直流稳定电源设计
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了八篇直流稳定电源设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
直流稳定电源设计范文第1篇
关键词：反激 绕组 充电 切换 稳压
中图分类号：TD6 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）010-032-02
各类矿山在线安全监测系统经常处于高温、多尘、高湿、高寒、雷电等极端恶劣条件中，同时，矿山环境又存在频繁停电、供电线路屡遭破坏的实际问题。因此，在线安全监测系统的可靠性问题—特别是供电的可靠性问题—已经成为业界关注的焦点问题之一。大多数矿山在线安全监测系统在紧急事故中因供电中断导致的系统瘫痪，极大地限制了其应用范围，也为矿山安全生产埋下了隐患。基于这种现状，矿山行业迫切需要一种能够提供具备高可靠性，可以在外部失电情况下为用电设备提供稳定电源供给，保证系统或者局部关键设备能稳定持续工作的不间断直流电源。
为解决上述问题，本文提出一种高可靠性的不间断直流供电装置。目前，常用不间断直流供电技术有两种，一种是电池常在线型，电池在不停的充电同时也在为后端用电设备不停的提供能量；另一种是电池后备型，正常情况下，市电通过转换为用电设备提供能量，当市电故障时，电池才投入使用。文中提出的装置属于第二种类型，在市电正常的情况下通过市电转换为稳定的输出电压；当市电故障时电池投入使用，经过转换提供稳定的输出。正常情况下电池一直处于充电管理过程中，采用这种方式可以极大的保证电池的使用寿命，延长设备使用年限。
1 不间断直流电源实现方法
1.1 不间断直流电源基本架构
文中提出的不间断电源装置采用反激开关电源设计，分为初级变换、输出稳压两级结构。初级变换采用反激隔离变换实现电池充电和初级电压变换，输出稳压级是一组DCDC变换单元，实现二次输出稳压变换。
初级变换单元采用反激变换器的形式，实现输入输出隔离，副边输出两组绕组S1和S2，其中S2绕组的输出提供给电池充电，S2绕组的输出采用闭环控制，实现对电池的恒流恒压充电控制；S1绕组的输出开环无稳压调节，直接连接到后级的输出级稳压DC-DC线路输入端。电池的输出经过一个整流MOS管连接到DC-DC线路的输入端。
1.2 S2绕组设计
变压器S2绕组的输出经过整流后向后级电池进行充电，对S2绕组整流后输出的电压及电流进行检测，通过一级放大后反馈到变压器原边控制器的输入参考电压端，进而调整控制器的开关占空比实现输出的稳流稳压控制。
在电池欠电严重的情况下，先实现恒流控制，快速的给电池提供能量；当电池电压升到一定数值以后实现输出恒压控制，减缓电池充电速度。
图2为电池恒流恒压充电反馈检测控制线路图。其中，恒流与恒压数值的可以通过调整取样电阻进行修改，在使用过程中根据不同电池的充电性能进行相应调整。
1.3 S1绕组设计
变压器副边S1绕组的输出是开环状态，经过整流后，输出一个波动的直流电压，当电池电量充满时，S1绕组的整流输出要大于电池的电压，保证在任何状态下S1绕组的输出始终大于电池电压。
1.4 切换电路设计
S1绕组的整流输出直接连接到DCDC稳压线路，电池的输出经过一个反接的N沟道整流MOS管连接到DCDC稳压线路输入端。
在输入交流电压存在时，初级反激变换器S1绕组的输出电压始终大于电池的充电输出电压，由于MOS管内部二极管的反向截止作用，S1绕组的整流输出向DCDC稳压线路单元提供能量，电池处于热备份充电管理状态。
在输入交流电压消失后，S1的绕组输出电压开始下降直至消失，当电池的电压大于S1绕组输出的时候，MOS管的反向二极管开始导通，电池开始给DCDC稳压线路提供能量，保证输出电压的稳定。
S1的输出监测及MOS控制线路是一组辅助功能单元，实现在S1无输出的情况下，控制MOS管开通；当S1输出恢复时，关断MOS管。
S1绕组的整流输出与电池之间通过MOS内部的反向二极管特性实现切换，当S1输出确定已经消失的情况下通过控制线路开通MOS管，屏蔽二极管导通状态，减少器件功率消耗。
1.5 输出DCDC稳压线路
输出DCDC稳压线路实现输出的最终稳压。线路支持宽范围电压输入，保证在S1整流输出供电或电池供电的状态下最终输出电压的稳定。
1.6 保护线路
该不间断直流电源的各类保护线路通过嵌入式MCU进行监测和控制，主要实现电池及输出的过压、过流、欠压等检测控制和多状态配合保护。
2 测试及性能分析
2.1 试验测试方法
不间断直流电源的测试主要是针对电池的充电和输入掉电电池切换，交流正常输入情况下，将一组欠电电池接入，通过示波器或万用表监测电池的充电状态、输出电压状态；当电池充满电后切掉交流输入，监测输出电压的变化。
2.2 电池充电测试
该电源所用的电池为标称电压12V的锂电池，容量2300mAh，在充电过程中对电池电压进行监测，绘制电池充电电压图表。
从图4中可以看出，在电池充电起始阶段，电池电压上升比较快，这个阶段电池一直处于恒流充电状态，当电池充电到接近75%能量，既电压充到接近10.5V的时候，转为恒压充电状态，从这时开始电池电压缓慢稳步上升，在充电电压达到12V的时候转为浮充状态。
2.3 电池切换输出电压测试
在电池充好电以后，切掉输入交流输入，在设备输出带80%负载的情况下监测输出电压状态。
在进行电池切换的过程中输出电压并无明显的波动，说明该电源产品实现了交流输入与电池之间的无抖动切换，保证设备在电池切换过程中输出电压无跌落，供电稳定。
3 总结
实验表明，本文设计的不间断直流电源能够在正常输入交流供电的情况下，对电池的进行良好充电，并在供电故障状态下，实现输出电压的无抖动切换。同时，电池在输入正常情况下处于热备份状态，当输入消失后才投入工作，有效的增加了电池的使用寿命，保证了设备的可靠供电，为各类设备和在线监测系统在恶劣矿山环境下的稳定运行提供了有效保障。
参考文献：
[1] 任锦瑞.矿山电源质量问题及谐波处理[J].机电与自动控制，2008，06（29）：39-41.
[2] 闫福军.宽电压输入反激式开关电源的研究[D].成都：电子科技大学，2010.
[3] 张维.单端反激式开关电源研究与设计[D].西安：西安电子科技大学，2011.
[4] 应建华.锂电池充电器中恒流恒压控制电路的设计[J].微电子学，2008，03（38）：445-448.
