号f(t)在一个周期T内，N等分采样得到一串采样值f(k)(k=0,1,2,3……N)，则梯形公式为：
公式（3-3）
辛普生公式为：
公式（3-4）
辛普生公式要求N为偶数。
傅氏算法原理公式
傅氏算法包括离散傅利叶变换(DFT)，线性网络叠加原理及复数功率定义式。
假设一个N项复数序列，n=0,1,2……N-1，它的DFT公式为：
k=0,1,2……N-1 公式（3-5）
X(K)为一复数序列，它对应着一串频率分量，它的模则为该分量的最大值，它的相角则为该分量的初相角。
得到了各谐波分量后再运用叠回原理进行计算。
公式（3-6）
公式（3-6）中，U0，I0代表恒定分量的电压、电流；U1，I1代表一次谐波电压、电流有效值；U2，I2代表二次谐波电压、电流有效值；
傅氏算法计算公式包括离散傅氏变换和叠加公式。
离散傅氏变换包括以下几个步骤：
（1）根据采样值建立序列
假设电流和电压在一个周期内有N等分采样，然后分别将电流和电压在这个周期里的N等分采样值建立成数组，即电流值序列和电压值序列，再建立一个复数序列，其中电流值序列作为这个复数序列的实部，电压值序列作为虚部即可。
（2）进行离散傅氏变换
离散傅氏变换包括多次的乘法计算，在不具备浮点运算单元，只能做定点运算的微处理器中会大大增加处理器负荷，影响计算时间。所以实际设计的时候，往往用快速傅氏变化（FFT）来代替离散傅氏变化，可以提高计算效率，并保证计算结果的精度。常用的FFT算法包括基2FFT和基4FFT。
(3)在复频域内计算电压和电流
经过FFT运算后，得到电压，电流序列的变换值
k=0，1，2，……N-1 公式（3-7）
对于实序列，由FFT性质可知：
公式（3-8）
由此可以得到电流、电压有效值的计算公式：
公式（3-9）
其中如果采用基2FFT算法，采样点的个数要求为2 m个，而如果采用基4FFT算法，采样点的个数要求为22m个，（m为正整数）。可以看出傅氏算法的计算公式科学严谨，可以保证计算结果的精度。而采用数值积分近似替代连续积分式的积分算法，由于公式算法本身的原因，误差不可避免。相比较而言，两种算法都能满足一般的测量要求。但辛普生公式在被测交流信号受到谐波影响的时候，误差会增大一些，实际的电力网络中谐波总是存在的，所以傅氏算法应用的更为广泛。
3、频率检测程序模块
频率检测程序模块主要功能是实时检测两路电源频率值，并将频率值保存到寄存器中方便故障处理程序和通讯程序使用，同时送给液晶显示屏显示。频率检测由LPC1766的CAP0.0和CAP0.1单元完成。
LPC1766的每个CAP单元都可以自行定义信号捕获方式，即上升沿捕获或下降沿捕获，当捕获到相应信号跳变沿时，记录CAP单元计数器里的计数值，通过连续两次捕获值之间的计数值差和CAP定时器周期值，可以计算出频率值。公式如下：
公式（3-10）
其中，F：被检测信号频率；
：CAP单元定时器的时钟频率；
n：CAP单元定时器的中断次数；
P：CAP单元定时器的周期值；
：t时刻CAP单元计数器里面的计数值；
：t-1时刻CAP单元计数器里面的计数值；
4、故障判断与处理程序模块
进过A/D转换得到的数据，通过傅氏算法变换，将有效值数据保存在寄存器中，故障判断程序读取寄存器里的有效值，将其和设定的保护整定值进行逻辑比较，判断是否有故障发生，如果有故障发生则进行故障处理，首先判断故障持续时间是否满足设定的故障延时时间，当延时达到设定值后，判断另一路电源是否正常，如果另一路电源没有故障，则经行转换动作，否则切换到双分状态，以保护负载。
参考文献
电源控制器范文第3篇
【关键词】微网；分布式电源；下垂控制；多环反馈控制器
【Abstract】This paper presents the study and design of a multi-loop feedback loop control scheme for distributed generators（DGs） of the microgrid based on the droop characteristic. The outer-loop power regulates the active and reactive power automatically of DGs and gives the reference input of the voltage loop based on the droop characteristic. The inner-loop are voltage controller which adopts proportional-integral regulator and current controller which adopts proportional regulator. The proportional-integral regulator is applied to make the load voltage stable in the voltage loop. And the proportional regulator is applied to improve the dynamic performance. With the implementation of the multiple feedback loop controller， the frequency of the microgrid and the utility is the same and the microgrid exports power under the grid-connected mode. When the utility fault occurs and the microgrid is in the autonomous mode， the controller regulates the active and reactive power flow and enables power sharing between the paralleled DGs the microgrid. And the controller makes the conversion of different modes seamless. This paper also improves the performance of the filter. The simulation results of the multi-loopback controller show the validity of the proposed scheme.
