直流电源系统基本原理..ppt
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1、高频开关电源直流系统高频开关电源直流系统(培训资料)(培训资料)目录目录一、概述一、概述一、概述一、概述二、用途与作用二、用途与作用二、用途与作用二、用途与作用三、名词注释三、名词注释三、名词注释三、名词注释四、直流系统组成部分四、直流系统组成部分四、直流系统组成部分四、直流系统组成部分五、直流系统工作原理五、直流系统工作原理五、直流系统工作原理五、直流系统工作原理六、直流系统维护六、直流系统维护六、直流系统维护六、直流系统维护七、常见故障分析七、常见故障分析七、常见故障分析七、常见故障分析八、直流系统常用元器件更换方法八、直流系统常用元器件更换方法八、直流系统常用元器件更换方法八、直流系统常
2、用元器件更换方法一、概述一、概述一、概述一、概述1.1 直流系统的种类:直流系统的种类:1)、高频开关直流系统(普遍)、高频开关直流系统(普遍)2)、晶闸管相控直流系统(少量)、晶闸管相控直流系统(少量)两种系统比较两种系统比较:相控电源纹波、高次谐波干扰较大,效率较低及体积庞大,监控系统相控电源纹波、高次谐波干扰较大,效率较低及体积庞大,监控系统不完善,难以满足综合自动化及无人值班变电站的要求。不完善,难以满足综合自动化及无人值班变电站的要求。高频开关电源具有稳压、稳流精度高、体积小、重量轻、效率高、输高频开关电源具有稳压、稳流精度高、体积小、重量轻、效率高、输出纹波及谐波失真小、维护容易、
3、噪音小、自动化程度高的优点。出纹波及谐波失真小、维护容易、噪音小、自动化程度高的优点。1.2 直流系统的电压等级:直流系统的电压等级:220V、110V、48V、24V;1.3 220V系统与系统与110V系统比较系统比较:1)110V直流系统要求的绝缘水平较低,提高了运行的安全性。直流系统要求的绝缘水平较低,提高了运行的安全性。2)110V直流系统蓄电池个数比直流系统蓄电池个数比220V直流系统减少一半。直流系统减少一半。3)110V直流系统较直流系统较220V直流系统二次回路电缆截面大。直流系统二次回路电缆截面大。4)220V直流系统对变电站的事故照明回路比较有利,接线简单,交直流系统对变
4、电站的事故照明回路比较有利,接线简单,交直流回路可以共用照明灯具。直流回路可以共用照明灯具。二、用途与作用二、用途与作用二、用途与作用二、用途与作用2.1 用途:用途:主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电 站,和其它工矿企业的变电站(所)等场合。站,和其它工矿企业的变电站(所)等场合。2.2 作用:作用:1、为信号设备、继电保护、事故照明及断路器分、合闸操作、为信号设备、继电保护、事故照明及断路器分、合闸操作提供直流电源;提供直流电源;2、在外部交流电中断的情况下,由蓄电池继续给以上负载提、在外部交流电中断的情况下,由蓄电池继续给以上
5、负载提供直流电源,是一种不间断的电源。供直流电源,是一种不间断的电源。直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、安全性。安全性。三、名词注释三、名词注释三、名词注释三、名词注释合母(合闸母线或动力母线):合母(合闸母线或动力母线):给动力设备提供启动电源的给动力设备提供启动电源的母线;如高压柜的分闸与合闸、油泵或水泵的启动等。母线;如高压柜的分闸与合闸、油泵或水泵的启动等。控母(控制母线):控母(控制母线):给直流负载包括仪器仪表、继电器保给直流负载包括仪器仪表、继电器保护、信号设备、事故照明等提供直流电源的母线。护、信号设备、