直流稳定电源设计范文第2篇
【关键词】测试电源 自激 失真度 功放
目前测试电源存在的技术问题，如带容性负载和非线性负载出现自激、失真度大、功放发热量大，效率低、易烧坏功放管等。针对功放的这些技术问题进行彻底的解决，现提出以下可行性方案，解决以上技术问题。
一、自激和失真度大问题
自激和失真度是关联的，自激时失真度随之变坏，带非线性负载时，由于电流的非正弦变化，在线路上产生压降，也产生电压的失真。自激是由于放大的闭环增益大于1时，某一个频率会移相，使之正好反向形成了正反馈，还有一种是布线上寄生电容电感形成小幅自激，减小失真度可以通过提高负反馈量来改善。
直流负反馈不存在相位问题，是解决自激问题的一种办法。直流负反馈放大器的数学模型和数学算式如下。
由图和数学算式可以看出，输出Uout主要由K和F决定，前馈信号uq和反馈信号uf是反相的，经比较求和，决定输入电压ui相乘的系数(F+uq+uf)，此系数变化反映了输出电压误差量的大小，由此补偿输出电压的误差。以上是放大器的数学模型，要用物理器件来实现，拟定出以下电路，前馈电路和反馈电路仍保持原电路，整流电路用运放精密整流，比较求和电路用运放求和电路，如果前馈信号uq取自CPU板上的0832的基准，可直接将前馈信号uq接求和运放的正相端，求和电路兼有滤波作用，输出反映输出电压误差的直流，此直流要与输入信号ui相乘，乘法可通过两种途径来实现，一种是用专用乘法器AD633;另一种是用分立元件，做一个带恒流源的差分放大器，用直流去控制差分电路的恒流源大小，也可以实现乘法作用，最后视情况而定。
二、功放效率的问题
乙类功放最大输出功率Pom=1/2Vcem*Icm
电源输出功率 Pem=2/πEc*Icm
其效率η=Pom/Pem=π/4*Vcem/Ec
由式子可得:当输出电压的最大值与供电电压Ec相等时，Vcem/Ec=1(忽略管子的饱和压降)，其效率最大是:π/4=78.5%。
所以，功放供电电压根据负载大小调整是提高功放效率的一种方法。现拟定一个检测功放输出电压大小区间电路，将功放输出电压整流滤波，送去电压大小区间比较电路，判断功放输出电压的大小，确定功放供电电压的切换，从而实现根据功放输出电压大小来分档调整功放供电电压。检测功放输出电压大小区间分8档(视试验情况而增减)，去切换供电变压器交流电压档位。
三、过压过流及过热的保护问题
电压源采用过流检测保护，因为电压源恒压不恒流，过载时以过流表现，从功放电流反馈电阻上检出过流信号时，切断功放供电。电流源采用过压检测保护，因为电流源恒流不恒压，过载时以过压表现，通过分压电阻检出过压信号时，切断功放供电。过热的保护可用温控开关测量散热块的温度，当温度过高时切断功放供电或开启散热风扇。
四、功放管的保护问题
功放管的烧坏因素很多，二次击穿是较多的原因，二次击穿是双极型三极管特有的现象，是指三极管的Uce电压大到一定程度，首先雪崩击穿(一次击穿)，此时如不超过功放管的功耗，管子仍然是安全的，如电流再增大，三极管会出现电压Uce突然骤降和电流Ic骤升的负阻性现象，管子立即烧坏，即为二次击穿，这一过程极快。二次击穿的电压与三极管的电流有关，三极管的电流大，二次击穿的电压就低，还与散热有关。
采用每个功放管加保险，这种加保险方式的相应是否快，能否起到保护作用还有待验证。还有一种方法是在功放管和推动管的基极与集电极加个嵌位稳压管，起到抑制浪涌电压引起的二次击穿。
综上所述，采取上述方法之后相信可以对测试电源的性能有极大的提高，但具体应用情况及详细数据有待进行试验并完善。
参考文献
[1]童诗白，华成英.模拟电子技术基础(第三版)[M].高等教育出版社.
直流稳定电源设计范文第3篇
关键词：安全型继电器；电气特性；自动测试系统；架构设计
中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：16727800（2013）003008603
0 引言
安全型继电器是铁路信号系统的重要组成部分，其质量关系到国家和人民生命财产安全，温州“7·23”动车事故后铁路信号系统性能与质量更是受到极大关注。电气性能需要严把质量关，所有相关技术指标均合格的产品才能投入使用。
安全型继电器的生产，以合作公司为例，仍然以传统的人工测试和自动测试相结合这种半自动的方式来完成。人工测试的误检率和漏检率很高；人工测试效率低下，自动测试8个继电器平均大约需要5min，而人工测试每一个都需要5～10min；再者，安全型继电器种类繁多，人工测试需要工人具有较强的专业知识来应对各种情况，容易受到主观因素的影响。传统的自动测试由于设备老化，设计存在缺陷，技术落后甚至已经被淘汰，不能代替人工测试，而且少数继电器型号因测试参数多、测试过程复杂，传统自动测试系统无法满足需求。
针对以上问题，结合项目研究内容，在研究安全型继电器生产环节和工作特点的基础上，本文总结了安全型继电器电气特性人工测试方法的不足，以先进技术与设备为支撑，分别研发了直流型与交流型继电器电气特性自动测试系统。主要研究工作是：①完成了系统的业务分析和功能需求；②完成了安全型继电器电气特性自动测试系统架构设计与实施；③设计与实现了直流型继电器电气特性自动测试系统软件。本系统功能齐全，操作简单、实用，降低了对操作人员的素质要求，消除了人为误差，提高了测试精度，实现了安全型继电器电气特性的自动测试与数据管理，经实际现场测试与使用，系统运行稳定，性能良好，各项指标均达到用户要求，确保了投放市场产品的合格率。
1 系统架构设计
为设计安全型继电器的系统架构，在深入研究安全型继电器的电气特性和各种型号安全型继电器的规定测试流程基础上，选定了适合本课题的相应硬件和软件环境，进而明确各个模块功能，最后进行系统架构设计。
本系统以装有安全型继电器电气特性自动测试软件的工控机为核心，通过PCI-1756控制继电器状态，通过可编程电源控制电压和电流，测试前通过条形码扫描器识别继电器，测试过程中通过PCI-1713对测试数据进行温度修正，可自动测试直流型13种型号。
根据需求，本课题采用带有触摸屏的工控机作为主机，操作简单，整个测试流程中，只需将继电器扫描后，插入对应的插座，点触摸屏上的“确定”按钮即可开始自动测试，测试完毕后，系统会自动提示哪些继电器不合格。
2 系统架构实现
2.1 并口数据采集
测试数据的采集是本系统的核心，并行数据采集技术是提高数据采集效率的重要手段，系统采用了研华PCI-1756数据输入输出卡，与工控机数据总线通信实现信息的并行通信传输，系统电路提供的接口见表1。
2.2 可编程电源控制
根据继电器测试过程中电压电流实时变化的需求，还需可编程电源，本课题最终采用英特罗克IPD-12003SLU可编程线性直流稳定电源。IPD-12003SLU可实现测试过程中对继电器的电压和电流实时控制，也可通过测试电压电流来计算得出电阻值。
可编程电源提供众多库函数，本系统只需要用到4个函数即可实现全部功能：读电压、读电流、写电压、写电流。只需包含visa.h即可使用相关函数。本系统编写了两个函数分别实现读和写功能，分别是：
2.3 温度修正
由于继电器的电气特性随温度变化而变化，根据经验表明，温度每上升（下降）1摄氏度，相应的电气特性增加（减少）千分之四。为确保精确度，必须进行温度修正，将修正后的数据存入数据库。为了在每次测试开始前让计算机得到当前温度值，本课题采用pt100智能温度变送器。其连接pt100铂热电阻后可输出0～10V直流电压，相对应测量范围-20℃～80℃。当PT100在0摄氏度的时候阻值为100欧姆，其阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长。但它们之间的关系并不是简单的正比关系，而更应该趋近于一条抛物线。铂电阻的阻值随温度的变化而变化，其计算公式如下：
经过智能变送器转换，输入0～10V直流电压，采用Advantech PCI-1713-PCI总线32路隔离模拟量输入卡进行数据采集。
PCI-1713直接插入计算机PCI接口，采集温度变送器输出电压值还需要ADAM-3937 I/O接线终端面板（DIN导轨安装的DB-37接线端）配合使用。
使用专用数据线将其连接后，将温度变送器输出线正极接入针脚AI0（第零通道），负极接入GND，将PCI-1713插入计算机PCI插槽，安装驱动后即可通过函数读取第零通道数据。
3 结语
本课题主要以安全型继电器电气特性自动测试为背景，对安全型继电器自动测试的硬件系统架构进行了研究，选定适合系统的硬件。测试结果显示，每组继电器自动测试时间约5～8min，效率有较大提高。然而，流水线生产速度远大于此，因此，测试环节仍然是瓶颈。虽然本系统比之前所使用的系统效率有大幅提升，但是仍有很大的提升空间，软件系统仍需改进。
参考文献：
＼[1＼] 张涛.铁路安全继电器电器特性自动测试系统的研究与开发＼[D＼].郑州：郑州大学，2007.
＼[2＼] 王杰，张涛.一种铁路安全继电器高精度测试系统的实现＼[J＼].郑州大学学报：工学版，2006（4）.