【Key words】Microgrid； Distributed generators； Droop control； Multi-loop feedback controller
0 引言
微电网作为一个大小可以改变的智能负载，为本地电力系统提供了可调度负荷，可以在数秒内做出响应以满足系统需要，适时向大电网提供有力支撑；可以在维修系统同时不影响客户的负荷；可以减轻（延长）配电网更新换代；同时，可作为一个可定制的电源，可以满足用户多样化的需求，提高负载电压供电可靠性。本文针对组成微网的分布式电源间并联运行的控制展开了研究工作，研究了多个分布式电源的并行控制策略，提出了多种控制策略，经过相互比较，选定一种易于实现控制的P-f和Q-V下垂控制策略，设计了相应的控制器进行仿真，验证了P-f和Q-V下垂控制的正确性与可行性。
1 下垂控制
为了更简单的控制分布式电源的接口逆变器，使不同类型分布式电源形成微网，一种常见的方法是模拟传统发电机的控制系统，设计控制器使分布式电源的接口逆变器按照下垂特性曲线运行。常见的分布式电源接口逆变器控制方法分为恒功率控制、下垂控制和恒压恒频控制。本文采用的控制方法是下垂控制。
常用的分布式电源接口逆变器的下垂控制原理如图1所示，它利用分布式电源输出有功功率和频率呈线性关系而无功功率和电压幅值成线性关系的原理而进行控制。例如，当分布式电源输出有功和无功功率分别增加时，分布式电源的运行点由A点向B点移动。该控制方法由于其具有不需要分布式电源之间通信联系就能实施对整个微网系统控制的潜力，所以一般用于对等策略中的分布式电源接口逆变器的控制。
2 外环控制器的设计
由式（1）可知，分布式电源输出的有功功率与电压矢量间功角差？啄p成线性关系，无功功率与逆变器电压的幅值V成线性关系。因此，针对分布式电源输出的功率控制，逆变器可采用模拟传统同步发电机控制特性的P-f下垂特性与Q-V下垂特性的控制方法，对分布式电源输出功率进行灵活控制。
在工频fN=50Hz下，分布式电源输出的额定有功功率为Pref，分布式电源输出的无功为0时，其输出的电压幅值均为Vn。由于微网并网运行时各分布式电源的输出频率，即可确定下垂增益。本文设计的下垂控制器m=0.00001，n=0.0005，频率变化的范围为±2%，电压幅值的变化范围为±5%。Matlab设计下垂控制如图3所示，图中Pref、Qref、P、Q分别表示分布式电源的参考有功功率、参考无功功率，输出有功功率和无功功率，Vref、Fref分别表示分布式电源的参考频率和参考电压幅值，m、n分别表示P-f下垂增益和Q-V下垂增益。
3 内环控制器的设计
通过设计P-f和Q-V多环反馈控制器中内环控制器可以减少负荷扰动对接口逆变器输出电压的影响，保证逆变器输出端口电压等于外环控制器的参考电压。同时通过对内环控制器参数的设计，使逆变器闭环输出阻抗城感性，可减少传输的有功和无功控制受线路阻抗影响的耦合程度。
通过外环功率控制器产生内环控制器的参考电压，内环为电压和电流控制器，电压控制器采用PI控制器主要起稳定接口逆变器输出端口作用，而电流控制器采用比例控制器主要为提高响应速度，如图4所示。
根据式（3）～（4），设计内双环控制器如图所示，其外环为电压控制器，内环为电流控制器。由于电压控制器的主要目的是稳定逆变器输出端口电压，为了使负载电压稳态误差为0，采用PI控制器，图4中Kvp为比例系数，Kvi为积分系数。电流控制器的主要目的是提高系统的动态响应速度，所以采用比例控制器K。
当Kvp时，Kvp越小逆变器的输出阻抗在50Hz处越呈阻性；当Kvp
4 仿真验证
本文采用Matlab仿真验证所设计的多环反馈控制器，系统外环功率控制环采用P～f和Q～V下垂控制，通过此控制器产生内环控制器的参考电压，内环为电压和电流控制器，电压控制器采用PI控制器主要起稳定接口逆变器输出端口电压作用，而电流控制器采用P控制器主要是为了提高响应。
在工频fn=50Hz的工作条件下，逆变器输出的电压和电流的波形如图5所示。内环控制器将控制分布式电源输出端口的电压幅值和相角在稳态时等于外环下垂控制器产生的参考电压幅值和相角，电压环的PI控制器将使电压相角在稳态时与外环下垂控制器产生的参考电压相角相同，动态变化会有轻微不同。
内环控制器可以减少负荷扰动对接口逆变器输出电压的影响，保证逆变器输出电压等于外环控制器的参考电压。
在设计好的多环反馈控制器的主电路中加入一个断路器和一个相同的负载，在t=0.3s时逆变器输出的电压减小，在t=0.7s时，断路器打开，切掉另一个负荷，逆变器输出电压恢复。逆变器输出的电压和电流的波形如图6所示。图7 所示为有负载变化时功率控制器输出的功率和电压波形，图8 所示为有负载变化时功率控制器的频率和电压幅值，仿真结果说明本文设计的多环反馈控制器能够保证系统的供电可靠性和运行稳定性。
5 结论
本文利用下垂特性对微网中的微型源进行了多环反馈控制器的设计研究。外环功率控制器主要是为实验多个分布式电源无通信联系的负荷功率共享，内环控制器的主要目的是改善以电力电子接口的分布式电源的控制性能。此多环反馈控制器设计简单，实用有效，为硬件实施提供可能性。仿真结果证明了控制方法的合理性和有效性。
【参考文献】