6、事故照明等提供直流电源的母线。浮充:浮充:在正常运行时,充电装置承担经常负荷,同时向蓄电在正常运行时,充电装置承担经常负荷,同时向蓄电池组补充充电,以补充蓄电池的自放电,使蓄电池以满容量池组补充充电,以补充蓄电池的自放电,使蓄电池以满容量的状态处于备用。的状态处于备用。均充:均充:就是均衡电池特性的充电,指在电池的使用过程中,因为电池的就是均衡电池特性的充电,指在电池的使用过程中,因为电池的个体差异、温度差异等原因造成电池端电压不平衡,为了避免这种不平个体差异、温度差异等原因造成电池端电压不平衡,为了避免这种不平衡趋势的恶化,需要提高电池组的充电电压,对电池进行活化充电。衡趋势的恶化,需要提高
7、电池组的充电电压,对电池进行活化充电。四四四四.直流电源系统组成部分直流电源系统组成部分直流电源系统组成部分直流电源系统组成部分直流电源系统的主要功能单元包括直流电源系统的主要功能单元包括交流配电单元交流配电单元、充电装置充电装置、蓄蓄电池组电池组、降压装置降压装置、直流馈电单元直流馈电单元以及以及监控单元监控单元等。等。.1.1交流配电单元交流配电单元交流配电单元交流配电单元1、交流输入采用双路三相交流进线,自动、交流输入采用双路三相交流进线,自动/手动互投。自动方式下,第手动互投。自动方式下,第路优路优先,系统默认第先,系统默认第路作主工作电源;当主工作电源失电时,第路作主工作电源;当主工
8、作电源失电时,第路电源路电源自动投入。手动方式下,可任选第自动投入。手动方式下,可任选第路或第路或第路电源作为输入电源。路电源作为输入电源。2、交流接触器通过机械联锁和电气互锁两种方式来防止两路交流电源同时接、交流接触器通过机械联锁和电气互锁两种方式来防止两路交流电源同时接入,以保证交流供电可靠运行入,以保证交流供电可靠运行。3、配备、配备C级防雷装置,防止交流侧引入雷击损坏直流电源设备。级防雷装置,防止交流侧引入雷击损坏直流电源设备。.2.2充电装置充电装置充电装置充电装置(高频开关模块高频开关模块高频开关模块高频开关模块)作用:作用:作用:作用:对负载提供直流电源。对负载提供直流电源。与监
9、控器配合对蓄电池进行各种形式的充电:均充、浮充、与监控器配合对蓄电池进行各种形式的充电:均充、浮充、恒流充。恒流充。原理方框图:原理方框图:1、EMI(电磁干扰):作用是滤除由电网进来的各种干扰信号。2、PFC(功率因数校正):主要为改善电源供应器输入端有效功率与视在功率的比值,提高输入功率因数。3、PWM(脉宽调制):通过调制PWM的占空比,起到调整输出电压的作用。.3.3蓄电池组蓄电池组蓄电池组蓄电池组作用作用作用作用:作后备电源:作后备电源:一旦交流失电将由蓄电池供电;一旦交流失电将由蓄电池供电;作滤波电容:作滤波电容:使整流器的直流输出更加平滑,为负载提供质量更使整流器的直流输出更加平
10、滑,为负载提供质量更 好的直流电源;好的直流电源;作动力设备的启动电源:作动力设备的启动电源:因为动力设备瞬间启动的电流比较大因为动力设备瞬间启动的电流比较大,这这 个电流由蓄电池组来提供。个电流由蓄电池组来提供。种类种类种类种类:镉镍蓄电池:镉镍蓄电池:正极活性物质主要由镍制成,负极活性物质主要由镉制成的一种正极活性物质主要由镍制成,负极活性物质主要由镉制成的一种碱性碱性蓄电池。蓄电池。具有良好的大电流放电性能(具有良好的大电流放电性能(10C512C5)。数量多,维护工作量大,)。数量多,维护工作量大,造价相对较高。造价相对较高。NEXT阀控式阀控式免维护免维护密封铅酸蓄电池:密封铅酸蓄电