＼[3＼] TB/T 3175-2007.AX系列继电器＼[S＼].北京：中国标准出版社，2007.
直流稳定电源设计范文第4篇
【关键词】 分布式基站 直流远供 高速路隧道 多RRU共小区
一、引言
高速公路隧道作为一种重要的特殊场景，具有车速快、沿途场景复杂等特点，尤其在山区，地质结构复杂，高速公路隧道沿线穿山越岭且隧道群较长（平均约4公里左右）。一方面受到自然环境的阻隔和建设条件的限制，高速路隧道内处于一个半封闭状态，仅单纯依靠室外宏基站无法实现对隧道内用户的深度覆盖，使得高速路隧道的信号覆盖一直是盲区，而为解决隧道内深度覆盖问题在高速路隧道内建站是最有效的的方法；另一方面，传统的覆盖和供电方式使得高速路隧道的建设需要投入大量的施工人员、引外市电和高速路施工协调等费用。同时隧道的众多和过长也使得后期维护管理的难度也增加。因此，亟待解决高速路隧道无线覆盖和供电的问题。
二、传统隧道解决方式
1、对高速路隧道进行覆盖，传统方式一般采用室外型无线设备或直放站，配备室外型一体化开关电源为其供电的方式。该方式下，传统无线设备一般使用柜式设备，因本身节电技术等限制，功耗较大，而直放站虽然功耗小，但是低噪干扰和监控困难等因素对其全面使用有影响，使其在高速路隧道这样特殊的场景里使用大大受限。同时，因为各小区相对对立，存在切换关系，因此为了保证小区间顺利切换，需要考虑较大的重叠覆盖区域，减少了单小区的覆盖范围；
2、而对于传统进行隧道覆盖采用的供电设备，一般为一体化开关电源，它会自带蓄电池等落地柜式设备，占地面积较大，在隧道内这样的狭窄区域内使用会受限，不利于隧道安全。且在隧道内安装开关电源，外市电需要引入到隧道深处，当隧道为中长隧道，特别是隧道群时，为了让交流外市电顺利引入，克服线缆压降问题，需要用较粗的线缆，增加了外市电引入开销，造成不必要的浪费。
三、多RRU共小区
多RRU共小区方案是利用分布式基站的RRU拉远的优势，将一个BBU下的多个物理上分属不同站址的RRU组合成一个逻辑小区。
不同站址的每个RRU配置容量、频点等小区参数相同，共小区的多个RRU间移动不存在切换，从而保证用户在多个RRU间收发同步。
四、直流远供系统
直流远供系统：将具有稳定电源处的（DC-48V直流源）电能经过变换处理后，在一定距离范围内，传输供给远端的负载设备使用。在这种系统中，电力的传输取自现有基站机房的DC-48V直流源（稳定的电源），通过直流远供系统局端将电能升压变换后进行远距离传输（建议一般为8公里内，高压（90-400V可调）增加了电源系统传输距离），传输给直流远供系统的远端进行降压还原处理，把还原后的DC-48V直流再供给远处的负载设备使用，详见图1。这样就减少了远处负载设备的外市电引入和相关配套电源投入，节约了投资，同时因使用的现有机房中有大配置的后备的电源，使得户外站点拥有室内站点的备电保护措施，可以更加稳定运行，同时也减少了电源维护工作量。
在隧道场景下，因高速路隧道内能使用空间受限，为保证交通安全，不能在隧道的人行、车行通道内安装落地式设备，针对此场景情况，直流远供有体积小（小于一个RRU体积），可壁挂式安装，提供有质量可持续的后备电力保证的特点，减少进入隧道内进行维护。
根据欧姆定律推导拉远RRU设备所选线缆选型计算公式如下（1）、（2）：
式（1）
（0.85 为转换效率） 式（2）
式中：U ――线路压降（V）
UN ――输入电压（V）；
L ――直流升压供电模式最远允许两点间距离（m）；
Pe ―― RRU等功耗（W）；
S ――电力电缆截面积（mm2）；
R ――电力电缆环阻Ω；
γ ――电力电缆电阻率，25℃时，铜线γ铜=18.51；
R环 ――RRU设备直流负荷功率下最大允许环阻Ω，所选电线环阻必须小于此值。
按3个RRU功耗900W为例，采用铜线供电线缆，供电线缆线径选用2*6mm2 ，线缆允许压降120V，直流远供远端输入电压为220V，RRU设备拉远距离达到3千米，所选2*6mm2线缆根据以上公式（1）、（2），在此负荷功率环阻为18.51欧，而该负荷功率下最大允许环阻24欧，所选线缆环阻小于最大允许的环阻，因此线缆满足拉远供电需要。
在实际工程应用中，因受所选线缆的线芯材质的纯度限制，导电能力会有差异，因此需要根据现场所选线缆材质和纯度来选择以上相应参数进行计算。
五、高速路隧道覆盖规划原则
（1）由于高速路隧道内频率单一，干扰相对洞外要小很多，同时，高速路隧道中通行的汽车在通过时，不会像高铁一样把整个隧道都填充满，破坏了信号的原有传播模型，因此根据各厂家RRU的机顶发射功率和前期工程中的隧道内覆盖效果的测试值可得，单RRU覆盖距离约为800米内效果最佳。
（2）小区切换过程时间：测量报告滤波时间2秒，P/N准则触发切换时间3秒，测量报告滤波时间+P/N准则触发切换时间 = 2+3=5秒，以汽车时速110km计算，小区切换要求的重叠覆盖距离大约为190米。
（3）由于进入隧道后，外部基站信号会快速衰减，一般要求进隧道和出隧道的切换点都在隧道外部。考虑到重叠覆盖区的要求，切换点大约在隧道口250米外。
（4）为了增加单RRU的覆盖范围，一般采用高增益窄波瓣天线单极化对高速公路进行覆盖。这样不但可以弥补多普勒频移对性能的影响，又可以扩大覆盖范围。为了保证同基站下RRU之间不存在切换关系，可对RRU进行小区合并，如必须进行RRU之间两个小区的切换，可适当缩减两RRU间距。
天线应当选用较小前后比的天线，增加两个小区后瓣的重叠覆盖，同时使用功分器分裂成两个方向，隧道内如有弯道，则弯道弧顶处须有天线；保证高速移动状态下切换的完成。
（5）考虑高速隧道的后期维护的特殊性，减少维护次数和因停电带来了信号中断，特殊场景的蓄电池备电时间不小于12小时考虑；结合高速路隧道管理安全规定，室外型开关电源和蓄电池等落地设备都不放入隧道内，通过直流远供系统把隧道外的电能输送到隧道内的RRU使用。
六、基于多RRU共小区和直流远供系统的应用
结合以上原则，以重庆某高速为例进行说明。
6.1无线覆盖部分
该高速以隧道群众多且隧道较长（平均每隧道长度超过3公里）。根据隧道实际情况，隧道双向间的人行通道口可用着安装RRU之类的挂墙设备和天线，为保证隧道口内外信号的衔接，双向隧道进出口往里150米左右的第一个人行通道上方安装第一个RRU和天线，天线选用隧道专用天线或对数期天线，保证隧道内信号对隧道外地延展，使切换区域在隧道外。
因隧道内人行通道的间距统一且规律，因此利用好此位置进行其他隧道的RRU和天线分布安装。根据切换距离和RRU在隧道内覆盖距离限制，隧道内其他RRU保持两RRU间距约为1400米，如有弯道，间距进一步缩短，按此分布正好就是隧道内人行通道的间距每700米一个的整数倍，因此就可以在隧道内形成均匀的覆盖。以其中一个3公里长的隧道为例，需要3个RRU，分别安装在进一侧隧道口内150米处，其他两个RRU安装于各自间距约1400米的其他人行通道内。
6.2配套电源部分
结合高速路实际情况，在每个长隧道口附近都有高速路的配电机房，为了方便后期维护和减少引电距离，因此把室外型开关电源和室外型蓄电池柜等柜式落地设备放在距离配电房不远的区域，在通过直流远供把电能输送到隧道内的3个RRU使用。
根据备电时间的要求、蓄电池备电的测算公式和上文提及的直流远供线缆选择方法，经测算3个RRU备电时间超过10小时。根据备电时间需求计算可知，需要配置500Ah电池一组，开关电源配置120A，远供输电线缆选择2*6mm2 的铜芯线。
6.3使用效果
结合其他隧道外站点，经当地分公司测试，实现该高速覆盖率达到了99.73%，MOS值达到3.76，接通率达到100%，掉话率达到0%，网络质量得到大幅度提升，得到良好覆盖。
七、结束语