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电源控制器范文第4篇
关键词：10kV 单电源 外部电源 快速切换 供电可靠性
中图分类号：U223文献标识码： A
装置目的和意义
随着客户对供电可靠性要求的提升，部分单电源用户在某些特定时段会要求供电公司保障外部电源供电，如历年来市区的各高考保电点等。因这些高考点用户因自身原因没有建设双电源供电系统，但在高考期间则需要供电公司保障外部电源可靠。为提高供电可靠性，供电公司通常会完善其单电源供电线路的联络通道，以便原供电线路失电后，可以通过人工操作线路联络开关，将客户移至另一条线路供电。由于是人工操作，因此保电时将会有较多操作人员值守，造成恢复供电时间长，而且由于值守人员精神紧张容易造成误操作。
在配网自动化系统中，可以非常方便实现故障点的快速隔离与恢复送电，但目前南通地区配网自动化仍处于建设阶段，短期内并不能保证所有的配电线路均可以实现配网自动化。因此，现阶段需要开发一种低成本外部电源简易切换装置，替代人工操作，最大限度地提供客户的供电可靠性。即在重要客户接入点前后各安装一台断路器，当线路发生故障时，快速隔离故障段，恢复非故障段的供电，实现故障的自动隔离和转移供电。
装置的理论依据
1、主电源失电后开关A（如下图所示）瞬时分闸，投入开关B，缩短了对重要负载的停电时间，避免电源侧断路器多次重合，对非故障区负载影响减至最小。
2、控制器B采用特有的瞬时电压闭锁技术，可识别重要负荷区间的短路故障，能迅速闭锁开关B隔离故障点，整个双电源系统无须加装CT，方案简洁可靠。
三、装置的实施方案
1.功能设置
如上图，A为主电源侧断路器，正常工作时为合闸状态；B为备用电源侧断路器，正常工作时为分闸状态；变电站出线断路器和备用电源断路器正常工作时均为合闸状态。
控制器A在电源侧失压后瞬时分A开关并闭锁。控制器B在B开关单侧失压后延时（避开断路器A分闸动作执行时间）合断路器B。断路器B合闸后电压无异常则由备用电源向负载正常供电。当断路器B自动合闸后检测到线路瞬时再次失压，则认定为重要负荷侧发生永久性故障，断路器B立即分闸并闭锁。
2.功能实现方式
2.1．电源侧（故障点1）线路短路时
变电站出线断路器跳闸，变电站出线断路器重合，重合成功为瞬时性故障，出线段恢复供电；重合不成功，故障段1停电。
对于A控制器：检测到电源侧失压后控制A开关瞬时跳闸并闭锁；
对于B控制器：检测到线路单侧失压后开始计时，到2秒后，控制断路器B自动合闸，重要负荷供电恢复。
由于故障点1在A开关左侧，A开关断开后故障点被隔离，所以备用电源会成功投运，重要负荷保证持续供电。
2.2．负荷侧（故障点2）线路短路故障时
变电站出线断路器跳闸，A开关因电源失压随即跳闸，故障点2被隔离，变电站出线断路器重合成功，变电站出线断路与A开关之间的区段恢复供电。
对于A控制器：检测到电源侧失压后控制A开关瞬时跳闸并闭锁；
对于B控制器：检测到线路单侧失压后开始计时，到2秒后，控制断路器B自动合闸。由于故障点2在A、B开关之间，断路器B实际合于故障点之上。如果故障点2为瞬时性故障，则本次合闸等同于一次重合闸，故障消失，备用电源成功投运，重要负荷保证持续供电。如果故障点2为永久性故障，则本次B开关合于故障点，备用电源断路器会因过流跳闸，B控制器检测到线路上出现电压又瞬时消失，则开关执行立即分闸并闭锁。控制器B要求投入瞬时电压闭锁功能。
至此，重要负荷因自身故障被双侧隔离，不会影响到系统其它负荷的正常供电。
四、结束语
考虑到现场安装的便利性，控制器采用模块化设计。主、备开关的控制逻辑可随时通过控制面板上键盘设定来实现双电源开关主备互换，配置灵活、简单易用。通过安装低成本外部电源简易切换装置，可在短时间内替代人工操作，最大限度地提供客户的供电可靠性。
电源控制器范文第5篇
关键词：电源适配器；PWM控制器；AP3710
低功率电源适配器方案
这里所讨论的低功率电源适配器主要针对输出功率5～15瓦的电源系统。主要有两类方案，即集成PWM控制器方案和分立PWM控制器方案。
图1是集成PWM控制器的典型应用图，U1采用DIP-8封装，内部集成了PWM控制器和功率MOSFET。变压器输入侧电路包括：由X电容CX和共模电感L-COM组成的输入滤波电路，由BD组成的整流桥电路，由U1组成的控制及功率电路。变压器输出侧包括：二极管D10等组成的输出整流滤波电路；固定电压基准U2等组成的稳压反馈电路。该方案由于功率器件和PWM器件集成在一个封装内，故集成度较高，但散热设计难。
图2是分立PWM控制器方案，U1多采用SOIC-8或SOT23-6封装，内部只含PWM控制器，功率器件Q1是MOSFET。其余电路与集成PWM控制器方案相同。
以上两类方案的PWM控制器部分的共性是：多内置固定开关频率、斜波补偿、轻载时自动跳频、负载短路开路保护，这些都满足了5W～15W消费类电源系统的低成本、低待机能耗、高可靠性要求。以上两种方案及其拓展成的多数应用方案在DVD电源、电脑辅助电源、电池充电器、网络通讯设备领域等占有统治地位。