通过将基站BBU设备集中放置，RRU设备、天线点位需覆盖区拉远设置的方式，使用RRU的小区合并技术可充分实现共享BBU设备基带池资源技术优势；实现共享稀缺站房资源，解决机房，投资费用高的问题。直流远供设备的使用为远端RRU设备供电，减少了市电引入等投资，方便维护，在今后工程中可结合使用。
参 考 文 献
[1] 朱东照，罗建迪，王丁鼎，肖清华等，《TD-SCDMA无线网络规划设计与优化（第2版）》
直流稳定电源设计范文第5篇
【关键词】变频器；应用；常见问题
一、变频器的概念及组成
1、变频器的概念
变频器是一种用来改变交流电频率的电气设备。此外，它还具有改变交流电电压的辅助功能。过去，变频器一般被包含在电动发电机、旋转转换器等电气设备中。随着半导体电子设备的出现，人们已经可以生产完全独立的变频器。
2、变频器主要是由主电路、控制电路组成。
1） 主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。
（1）整流器：最近大量使用的是二极管的变流器，它把工频电源变换为直流电源。也可用两组晶体管变流器构成可逆变流器，由于其功率方向可逆，可以进行再生运转。（2）平波回路：在整流器整流后的直流电压中，含有电源6倍频率的脉动电压，此外逆变器产生的脉动电流也使直流电压变动。为了抑制电压波动，采用电感和电容吸收脉动电压（电流）。装置容量小时，如果电源和主电路构成器件有余量，可以省去电感采用简单的平波回路。
（3）逆变器：同整流器相反，逆变器是将直流功率变换为所要求频率的交流功率，以所确定的时间使6个开关器件导通、关断就可以得到3相交流输出。以电压型PWM逆变器为例示出开关时间和电压波形。
2）控制电路是给异步电动机供电压的主电路提供控制信号的回路，它有频率、电压的“运算电路”，主电路的“电压、电流检测电路”，电动机的“速度检测电路”，将运算电路的控制信号进行放大的“驱动电路”，以及逆变器和电动机的“保护电路”组成。
（1）运算电路：将外部的速度、转矩等指令同检测电路的电流、电压信号进行比较运算，决定逆变器的输出电压、频率。（2）电压、电流检测电路：与主回路电位隔离检测电压、电流等。（3）驱动电路：驱动主电路器件的电路。它与控制电路隔离使主电路器件导通、关断。（4）速度检测电路：以装在异步电动机轴机上的速度检测器的信号为速度信号，送入运算回路，根据指令和运算可使电动机按指令速度运转。（5）保护电路：检测主电路的电压、电流等，当发生过载或过电压等异常时，为了防止逆变器和异步电动机损坏，使逆变器停止工作或抑制电压、电流值。
二、变频器推广应用
变频器在交流电机拖动应用中，其优势有目共睹。但是一些企业在新上和改建项目过程中往往对变频器的应用不予考虑，其中设备投资高是主要原因，主观认为电动机控制采用传统的控制方式能够节省不小的投资，这种观念实际上进入了一个误区。传统控制方式一般采用星-角转换和自藕变压器启动，从控制端到电动机之间需要两条电缆，在中等规模以上企业由于电动机的控制均是集中控制，那么电缆大都有一定的长度。所以变频器与传统控制方式相比，虽然设备投资高，但是节约了一条电缆，而且近年来电缆的价格一直在走高，因此55KW以上电机采用变频器控制的投资和传统控制方式相近，且技术产品质量都已成熟。另外其良好的节能性能，有很高投资回报率。在风机、水泵等负载上使用两年就能收回投资，直接经济效益明显。还有变频器的软启动性能对泵类机械设备的冲击磨损小，可延长机械设备的检修周期及使用寿命，间接经济效益也是十分突出的。这方面的普及率还是非常低，应用推广缓慢，除了技术、观念和意识保守，设计、技术改造理念上的延袭陈旧，是阻碍发展的主要原因。
三、变频器常见故障及处理
变频器由主回路、电源回路、IPM驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成。其结构多为单元化或模块化形式。由于使用方法不正确或设置环境不合理，将容易造成变频器误动作及发生故障，或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然，事先对故障原因进行认真分析尤为重要。
1、主回路常见故障分析
主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中许多常见故障是由电解电容引起。电解电容的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定，在回路设计时已经选定了电容器的型号，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命，一般温度每上升10 ℃，寿命减半。因此一方面在安装时要考虑适当的环境温度，另一方面可以采取措施减少脉动电流。采用改善功率因数的交流或直流电抗器可以减少脉动电流，从而延长电解电容器的寿命。在电容器维护时，通常以比较容易测量的静电容量来判断电解电容器的劣化情况，当静电容量低于额定值的80%，绝缘阻抗在5 MΩ以下时，应考虑更换电解电容器。
2、主回路典型故障分析
故障现象：变频器在加速、减速或正常运行时出现过电流跳闸。首先应区分是由于负载原因，还是变频器的原因引起的。如果是变频器的故障，可通过历史记录查询在跳闸时的电流，超过了变频器的额定电流或电子热继电器的设定值，而三相电压和电流是平衡的，则应考虑是否有过载或突变，如电机堵转等。在负载惯性较大时，可适当延长加速时间，此过程对变频器本身并无损坏。若跳闸时的电流，在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内，可判断是IPM模块或相关部分发生故障。首先可以通过测量变频器的主回路输出端子U、V、W， 分别与直流侧的P、N端子之间的正反向电阻，来判断IPM模块是否损坏。如模块未损坏，则是驱动电路出了故障。如果减速时IPM模块过流或变频器对地短路跳闸，一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路故障；而加速时IPM模块过流，则是下半桥的模块或其驱动电路部分故障，发生这些故障的原因，多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起。
3、控制回路故障分析
控制回路影响变频器寿命的是电源部分，是平滑电容器和IPM电路板中的缓冲电容器，其原理与前述相同，但这里的电容器中通过的脉动电流，是基本不受主回路负载影响的定值，故其寿命主要由温度和通电时间决定。由于电容器都焊接在电路板上，通过测量静电容量来判断劣化情况比较困难，一般根据电容器环境温度以及使用时间，来推算是否接近其使用寿命。
1）电源电路板给控制回路、IPM驱动电路和表面操作显示板以及风扇等提供电源，这些电源一般都是从主电路输出的直流电压，通过开关电源再分别整流而得到的。因此，某一路电源短路，除了本路的整流电路受损外，还可能影响其他部分的电源，如由于误操作而使控制电源与公共接地短接，致使电源电路板上开关电源部分损坏，风扇电源的短路导致其他电源断电等。一般通过观察电源电路板就比较容易发现。
2）逻辑控制电路板是变频器的核心，它集中了CPU、MPU等大规模集成电路，具有很高的可靠性，本身出现故障的概率很小，但有时会因开机而使全部控制端子同时闭合，导致变频器出现EEPROM故障，这只要对EEPROM重新复位就可以了。
3）电路板包含驱动和缓冲电路，以及过电压、缺相等保护电路。从逻辑控制板来的PWM信号，通过光耦合将电压驱动信号输入IPM模块，因而在检测模快的同时，还应测量IPM模块上的光耦。
4、冷却系统
冷却系统主要包括散热片和冷却风扇。其中冷却风扇寿命较短，临近使用寿命时，风扇产生震动，噪声增大最后停转，变频器出现IPM过热跳闸。冷却风扇的寿命受陷于轴承，大约为10000～35000 h。当变频器连续运转时，需要2～3年更换一次风扇或轴承。为了延长风扇的寿命，一些产品的风扇只在变频器运转时而不是电源开启时运行。
5、外部的电磁感应干扰
如果变频器周围存在干扰源，它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部，引起控制回路误动作，造成工作不正常或停机，严重时甚至损坏变频器。减少噪声干扰的具体方法有：变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上，加装防止冲击电压的吸收装置，如RC浪涌吸收器，其接线不能超过20 cm；尽量缩短控制回路的配线距离，并使其与主回路分离；变频器控制回路配线绞合节距离应在15 mm以上，与主回路保持10 cm以上的间距；变频器距离电动机很远时，这时一方面可加大导线截面面积，保证线路压降在2%以内，同时应加装变频器输出电抗器，用来补偿因长距离导线产生的分布电容的充电电流。变频器接地端子应按规定进行接地，必须在专用接地点可靠接地，不能同电焊、动力接地混用；变频器输入端安装无线电噪声滤波器，减少输入高次谐波，从而可降低从电源线到电子设备的噪声影响；同时在变频器的输出端也安装无线电噪声滤波器，以降低其输出端的线路噪声。
6、电源异常
电源异常大致分为缺相、低电压、停电，有时也出现它们的混合形式。这些异常现象的主要原因，多半是输电线路因风、雪、雷击造成的，有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外，有些电网或自行发电的单位，也会出现频率波动，并且这些现象有时在短时间内重复出现，为保证设备的正常运行，对变频器供电电源也提出相应要求。有条件因需可加装自动切换的不停电源装置或备用的稳定电源。
7、雷击、感应雷电
雷击或感应雷击形成的冲击电压，有时也会造成变频器的损坏。此外，当电源系统一次侧带有真空断路器时，短路开闭会产生较高的冲击电压。为防止因冲击电压造成过电压损坏，通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件。真空断路器应增加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器，应在控制时序上，保证真空断路器动作前先将变频器断开。
四、结束语
随着现代电力电子技术及计算机控制技术的迅速发展，促进了电气传动的技术革命。交流调速取代直流调速，计算机数字控制取代模拟控制已成为发展趋势。交流电机 变频调速是当今节约电能，改善生产工艺流程，提高产品质量，以及改善运行环境的一种主要手段。变频调速以其高效率，高功率因数，以及优异的调速和启制动性 能等诸多优点而被公认为最有发展前途的调速方式。变频器和交流电机组成的交流调速系统具有更宽的允许电压波动范围、更小的体积、更强的通讯能力，更优良的调速性能，在工矿企业中得到了广泛的应用
参考文献：
[1] 周明宝.电力电子技术[M].北京：机制工业出版社，1985.
[2]陈坚.电力电子学-电力电子变换和控制技术.北京：高等教育出版社，2002.
[3]王兆安 黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2003.
[4]陈国呈，周勤利.变频技术研究[J].上海大学自动化学院学报，1995（6）：23-26.
[5]陈伯时，陈敏逊.交流调速系统（第2版）.北京：机械工业出版社，2005.
[6]沈本荫.牵引电机.成都：西南交通大学出版社，1990.
[7]孟朔.适用于变频调速系统的异步电机设计与分析方法的研究[D].清华大学，2000.
[8]吕汀，石红梅.编.《变频技术原理与应用》.机械工业出版社.
直流稳定电源设计范文第6篇
【关键词】飞思卡尔；单片机；两轮；平衡；摄像头
1.前言
本文以飞思卡尔的小车模型为对象，设计了以飞思卡尔单片机MC9S12XS128为核心，自主循迹的两轮车自平衡控制系统。实验证明该方案在摄像头导航的两轮车系统中具有准确、快速、稳定的自主寻迹效果。
2.系统设计与原理
本系统以飞思卡尔公司生产的MC9S12XS128单片机为控制核心，主要由电源管理模块、路径检测模块、车速检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块、直流电机驱动模块、液晶显示模块、串口调试等功能模块构成。在电源管理模块为系统提供稳定电源的基础上，单片机把加速度和角速度检测模块获得的小车姿态信息、路径信息检测模块获得的小车前进方向信息、车速检测模块返回的车速信息通过PID算法控制直流电机驱动模块，以使得小车在保持直立的前提下快速地行驶。液晶显示模块可以实时地显示系统相关参数，串口调试模块把接收到单片机的数据送往上位机，方便相关参数及波形的实时观察和调试。系统框图如图1所示。
3.系统硬件设计
3.1 主控制器模块
本系统的主控制器是飞思卡尔公司生产的16位MC9S12XS128单片机，它负责对智能车所采集到的信号进行处理并向各个功能模块发送控制信号。MC9S12XS128单片机最高总线频率可达40MHz，片内资源包括8K RAM、8K EEPROM和128K Flash，拥有4路8位或2路16位脉宽调制模块（PWM）、2个8路10位A/D转换器和带有16位计数器的8通道定时器、UART、PIT、I2C、FTM等外部接口模块。
3.2 电源管理模块
可靠的电源是系统稳定运行的前提。本系统采用额定电压7.2V、额定容量2000mAh的镍镉电池作为动力源。为减小电源纹波，获得更稳定的供电电压，本系统选用串联线性稳压芯片LM2940搭建5V稳压电路，并分别向主控制器模块、路径信息检测模块、车速检测模块、加速度检测模块、角速度检测模块、液晶显示模块和串口调试模块供电，再经过AMS1117稳压到3.3V，向无线传输模块供电。直流电机驱动模块则直接由电池供电。系统电源管理模块框图如图2示。
3.3 路径信息检测模块
由COMS摄像头和硬件二值化电路组成的路径信息检测模块通过检测跑道两边2.5cm宽的黑线来拟合赛道中心以实现路径信息检测。COMS摄像头是按固定分辨率以隔行扫描的方式采集图像上的点，并将这些点的灰度值通过图像传感芯片转换成模拟电压信号，然后采用二值化电路把此信号转换成数字信号，通过单片机I/O口采集获得赛道信息。硬件二值化检测电路如图3所示。
硬件二值化电路的工作原理是通过图像传感芯片获得的模拟信号经R1、R2限流后输出到三极管Q1，使三极管Q1始终处于不饱和放大状态。R3上的电流大小随此模拟信号的变化而成反比变化，从R3采样出来的电压信号即为通过图像传感芯片获得模拟信号的镜像信号，最后通过比较器输出表征赛道信息的数字信号。
3.4 车速及运动方向检测模块
为了实现系统的闭环控制，在车模运行过程中需要实时监控其速度。本系统在左右电机上各安装一个500线两相光电编码器。在固定周期内，利用单片机内部计数器测量由编码器返回的脉冲信号个数以获得车模的运动速度大小；由于编码器A、B两相相位差为90°，可通过比较A、B两相信号先后顺序来判断电机的正反转，便可知道小车的运动方向。
3.5 加速度检测模块
加速度计可以测量由地球引力作用或者物体运动所产生的加速度。本系统选用MMA7260作为加速度检测器件，MMA7260是一款低成本单芯片三轴高灵敏度加速度传感器，可以同时输出三个方向上的加速度模拟信号，具有功耗低、工作范围宽等特点，并且具有4种不同的高灵敏度选择模式以适应不同的加速度的测量要求。