无论是图1的集成PWM控制方式还是图2的分立PWM控制器，都只能与功率器件MOSFET配套使用，故成本较高，为了符合电磁兼容要求，其应用系统的输入部分还必须含有X电容和共模电感L-COM组成的输入滤波电路，成本也高。粗略估算，PWM控制(包括功率MOSFET)及输入滤波电路的成本是整个系统元件成本的35％，这些都不符合消费类电子低成本的要求。
因此，从PWM控制器的设计概念上寻求突破，同时最大程度地提高集成度，才能有效减少元件数，从而最终降低系统成本，这正是新推出的PWM控制器AP3710的方案设计思路。
AP3710是一款射极驱动模式的PWM控制器芯片(见图3)，启动时首先从驱动端OUT获得初始电流，供电源端VCC，系统开始工作。系统正常工作时，从变压器的辅助绕组获得足够的能量维持VCC电压。UVLO比较器确保了AP3710在一定的开启电压和关断电压区间内可靠运行。内置振荡器的频率固定，但开关频率在一定范围抖动改善了系统EMI。斜波补偿功能提高了系统的稳定性。短路保护功能的实现方式是：当系统输出短路时，VCC端必将跌落至关断其门槛以下，此时芯片并不立即从启动，而是从通过放电模块将VA端的电位拉低，使AP3710的VCC端得不到能量供应，从而有效降低了系统短路时的输入功率。
AP3710的电源适配器方案
图4是AP3710的适配器方案原理图。AP3710(u1)的脉冲输出引脚与三极管Q1的发射极直接相连，电网上电后，U1的OUT引脚首先从Q1的发射极获得能量，实现启动。C6、R7和C5是环路补偿元件，再配合恒压元件U2实现对负载端电压的稳定性调节。整体方案具有最好的性能，诸如待机功率、EMI、转换效率、动态特性等性能达到了高性能电源适配器的指标要求。另外，该方案的器件数量少，没有输入x电容及共模电感，Q1是低价格的晶体三极管，因而这是一种极高性价比的电源适配器方案。
测试结果
这里以12V/1A适配器系统为例，介绍主要测试结果。
空载输入功率
轻载和空载时，控制器从正常的PWM方式自动切换到“Skip cycle”模式。在85V～264V电网电压范围内空载输入功率小于0.2W，满足CEC标准规定的极限值0.3W输出接0.5W负载时的输入功率小于0.9W。
电源转换效率
CEC(美国加州制定的强制性电源能效标准)规定了电源平均效率必须满足公式0.5+0.091nPo,而平均效率是0.25Po、0.SPo、0.75Po和Po条件下的加权值。在230V电网电压范围内平均效率大于78％，满足CEC标准规定的72％。
瞬态特性
AP3710采用电流模式控制，瞬态响应速度快、电压过冲小。图5是负载动态特性测试图，过冲电压300mV。
EMI特性
电源控制器范文第6篇
关键词：滑动门；防夹胶条传感器；信号；安全
随着科学进步，安全日益得到重视，大到国家小到个人，密切关系到生命和财产安全，特别是国发〔2010〕23号《国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知》更是要求坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的方针，全面加强企业安全管理，健全规章制度，完善安全标准，提高企业技术水平，夯实安全生产基础；加快安全生产技术研发，强制推行先进适用的技术装备。可见，安全很大程度上取决于安全技术的发展。
自动滑动门目前广泛应用于人们生活多领域：民用――酒店、宾馆、商场；交通――快速公共交通、城市轨道交通、地铁、铁路；工业自动化工程设备防护；化工等。作为滑动门重要控制组成部分防夹安全功能尤其重要。防夹控制就是滑动门关闭过程中，防止人和物受到意外夹击而造成伤害。要求在夹击发生时及时停止或反向开门。通常由防夹胶条传感器和信号控制器及门移动执行机构组成。
如何控制滑动门安全，电气设计是一关键课题。本文介绍一种全功能滑动门防夹电气控制设计。
1 防夹胶条传感器简介
由弹性橡胶空腔内置二条相互绝缘的特殊金属条构成，在二端分别引出四根信号端子。正常状态二根金属条保持无接触，当受到外力作用，橡胶变形，金属条局部接触，发出受夹信号。（见图1：安装示意图、图2：工作示意图、图3：内部结构示意图）
2传统控制线路 （见图4）
原理分析：电路传感器并联，当传感器动作，继电器K1动作。
特点：控制线路简单。无法监控传感器连接线路或传感器金属条开路、无法监控24V电源异常。存在安全隐患。
3 全功能滑动门防夹传感器信号控制设计
信号控制器原理图 （见图5）
原理分析：
本电路电路传感器串联，采用DC24V直流电源供电，D1为绿色控制器电源指示灯，D2为红色故障动作指示灯。IC1，R2，R3组成稳定直流20V电压输出供传感器电源，同时IC1具有内部短路过载保护电路，有效的保证传感器动作或a1与b1前连接线路短路造成对电源影响，20V直流电源可以保证长距离信号稳定。IC2， R4组成稳定直流1.25V电压供IC3光电偶合电路输入使用，IC3输出信号通过T1，T2，R5，R6放大器，控制继电器K1。[ LM317输出电压计算公式
Vout=1.25V（1+R3/R2）+Iadj*R3]
保护分析：当发生以下任意之一故障，均会导致K1失电。
①防夹控制器24V电源异常；②控制器故障；③胶条传感器a1-an/b1-bn或连接线路开路，IC3输入开路；④传感器被触发，IC3输入短路