通过软件设置让加速度传感器采用800mV/g的工作模式，使MMA7260各轴信号输出灵敏度为800mv/g，这时信号不需要进行放大，可以直接送到单片机进行A/D转换。同时由于MMA7260采用了开关电容滤波器，会有时钟噪声产生，所以需要在传感器输出端采用RC滤波电路，以改善信号的质量。加速度传感器在受外界振动时易带来测量误差，并且测量误差的大小和传感器在车模上安装的高度成正比。为减小由于安装高度带来的测量误差，加速度传感器在小车上应尽可能安装得低一些，但是依然不能彻底消除由于小车振动带来的误差，因此需要角速度传感器的辅助来获得车模直立平衡控制所需要的倾角信息。
3.6 角速度检测模块
本系统选用陀螺仪ENC-03来测量物体在旋转时的角速度。陀螺仪的输出信号是相对灵敏轴的角速度，通过角速率对时间积分可得到围绕灵敏轴旋转过的角度值，即小车的倾斜角度。因为陀螺仪易受温度和震动等因素的影响而产生微小的漂移和偏差，经积分后形成累计误差，最终导致电路饱和，无法得到准确的角度信号。因此，本系统采用互补滤波算法把加速度传感器获得的角度信号与陀螺仪输出经积分后的角度进行融合，最后得到较准确的车模倾角信息。
3.7 直流电机驱动模块
车速控制单元采用脉宽调制技术（PWM），加上PID算法实现闭环控制。系统利用单片机输出PWM信号通过隔离芯片LM244来控制直流电机驱动芯片BTS7960，通过改变PWM波的占空比调节电机的转速，加上PID算法对电机转速进行闭环控制。直流电机驱动芯片BTS7960是大电流、半桥、低通态电阻的集成芯片，它带有一个P沟道的高边MOSFET、一个N沟道的低边MOSFET和一个驱动IC。P沟道高边开关省去了电荷泵的需求从而减小了EMI。集成驱动IC具有逻辑电平输入、电流诊断、斜率调节、死区时间产生和欠压、过压、过温、过电流及短路保护的功能。采用BTS7960搭建的电机驱动电路如图4所示。
3.8 串口调试模块
调试模块用于建立良好的人机交互界面，便于对系统相关波形及参数的观察和调试。本系统的调试模块采用RS-232串口通信，其最远传输距离可达到50英尺，最高传输速率是20Kbps。能做到双向传输，全双工通信。因为RS-232上传输的数字量采用负逻辑，只与地对称，所以与单片机连接时需要加入电平转换芯片MAX232。
4.系统软件设计
系统软件使用C语言编写而成，采用模块化设计思想，以主程序为核心，设计了单片机初始化模块、平衡控制模块、速度控制模块、转向模块、串口发送模块、液晶显示等模块。
4.1 系统主函数
系统进入工作状态时主函数首先进行系统初始化、发送系统相关参数到上位机、液晶显示、读取小车倾角参数等功能。初始化工作结束后便等待各个中断函数的执行。主程序流程图如图6所示。
4.2 中断函数
系统中断函数利用主函数设置和通过传感器检测到的各项参数来控制小车的平衡、速度和转向。程序进入总中断后，首先通过加速度传感器和陀螺仪检测小车的倾角信息，以控制小车的平衡；在保证小车平衡的前提下给定小车前进速度，然后通过路径信息检测模块获得小车转向所需要的信息。这样一来，在固定周期内循环控制小车的平衡、速度和转向，最终使得小车稳定并且快速地在跑道上行驶。中断函数流程图如图7所示。
4.3 互补滤波算法
陀螺仪的动态响应较好，可以检测瞬态角度变化，但由于其本身存在累计漂移误差，不适合长时间单独工作；加速度计的静态性能较好，能够准确地检测静态角度，但受动态加速度影响较大，不适合测量动态变化角度。因此本文采用互补滤波算法将陀螺仪和加速度计测量到的角度信息进行融合，得到准确的车模倾角信息。互补滤波算法公式为：
θ_new=α_gyro*（θ_old+ω_gyro）+β_acc*θ_acc
上式中θ_new是第n次滤波后的角度值，θ_old是第n次滤波前的角度值，α_gyro是陀螺仪滤波权重系数，在本系统中取值为0.97，β_acc是加速度计滤波权重系数，在本系统中取值为0.03，ω_gyro是第n次陀螺仪采样测量的角速度值，θ_acc时第n次加速度计采样测量的角度值。其中陀螺仪滤波权重系数和加速度计滤波权重系数纯在如下关系：
α_gyro+β_acc=1
4.4 小车平衡控制算法
本系统在小车平衡控制上采用了PD算法，小车平衡控制算法公式为：
ν_temp=P*θ_new+D*ν_gyro
上式中ν_temp是控制小车平衡的电机控制变量，θ_new是当前小车倾斜角度，ν_gyro是当前小车的角速度。通过上位机观察在不同P、D参数情况下的响应曲线来确定具体的P、D参数。具体调节方法是首先改变P参数，得到一个超调量最小的响应曲线；然后改变D参数，使得响应曲线的反应速度快并且超调量小。
4.5 电机速度及转向控制算法
由于本系统采用了两个独立的直流电机，并且在每个电机的齿轮上组装了一只双相编码器作为速度反馈器件。因此两个电机在控制上均是独立的，这样便可实现小车的前进、后退及转向。在转向控制上，是通过控制左右电机差速的方法来实现。利用摄像头采集赛道边线位置信息，并通过赛道边线位置信息来拟合赛道中心线的位置信息。由于赛道宽度是已知并且固定的，所以当摄像头采集到左右两边赛道边线时，采用中值法获取赛道中心线；当摄像头只能采集到左右一边赛道边线时，给当前赛道信息补上赛道宽度一半的量来获取赛道中心线。最后通过计算，获得小车所需的转向比例。本系统在电机控制上采用了PI算法，左右电机控制算法公式为：
Speed_New_Left=（1+K）*（P*Speed_Dev+I*Speed_Dev_Add）
Speed_New_Right=（1-K）*（P*Speed_Dev+I*Speed_Dev_Add）
上式中Speed_New_Left是左电机速度，Speed_New_Right是右电机速度。K是小车转向比例，即当小车在直道上时K=0，当小车需要左转时K0，K的取值由小车偏离赛道中心线的程度决定。Speed_Dev是上一次期望速度与实际速度的偏差。Speed_Dev_Add是速度偏差的累积。其中P、I参数的确定方法是首先调节P参数，通过上位机观察响应曲线，直至得到反应快且超调量最小的响应曲线；然后调节I参数，以获得满意的响应曲线。
5.结语
本文介绍了一种自主循迹两轮智能车的设计与实现。在动态数据采集的基础上，主要研究了对由加速度传感器和陀螺仪采集的角度信号进行融合的互补滤波算法，在路径识别上对由摄像头采集路径信息的二值化处理方法。经过实验验证，该系统具有工作稳定、循迹准确和运行速度快的特点。本系统方案也能扩展到类似的机器人系统中，应用前景广阔。
参考文献
[1]曾军.基于MC9S12DG128单片机的智能寻迹车设计[J].电子设计工程，2009，17（3）：54-56.
[2]摆玉龙，杨利君，董存辉.基于MC9S128的电磁导航智能车的设计与实现[J].测控技术，2011，30（11）：60-62.
[3]王子辉，叶云岳.基于CMOS传感器的智能循迹小车图像识别技术研究[J].传感技术学报，2009，22（4）：484-488.
[4]马昌训，吴运新，孙科军.CC2420和MMA7260的无线传感器数据采集系统[J].单片机与嵌入式系统应用，2010（4）：52-55.
[5]侯向锋，刘蓉，周兆丰.加速度传感器MMA7260在步态特征提取中的应用[J].传感技术学报，2007，20（3）：507-511.
[6]王广文，陈洪亮.基于MMA2760车辆加速度测量系统开发[J].电工技术，2008（11）：50-52.
[7]冯智勇，曾瀚，张力，等.基于陀螺仪及加速度计信号融合的姿态角度测量[J].西南师范大学学报（自然科学版），2011，36（4）：137-141.
[8]张吉昌，程凯，郑荣儿.单轴双轮自平衡车姿态检测方案设计[J].中国海洋大学学报：自然科学版，2009（S1）：467-470.
[9]杨帅，迟瑞娟，赵晓鹏.基于MC9S12DG128单片机的智能循线车的设计[J].拖动机与农用运输车，2008，35（3）：93-96.
[10]谢世杰，陈生潭，楼顺天.数字PID算法在无刷直流电机控制器中的应用[J].现代电子技术，2004，27（2）：59-61.
作者简介：
王悦（1993—），女，四川绵阳人，大学本科，现就读于西南科技大学信息工程学院，主要研究方向：嵌入式系统设计。
杨文超（1991—），男，四川成都人，大学本科，现就读于西南科技大学信息工程学院，主要研究方向：嵌入式系统设计。
陈晓琴（1991—），女，四川乐山人，大学本科，现就读于西南科技大学信息工程学院，主要研究方向：嵌入式系统设计。
直流稳定电源设计范文第7篇
如今，短波红外线烤灯被广泛应用于汽车喷漆车间。由于短波红外线具有很强的渗透力，可直入漆层，使车身表面的温度迅速升高，从而产生自发热效应，涂层中的水分(或溶剂)则迅速由内向外挥发。当与油漆涂料的化学振动频率相同时，油漆涂料化学键因发生共振而加大聚合基因的振幅，使交联聚合的概率增大，加速漆涂层的固化。因此，采用短波红外线烤灯，使漆层表面光泽度与丰满度提高，镜物更加清晰，涂层附着力强，不易产生“橘皮”、“流挂”等缺陷，从而避免返工，节约成本，提高效率。
如今汽车喷涂技师在进行喷漆时，一般采用双组分漆。双组分漆可确保漆面色泽艳丽，并且不容易消退。这种漆在喷漆时依靠其分子的化学反应达到烘干效果。采用短波红外线烤灯可在很短的时间内由内而外地完成烘干过程，同时完好地保持喷漆的原色和层次。
市场上有一款应用较为普遍的短波红外线烤灯――飞鹰短波红外线烤灯FY－4WM。为加深广大读者对短波红外线烤灯的了解，本刊测评组对该款设备进行了专业测试。
1 设备组成
飞鹰短波红外线烤灯的组成如图1所示。烤灯分为3个部分：1个底座、1个支架和1个灯头。新设备的组装十分简单，步骤如下。
(1)底座的安装
将4个轮子分别装在底座上并锁紧。通常将有制动的2个轮子装在底座的尾部。
(2)支架的安装
①将支架直立于底座上方，对好孔位，用螺栓锁紧。
②将支架上支撑灯头的拉杆接好并锁紧。
③将控制灯头升降的升降器接好并锁紧。
(3)灯头的安装
①将灯头与支撑灯头的拉杆连接并锁紧。
②将控制线连接好，并调节好灯头的角度。避免损伤灯管、影响使用。
飞鹰短波红外线烤灯各组成部分的功能如下。
(1)灯头
灯头是烤灯最关键的元件，其他组成元件均是为实现灯头的烘烤功能而服务。FY-4WM烤灯的灯头有4个灯管，选用的是PHILIPS或VPOWER防振镀金卤素短波红外灯管(图2)。
(2)支撑杆
支撑杆用于支撑灯头，通过可双向旋转的连接件与灯头连接，从而实现灯头的720°旋转(水平方向和竖直方向各360°)(图3)。
(3)升降器及升降器开关
升降器用于实现灯头的上、下移动，并通过升降开关控制升降器的升降。
(4)支架
支架用于承载灯头、支撑杆和升降器等元件，并与底座连接，其上设有控制面板。
(5)控制面板
控制面板用于控制灯头烤漆过程，如选择烤漆模式、设定烤漆时间和温度以及控制各组灯管开关等。控制面板的各功能键作用如图4所示。
(6)底座
底座用于承载机身并实现设备的灵活移动。
2 设备测评
(1)设备特点
本刊测评组对飞鹰短波红外线烤灯的各项功能进行了测试。测试过程中，测评人员发现了该设备的一些特色。
①飞鹰短波红外线烤灯的底座离地间隙非常小，从而可以伸入低底盘车辆的车身下，方便烤漆操作。
②升降器操作十分灵活，并且具有很大的升程，尤其是灯头下降到最低点时，几乎贴近地面，这给烤漆工作带来不小的便利(图5、图6)。
④灯管分为3组，可通过控制面板独立控制各组灯管工作，同时具有常规和脉冲2种烤漆模式，从而可以更精确地控制烘烤强度。
④采用全自动的控制装置，配有数字显示电子定时器和数字功率显示，烘烤温度和时间可根据需要设定(温度：40～100℃；时间：0～99min)。
飞鹰短波红外线烤灯FY-4WM采用铝合金材料与镜面304不锈钢反光板及其他特殊材料制造，使它具有轻便、耐磨损、易清洁和使用寿命长的特点。较上一代产品，除灯头及功能升级外，FY-4WM烤灯还在细微处做了很多改进，如在灯头上加装散热风扇，从而提高了设备的稳定性和使用寿命；灯头的控制线和接线座上均设有编号，连接时对号入座即可正确安装(图7)，并且接线方式由原来的插头连接变为螺栓连接。技术人员告诉我们，这是为了提高线束连接的稳定性，插头连接使用一段时间后容易出现接触不良的现象，而螺栓连接更为可靠。
飞鹰IGBT逆变焊机FYMIG500
所谓逆变焊机，是指采用逆变技术的弧焊电源。相对于传统焊机，逆变焊机更加高效、节能。欧美等发达国家逆变焊割设备占整个电弧焊比重约为60％～70％，而我国这一比重目前仅为28％左右。如果这一比重得到提升，将大大减少能源消耗，减少CO2排放，同时还可以节约铜材和钢材的消耗。
逆变与整流是两个相反的概念，整流是把交流电变换为直流电的过程，而逆变则是把直流电改变为交流电的过程。逆变过程需要大功率电子开关器件，采用绝缘栅双极晶体管IGBT作为开关器件的逆变焊机称为IGBT逆变焊机。本次测评的飞鹰FYMIG500就是一款IGBT逆变焊机。
1 设备组成
(1)焊机前面板
焊机前面板如图8所示。
①输出电流表
空载时显示送丝速度相对值，焊接时显示实际焊接电流值。
②输出电压表
空载时显示电压给定值，焊接时显示实际焊接电压值。
③电感调节旋钮
可改变焊接稳定性、熔深和飞溅量。
④状态选择开关
处于气检位置时，电磁阀开启，可检查CO2气体流量是否合适，处于丝检位置时，与按下焊枪开关的作用相同，可以检查焊机的工作状态，处于正常位置时，焊机处于正常工作状态。
⑤收弧电压调节旋钮
在长焊模式下调节收弧电压的大小。
⑥工作指示灯(绿灯)
指示焊机是否接通输入电源。
⑦保护指示灯(红灯)
指示焊机是否温度过高，灯亮时焊机自动停止工作。
⑥控制方式选择开关
处于短焊位置时，按下焊枪开关可正常焊接，松开开关即停止焊接，适合于短焊缝焊接；处于长焊位置时，按下焊枪开关引弧成功后，可松开开关正常施焊，当再次按下焊枪开关后，则转入前面板旋钮设定的较小的收弧规范，松开开关时停止焊接，适合于长缝焊接。
⑨收弧电流调节旋钮
在长焊模式下调节收弧电流的大小。
⑩焊接电缆接线端子(+、－)
通过输出电缆接被焊工件。
(11)焊枪电缆接口(欧式接头)
用于连接焊枪电缆。
(2)焊机后面板
①自动空气开关(图9)
此开关的作用主要是在焊机过载或发生故障时自动断电，以保护焊机。一般情况下，此开关向上扳至接通的位置。启停焊机应尽量使用用户配电板(柜)上的电源开关，而不要使用自动空气开关。
②风机
风机的作用是对机内发热器件进行散热冷却。
③加热电源输出插座(AC36V)
加热电源输出插座是CO2气体调节器的加热线圈的供电电源插座。
④进气口
进气口用于连接CO2储气罐，为焊机提供焊接时所需的CO2气体。
2 设备测评
FYMIG500是采用世界先进的双工Infineon IGBT全桥软开关逆变技术研发的CO2气体保护焊机。软开关技术是解决逆变弧焊电源可靠性的核心技术。该焊接电源实现了空载、短路、燃弧全负载范围的软开关状态；降低了开关应力和开关损耗，提高了整机可靠性，在使用中更加节电；该逆变焊机具有合理的静态特性及良好的动态性能，同时具有恒压恒流特性的逆变式输出溶化极(气体保护焊和电弧焊)的特有功能，可对铜、铝、不锈钢、高碳钢等其他多种金属工件不同方位的高质量焊接。
(1)设备特点
直流稳定电源设计范文第8篇
关键词：电能表 ，现状， 前景展望
Abstract: with the development of economy, the progress of science and technology, electronic technology is also in development, the development of electronic technology to more mature, the electric power enterprise application electrical meter is widely used. This paper focuses on the analysis of the status of electrical meter, the work principle, their own characteristics, technical advantages, part to carry on the analysis, at the same time for the future development of the electrical meter make outlook, and combined with own work experience and presents some Suggestions, electronic watt-hour meter in power system to make the use of promotion.