控制流程分析：
正常状态：绿色电源指示灯常亮，动作指示红灯常灭。
动作状态：当主控制系统检测到K1不吸合信号，说明防夹安全系统出现异常，异常原因有以下几个方面。
①防夹控制器24V电源异常；②控制器故障；③a1-an/b1-bn传感器断裂；④传感器被触发。
特点：多功能全方位监控传感器和控制器及连接线路状态，安全可靠。
电源控制器范文第7篇
关键词：核电厂；仪表和控制；功能设计
中图分类号：TL353 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）08-0018-04
1 概述
目前，在建的AP1000电厂采用数字化仪表和控制系统设计。其中，电厂控制系统（PLS）、数据显示和处理系统（DDS）均基于Ovation平台，为非安全级系统。本文结合工程应用，谈一下其功能设计的特点。
2 功能
2.1 电厂控制系统功能
PLS通过主控室（MCR）、远程停堆室（RSR）、就地控制站提供的人机界面，实现手动控制电站非安全级设备。PLS通过自动控制层实现反应堆功率、稳压器压力和液位、给水流量控制，以及支持用以纵深防御的自动和手动功能等其它发电相关的电站功能。
PLS控制器和机柜的功能分配融入了单一故障容错性、纵深防御能力、负荷组分配和电站布局等设计要求。PLS主要功能是将电厂状态维持在运行限值中，为电厂安全限值和电厂瞬态性能提供裕量。
根据AP1000核电厂的仪控的功能分级，PLS中某些控制功能被划分为B类功能。B类自动控制功能必须独立于仪控主网络进行操作。主控室的手动控制功能也许要依靠DDS网络，网络通讯故障会立刻影响到操纵员，可通过恢复通讯或建立其它替代方法以完成手动控制与监视功能，比如，将设备控制转换为就地控制的能力。因为发生的可能性低，DDS网络故障不需要考虑与其它假定始发事件同时发生。
2.1.1 核蒸汽供应系统。PLS中的核蒸汽供应系统（NSSS）被定义为B类功能，以确保单一故障容错性和纵深防御操作。NSSS的控制信号，直接用硬接线接到控制器机柜的输入/输出模件（I/O），以实现自动运行并独立于控制网络，从而支持安全分析并确保电站瞬态的恢复。
2.1.2 其它B功能。AP1000的设计可靠性安全大纲（D-RAP）中，设备冷却水泵、启动给水泵、非能动安全壳冷却水再循环泵、余热排出泵、乏燃料冷却泵、厂用水泵、中央冷冻水系统设备和现场柴油发电机作为有重大风险的物项（SSC），被划分为B类功能，控制需要在不同控制器中实现。
1E级直流电和不间断电源系统（IDS）电池充电器作为重大风险物项，其控制也属于B类功能。由于IDS充电器有四组，所以这些充电器的控制分别分配到四个控制器中实现。
2.1.3 火灾时获得冷停堆的能力。AP1000的设计控制文件（DCD）中的表9.5.1-4中定义了火灾时实现冷停堆需要的功能。在火灾期间，这些功能必须通过灭火器、隔离设施或者两者结合的方式予以保护。所需的非1E级交流电源和非1E级仪控系统部分就是那些用于进行冷停堆的设备；就地控制就足够（开关/控制机柜）。
（1）RCS反应性控制和RCS补水。反应堆冷却剂系统（RCS）长期的反应性控制室由化学和容积控制系统（CVS）补水功能提供。CVS补水泵把硼酸送到RCS中，增加反应堆的负反应性。两个CVS补水泵所在的辅助厂房房间提供自动灭火装置，泵的电源应来自不同房间（防火隔离）的不同电源母线，加上这些泵允许就地控制，因此，在着火的时候，针对控制这些泵进行冷停堆，PLS不需要提其它的要求。
（2）RCS压力控制。稳压器下封头设置了5组（1个控制、4个后备）直插式电加热器。对较小或较慢的压力变化，由功率可调的比例电加热器调节压力，只有在压力超出可调范围时，或水位大幅升高的情况下，才启动备用加热器。稳压器电加热器的电源来自同一个房间，火灾时不能灵活转换为手动就地控制操作，但可以通过MCR中的软手操，对备用加热器进行操作。备用加热器平分在两对冗余控制器中进行控制，两对控制器实体分隔，共同布置在一个有灭火装置的房间。从控制器机柜出来的冗余网络电缆应加装单独的套管或走不同的桥架，从而实现防火隔离，防止在火灾时，丧失从MCR来的稳压加热器和喷淋阀的远程手动控制能力。两个控制器机柜的电源电缆，在进入机柜前应进行防火分隔，以确保火灾时至少一对控制器具备冷停堆能力。
（3）衰变热排出。启动给水泵在高温时用以衰变热排出。两个启动给水泵电源来自不同房间的开关装置，两套开关装置所在房间是防火隔离的，并且允许就地手动控制这些泵。因此，就启动给水泵的控制，对PLS没有特别要求，只需要将两个启动给水泵的控制分配在NSSS的不同控制器中。
一旦凝汽器不可用并且高温时，需要使用蒸汽发生器的电动泄压阀进行余热排出。电动泄压阀的调节控制在同一房间的不同控制器中实施，但控制器机柜间互相远离，以确保获得房间内灭火装置的充分保护。
衰变热排出在低温环境下是通过正常余热排出系统（RNS）实现的，设备冷却水系统（CCS）作为RNS的热阱，并最终将热量传递给厂用水系统（SWS）。因此，在这三个系统内的设备必须在着火情况下可用，以实现冷停堆。RNS、CCS和SWS均有两台泵，每台泵的电源来自不同房间的开关装置或负载中心。这些开关装置或负载中心所在房间是防火隔离的，且允许就地手动控制这些泵。因此，就这些泵的控制，对PLS没有特别要求。
（4）支持系统。在DCD中，压缩仪表空气系统（CAS）、厂区电源备用系统（ZOS）和主交流电源系统（ECS）均属于支持系统。
两台仪表空气压缩机所在区域应具有灭火装置，并且可以就地手动控制的。针对火灾时的冷停堆，PLS不需要提其它与这些压缩机控制相关的需求。
ZOS包含了带有冗余支持系统的冗余柴油发电机。ZOS位于柴油发电机厂房，对于不同的序列提供防火隔离区。冗余柴油发电机由位于不同房间的不同控制器进行控制。控制器机柜的网络电缆应进行特别设计，以确保火灾时至少一对控制器可以启动柴油发电机组，进而实现冷停堆。
ECS为用于进行冷停堆的设备提供电源。ECS的PLS控制分配到不同房间的控制器机柜及其远程输入/输出（I/O）机柜中，控制器与其远程I/O机柜通过光纤连接，两组连接光纤之间需要防火隔离；控制器机柜及其远程I/O机柜与另一组的电源电缆全程防火隔离；加上PLS机柜所在房间也是防火隔离，可确保火灾时至少一对控制器可用于冷停堆。
2.2 数据显示和处理系统功能
DDS为非安全级系统以及安全系统的部分设备提供电厂监测和控制接口，以及安全系统使用的特定参数非安全相关系统显示。DDS对电厂数据进行处理、显示、追踪和存档。
DDS是基于Ovation技术的冗余、容错高速网络，提供整个电厂数据分配的传送机制。DDS用Ovation操纵员工作站来提供PLS和电厂操纵员的接口。
DDS包含服务器级和非服务器级的微软视窗计算机系统，用于数据分配和运行各种功能，包括人机接口、数据归档和检索、应用程序执行、建立与非电厂控制系统的数据链路（datalink）、系统管理和维护、系统安全定义和维护、数据库管理，以及系统时间管理。
DDS核应用程序完成计算和监测电厂参数和工艺流程；当预设的参数超限时，报警显示系统会警告操纵员。计算机化规程系统允许操纵员在MCR、RSR的操纵员站以及高级操纵员站上访问所有的电厂规程。BEACON提供燃料相关的计算。DDS的历史站提供报表和电厂数据存档，DDS也提供与第三方系统的datalink，并提供和PMS接口的单向网关。
2.2.1 网络交换机和通讯协议。网络交换机用来和控制器、工作站以及通讯网关连接。网络交换机主要包括根交换机、扇出交换机和IP交换机。交换机为成对冗余配置。
电厂实时网络使用100Mbps快速以太网通讯协议进行数据传输，其协议遵循IEEE802.3。电厂实时网络支持包括用于访问电厂局域网IP的标准TCP协议。
网络配置时应考虑潜在的网络故障。电厂实时网络的冗余设备是由不同的非1E级电源来供电，以防止单路电源故障不会同时影响到冗余的网络。
2.2.2 Datalink应用服务器。Datalink应用服务器（DLS）是用于与第三方系统的接口，执行Datalink应用程序，完成数据的分配。
2.2.3 电厂数据服务器。电厂数据服务器（EDS）提供和电厂管理信息网的连接。电厂数据服务器采集电厂数据，处理从电厂管理信息网络访问的用户实时查看当前的和历史工艺参数信息。电厂数据服务器通过指定的DDS工作站获得数据，并为远程用户提供了一种操纵员在控制室内所见画面的高清显示。
堆芯运行最佳评估分析服务器（Beacon服务器作为单独配置的一对冗余服务器，也和EDS信息发送端一道，利用同样的传输系统硬件通道（防火墙、交换机等）向厂外发送数据。
2.2.4 时间同步。DDS负责生成电厂实时网络的系统时间。参考系统时间首先是由全球定位系统（GPS）时钟作为网络时间协议（NTP）服务器生成，NTP服务器时间与GPS卫星的输入同步。域控制器以一对冗余配置，每个域控制器和其自己的GPS时钟同步，为所有电厂实时网络上的设备提供时间源。
GPS天线附近需要加装浪涌保护设备，以防止雷击。天线要装在能接收GPS卫星的地方。
NTP利用分层架构将参考时间传达至整个电厂实时网络内相连的仪控设备。天线长度过长时，需要在天线上加装上行/下行转换器。冗余的GPS天线电缆全程分离，接入不同的电子间，以防止单个GPS故障影响到系统时间。
正常时，DDS系统的主域控制器（PDC）从IP交换机上接收GPS时钟时间，同步整个网络时间，当PDC丧失GPS时钟时，系统发出报警提醒运行人员检查确认，但PDC还继续对网络时间进行控制，并不会自动切换到备用域控制器上，维护人员可以手动切换PDC的GPS时间到辅助GPS上，或者将系统的时钟同步功能切换到备用域控制器上。只有当PDC不能工作时，才自动切换到RDC时间功能。NTP提供的时标精度为200微微秒。
2.2.5 MCR-RSR切换。MCR/RSR切换盘用于切换主控室和远程停堆室的控制功能。切换控制通过MCR/RSR切换盘上的一对PLS开关实施。在切换开关不可用的情况下，还可以通过DDS工程师站上的软操实施控制切换，软操的优先级别高于硬开关。
RSR内的两台操纵员站与MCR内操纵员站中的两台共享主机。MCR/RSR切换的请求指令通过两个控制器发出，每个控制器可以转移一个的操纵员站控制功能。切换成功信号需要在MCR和RSR内报警提示。共享主机的操纵员站及其配套设备应与主机用同一路电源。
3 接口和通讯