Keywords: watt-hour meter, the current situation, the prospects
中图分类号：F407.63文献标识码：A 文章编号：
引言
随着电子技术日新月异的飞速发展，单相电子式电能也广泛应用于电力系统，目前，国际、国内电子式电能表应用发展的情况很乐观，以下主要分析了国产单相电子式电能表的发展，指出电子式电能表的优势，并展望了今后的发展。
电子式电能表的特点
1)多功能化，改变了过去感应式电能表传统单一功能、实现一块表多功 能化、如；实现正、反向有功、四象限无功、复费、预付费远程抄表。
2)准确度等 级高 般为0_2到1D级、并且误差稳定性好、而感应是式电能表准确度等级一般为0.5到3.0级。
3)启动电流小，El误差趋向平稳。电子式电能表灵敏度 高、0．1％电流下就能开始起动进行计量、而且误差曲线好、在全负荷范围内的误差几乎在—条直线上。而感应式电能表的误差曲线变化大、尤其是在低负荷时误差较大。
4)频率响应范围宽、一般在40,'-1000Hz。而感应是式电能表频率响应范围一般为45-55Hz。
5)受外界影响小、主要是通过乘法器来进行运 算的、其计量性能受外界影响小。而感应是式电 量的，因此外界磁场对表计的计量 能影喻很大。
6)便于安装使用、电子式电能麦是采用静止式的计量方式，无机械部件因此不存在倾斜问题。加上体积小、质量轻，便于使用。而感厂婕式电能表安装有严格规定，若悬挂水平倾斜偏差大、稍微倾斜，将造成电能计量不准。
7)过载能力大，全电子式多功能电能表过载6-10倍。而感应是式电能表只能过载4倍。
8)防盗能力强，电子式 电能表从基本原理E实现了防止窃电行为。而感应是式电能表从内部，外部防窃电的能力差。
2推广使用的必要性
电子式电能表是采用大规模集成电路以及SMT技术制造的高科技含量计量装置，它是通过电子电路采样直接转化为电量。具有准碲f生高、功耗小，没有每月lkW．h的表损；安全 好、不可调，具有防窃电功能；体积小、重量轻，对高温、污染、振动等外部环境要求不高；尤其是具有传统机械式电能表无法比拟的优点，即：结构精密，永不磨损，有优良的运行杼l生以及具有电脑全自动化抄表、计费、校验等功能。这些功能不但可以提高工作效率和工作质量，而目还满足供用电双方权利、利益的需求。由于机械式电能表存在如下缺点：计量准确性差，不符合商品的交易准则；功耗大，无偿损失严重；计量宽度有限，不能胜任计量峰谷特l生的用电负荷；运行特性较差，T作条件对误差影响大；安全眭较差常引发漏电、火灾等事故；计量方式落后，不适应现代科学管理的需求；加之机械式电能表设计使用寿命太短。所以，随着科学技术的不断发展，目前所使用的机械式电能表，已不能适应用电客户的需求和电力企业改革发展的需要。这样，技术含量高、优 多的电子式电能表也就应运而生，而被电力系统大力推广使用。
3电子式电能表的组成
电能表一般由输入级、乘法器、U／f变换器、术显示控制、电能直流电等几部分组成。
1)输入极提米}被测的高电压和大电流转换成电子电能相加的低电压和小电流，输^到乘法器中。并使乘法器和电网隔离减小干扰。
2)是实现测电压 相乘的输出功率的器件、是电子式电能表的关键电路。
3)L 变换器(电压、频率、变换器)是把乘法器输电压的有功功率的信号变换为校准脉冲转换或频率正比于该电的脉冲串送人计数器进行电能累计、目前采用U／f变换器。
4)计数显示控制电路器对跗变换器的输出脉冲计数是计电能、从而完成积分运算。显示器、显示电能表的测量的电能。显示器有液晶显示器和发光二极管显示器(LED)等控制电路。是用于实现电子式电能表的各种功能。
5)直流电源：为各部分电子式电路的工作提供合适的直流电流压。直流稳定电源有降低变压器、整流电路、滤波电路、稳压电源等几部分组成。
4电子式电能表的工作原理
交流电路中，有功电能是指有功功率与时间的乘积即交流电路中电压U和电流I在某一段与时间的乘积供电路。w的表达方式；WP=Pt=UICOS φ T
电子式电子表的测量是对被测电压和电流经电压输入电路和电流输出电路转换。U转换为Uu转换系数KL、I转换为UI转换系数为Ki然后通过乘法器将输入转换后的Uu和Ui进行相乘，产生一个与Uu和UiL乘积(有功功率P)成正比的信号E。，E。通过U／f(电压、频率)转换为数字量，再经过计数器量计数而测量得某断时间T的电能数值。
电子式电能表的电路w的表达式为：
W=KP=K1、Ku、Ki
5 电子式电能表的技术优势
(1)误差特性较为稳定，不像感应式电能表越走越慢。实际运行和加速老化试验都说明了这一特点。电子式电能表的故障能较明显的表露和被发现。
(2)电子式电能表内阻小、损耗低，是节能仪表。有助于在已有计量装置中解决互感器过载和二次电压降超标问题，从而提高计量综合精确度。
(3)电子式电能表较轻，比感应式电能表节省大量有色和黑色金属，而且安装轻便。
(4)使用电子式电能表彻底改革了原来电能量运行，检修的工作流程，革除了洗表的环节。如果故障表按合同规定由生产厂保修保换，则更简化了管理流程，使可集中精力于把好验收校验关，对运行中缺陷故障统计分析以及招标时对各厂产品评定质量，彻底改革了电能表管理使适应电力市场经济要求。
(5)电子式电能表能直接输出规范的电能脉冲便于校验和实施远方自动抄读表，便于电力市场发展中对表计扩展功能的实现。
(6)技术随生产发展而推陈出新，产品的合理寿命能促进技术进步。我国电科院的检验报告说明我国很多厂家的电子式电能表已能做到10～15a寿命的要求。考虑到现代科技发展速度，这是一个技术设备的合理寿命，符合时代的要求。
6 电子式电能表应用展望
电子式电能表逐步替代感应式电能表是发达国家电能计量现代化的经验和趋势。电子式电能表的普及又促进了与电能计量相关领域技术的发展。为适应电力工业市场化进展我国电子式电能表的应用需要有更大的发展。都在使用电子式电能表。在使用过程中有一些心得，体会到了电子表的可靠陆、 准确性和经济 、首先是提高了电能计量的准确，大大降低电能损耗，还杜绝和减少了用户的窃电行为。但电子式电能表也存在着许多问题因此我们在校验过程中一定要探索和研究。
结语
通过本文的论述，更深层次的了解了电子式电能表的工作原理，重点分析电子式电能表现状，从不同的方面的对电子式电能表其优点，大力推广在电力系统中的应用。并对电子式电能表的未来做出展望，不断创新电子式电能表的研究，更好的为电力系统服务。
参考文献
[1]胡志坚.李波.变压器电量自动监测装置的设计,江西煤炭科技 2010