PLS控制器通过Ovation I/O硬件对外接口或通讯模件对外通讯，PLS和DDS间基于以太网络进行通讯，DDS通过工作站采用串口通讯和以太网通讯实现与其他仪控系统的连接。PLS&DDS内的通讯由以太网网络实现。
3.1 主要通讯方式
3.1.1 Profibus-DP。MCC到PLS接口使用Profibus-DP接口卡。PLS使用Ovation Profibus-DP接口卡实现与每个MCC中的控制器通讯。除了MCC负载，Profibus-DP接口卡还用于反应堆主冷却剂泵（RCP）变频器的接口通讯。
Profibus设备应与运行设备控制逻辑的Ovation控制器网络连接，避免控制功能依赖Ovation网络。
当网络延伸到房间外或房间内路线有电磁干扰源时，Profibus应利用媒体转换器和光缆，以避免电磁
干扰。
3.1.2 MODBUS
Modbus是用于在PLS&DDS和具有微处理器的第三方系统或设备之间通讯的串口通讯协议，Modbus通讯方式包括RS-485，RS-232或以太网，媒体转换器用于将光纤网络转换成以太网网络。
DDS的数据链路工作站采用Modbus与第三方系统进行通讯。
PLS利用Modbus通讯从外部设备和系统中读取状态和监视信息，但不会用来写入控制信号。
3.2 设备和传感器
PLS和DDS与电厂每个设备的接口是根据相特定的功能需求确定的。PLS&DDS和现场设备间的通讯用于设备级和系统级控制、MCR和RSR画面显示、报警、监测、数据收集、维护报表和故障排除。
通常需要在某控制器中执行某功能的I/O会直接与该控制器相连接。当一个信号需要执行多个功能，并且这些功能分配到不同的控制器中时，点记录信息必须从一个控制器传输到另一个中。当响应时间或可靠性分析不允许通过DDS进行数据传输时，必须通过设计柜间硬接线来解决。
为确保输出指令信号能到现场设备，PLS系统设计时需要为部分设备配置冗余的输入/输出卡件。冗余卡件需要就近对称布置，既要考虑安全，不能布置在同一个支线上，也要考虑满足冗余卡件连接线的长度要求。
3.3 系统间接口和通讯
3.3.1 保护和安全监测系统（PMS）。PMS与PLS和DDS的接口方式有四种：控制安全级设备接口、信号分配接口、SOE信号接口和硬接线。
PLS可以控制一部分PMS的安全设备，但控制指令需要经过电气隔离；PLS同时接收PMS的所有控制设备的控制和状态反馈信号。
PLS系统，需要共享使用PMS接收的一部分现场信号，或PMS计算的部分过程信号，这些信号经过隔离器送到PLS；隔离器安装在PMS机柜中，电源也由PMS提供。
PMS没有记录SOE数据的能力。为了给操纵员提供综合的历史事件查询，PLS为PMS提供SOE记录功能。
PMS通过单向网关向DDS发送其他用于状态监测、报警、趋势、画面显示的信号。数据通过以太网传输，使用传输层的UDP协议和网络层的IP协议
PLS也有个别设备的信号需要通过硬接线送到PMS，在PMS相关实验时使用，这些信号并不用以安全相关的功能。
3.3.2 多样化驱动系统（DAS）。PLS通过SOE为DAS信号提供时间标签功能。DAS为每个需要时间标签或报警的信号提供干触点输出。这些触点输出与PLS柜中的SOE卡件连接。
3.3.3 报警喇叭。PLS应该向主控室和远程停堆室发出声音报警，为避免火灾同时受到影响，PLS的报警输出应来自不同防火区的不同控制器机柜。
3.3.4 接口电缆要求。当相互连接的设备距离较近且在一个低电磁干扰环境中时，可设计使用不超过100米的五类非屏蔽双绞线用于连接。离开机柜的通讯线若使用光缆，需要一并考虑配套的光端机的安装位置及其电源供应。光缆型号需要满足系统设计要求，特殊地方，光缆还需要加装套管。
机柜的电源电缆除了线径有要求，还要考虑电源线的浪涌保护及接地方式等。
I/O模件接线端子上对接入的现场信号的线径有范围限制。进入机柜时，需要剥离电缆绝缘层，露出屏蔽层与机柜格兰充分接触（360度全覆盖），以最小化电磁干扰和射频干扰的敏感度。
4 结语
在设计PLS时，需要考虑大量的柜间点可能需要在机柜增加额外的设备或端子。有些开关量输出可能需要PLS侧配电源，或冗余继电器输出，都需要机柜内增加额外的配线。
PLS和DDS机柜安装在不同的位置，其防护等级要求不同，甚至其离开机柜的光缆或电源电缆都有特别的要求，需要特别留意。
PLS控制器如有和第三方通讯，大量的通讯点会增加控制器负荷率，设计阶段难以准确测算，因此，在机柜排点时需要注意。设计时，需要评估控制器的符合，包括DDS工作站的负荷，确保满足规定的性能指标。
PLS每个机柜都安装有电源模块，柜内的主/副电源都不能超过限值；尤其注意，如果柜内模件需要对外单独供电，负载要做好控制，甚至考虑加装开关或保险丝，确保柜内电源安全。
我国的北斗卫星系统已经初步建成，在后续AP1000机组设计时，可以考虑用来替换现有的GPS系统。
参考文献
[1] IEEE Standard344-1974， “IEEE Recommended
Practice for Seismic Qualification of Class 1E
Equipment for Nuclear Power Generating Stations，” .
[2] U.S.NRC Regulatory Guide 1.100， Revision 2，
“Seismic Qualification of Electrical and Mechanical
Equipment for Nuclear Power Plants，” .
[3] U.S.NRC Regulatory Guide 1.180， Revision 1，
“Guidelines for Evaluating Electromagnetic and
Radio-Frequency Interference in Safety-Related
Instrumentation and Control Systems，” .
[4] NUREG-0800，Rev. 5，“Fire Protection
Program，” .
电源控制器范文第8篇
【关键词】三电源；无扰动切换；模糊控制
1.引言
随着科学技术的不断进步，计算机技术的普及，越来越多的企事业单位、学校建立机房，告别了纸质办公方式、一只粉笔的教学模式，采用无纸化的电子办公模式、多媒体教学方式等，单位各部门的电脑组成一个内部局域网。这种模式极大地提高了工作效率，节约了成本，也为保护地球自然资源做了一定的贡献。但是也存在弊病，因为机房、电脑是需要电源供电的，一旦在工作过程中出现突然断电现象，就会造成数据丢失，陷入混乱状态；对于学校而言，正常的教学次序被破坏，甚至教学工作就不能开展。虽然在十一五期间，国家加大了电网建设方面的投资力度，但有很多因素都会影响电网供电的稳定性，机房内的电脑及网络设备仍有可能被中断供电。因此，如何在失去电源后快速重新、无扰动地获得供电，为机房内的电脑及网络设备提供可靠电源，是我们必须研究和关注的问题。
本文主要探讨某高校机房电源工程，实现多路电源的智能无扰动切换控制。该校机房内设备由UPS供电，UPS前端有两路市电和一台自备发电机，即有三路电源输入。在正常的情况下，市电1使用优先，当两路市电都无法供电时，启动自备发电机供电，以确保UPS前端必有一路电源输入。可见，必须实现电源三选一的智能自动切换控制，为UPS提供可靠的不间断电源。
2.系统主要功能
UPS供电电源的智能切换控制是以单片机控制器为核心，通过检测电路来采集外部切换条件，并运用单片机控制器内部实现的模糊控制算法，通过带电动操动机构的开关器件，自动实现系统中不同电源之间的切换控制。主要功能如下：
（1）检测与显示：主要检测市电一、市电二这两路三相相电压、频率，同时检测转换开关的状态量（合闸、分闸、脱扣）等。状态指示采用LED发光二极管。
（2）判断与控制：控制器对检测电路送来的信号运用微控制器内部实现的模糊控制算法，进行两路市电的供电质量的分析判断后，选择哪路市电供电或是否启动自备发电机供电，输出控制信号，控制电动开关器件实现转换开关切换。
（3）数字化的参数整定：采用数字化调整控制器的所有参数[1]，硬件电路得到了简化，提高了整机的稳定性和可靠性，且每个参数都可单独调整。
（4）高性能单片机程序控制，采用模块化结构设计，具有极强的抗电磁干扰能力。
3.硬件设计
如图1所示，控制器对市电1、市电2及发电机电压同时进行检测，单片机控制电路运用微控制器内部实现的模糊控制算法，对检测结果进行逻辑判断，自行选择电源线路，向开关器件发出分闸或合闸指令。开关器件指带有电动操动机构的断路器及附件、机械联锁机构等。
4.智能无扰切换控制模块的模糊控制算法
本系统中，投切电源完全是根据模糊控制算法，具体包括：首先确定输入电源对应的外部切换条件，其次根据经验数据和切换原则，建立专家规则库，对于任何系统状态均能够找到相应的经验性处理规则，通过采集外部切换条件、利用特定的类C编程语言来构建切换控制函数，调用切换控制函数以执行该状态下专家库中对应的专家规则，以保自动切换的进行。其主体是一个解决自动切换控制的指令规则集合[2]。模糊控制算法的实施原则为：市电1的使用优先级最高，市电2的使用优先级次之，自备发电机的使用优先级最低。
4.1 选取和确定外部切换条件
外部切换输入条件为：市电1线路电压，市电2线路电压，发电机的电压；输出控制量为：市电1线路的电动操动机构开关量Kl，市电1线路的电动操动机构开关量K2和发电机的电动操动机构开关量K3。
4.2 专家控制算法的规则库
5.测试结果
通过对样机进行电压转换、时间测试，其结果如表2所示。
经过实验验证，控制模块完全按照预定的方法运行，能在不同的设定下对故障情况进行自动识别，并按照要求准确自动切换，做到了真正的过渡自然，无扰切换。
参考文献
[1]赏星耀，项新建.双电源智能自动切换系统的研究[J].机电工程，2006（7）：18-20.