11、池:蓄蓄电电池池正正常常使使用用时时保保持持气气密密和和液液密密状状态态,当当内内部部气气压压超超过过预预定定值值时时,安安全全阀阀自自动动开开启启,释释放放气气体体,当当内内部部气气夺夺降降低低后后安安全全阀阀自自动动闭闭合合,同同时时防防止止外外部部空空气气进进入入蓄蓄电电池池内内部部,使使其其密密封封。蓄蓄在在使使用用寿寿命命期期限限内内,正正常常使使用情况下无需补加电解液,称之为免维护蓄电池。用情况下无需补加电解液,称之为免维护蓄电池。分类分类:胶体蓄电池胶体蓄电池:常见的有德国阳光常见的有德国阳光(Sonnenschein)、德国荷贝克、德国荷贝克 (HOPPECKE)、)、玻璃纤维
12、蓄电池玻璃纤维蓄电池:美国海志美国海志(HAZE)、常用的电池品牌:常用的电池品牌:(进口)(进口):美国埃克塞德美国埃克塞德(EXIDE)、德国荷贝克(德国荷贝克(HOPPECKE)、)、美国海志美国海志(HAZE);(国内)(国内):顺德汤浅、顺德汤浅、沈阳松下、沈阳松下、深圳理士奥、哈尔滨光宇、番禺恒达;深圳理士奥、哈尔滨光宇、番禺恒达;.调压装置调压装置调压装置调压装置调节控制母线电压,以向负载提供合适的直流电压。通常采用降压调节控制母线电压,以向负载提供合适的直流电压。通常采用降压硅链串接于合闸母线和控制母线之间进行调压,允许范围硅链串接于合闸母线和控制母线之间进行调压,允许范围2.
13、5%Ue。可自动或手动调节。可自动或手动调节。为什么要调压?为什么要调压?若控制母线上电压过高,则对长期带电的设备,如继电器、信若控制母线上电压过高,则对长期带电的设备,如继电器、信号灯等造成损坏或缩短其使用寿命;若控制母线电压过低,则可能导致继电保号灯等造成损坏或缩短其使用寿命;若控制母线电压过低,则可能导致继电保护装置和断路器操动机构拒绝动作护装置和断路器操动机构拒绝动作。.5.5直流馈电单元直流馈电单元直流馈电单元直流馈电单元将控制电压和合闸电压分配给各负载支路,可实现多种母线的接线方将控制电压和合闸电压分配给各负载支路,可实现多种母线的接线方式,并具有配电监控、直流绝缘监测、开关量监测
14、、闪光输出的功式,并具有配电监控、直流绝缘监测、开关量监测、闪光输出的功能等。能等。配电监控(必选功能)配电监控(必选功能):测量交流电压、直流电压电流;测量交流电压、直流电压电流;绝缘监测(可选功能)绝缘监测(可选功能):监测母线及馈出支路的绝缘情况,监测母线及馈出支路的绝缘情况,并可报出正负母及支路绝缘下降的接地电压和接电电阻值。并可报出正负母及支路绝缘下降的接地电压和接电电阻值。开关量监测(可选功能)开关量监测(可选功能):通过检测该报警触点状态变化,获通过检测该报警触点状态变化,获得空气开关的状态,从而发出报警信号。得空气开关的状态,从而发出报警信号。4.64.6监控单元监控单元监控单
15、元监控单元1、对充电模块、配电监控模块、绝缘监测模块等下级智能监控模块实、对充电模块、配电监控模块、绝缘监测模块等下级智能监控模块实施数据搜集并加以显示;施数据搜集并加以显示;2、根据系统的各种设置参数进行告警处理、历史数据管理等;、根据系统的各种设置参数进行告警处理、历史数据管理等;3、根据不同的情况进行电池管理,输出控制等操作;、根据不同的情况进行电池管理,输出控制等操作;4、有、有LCD、键盘等人机界面,可实现与后台机的通讯,将数据上传。、键盘等人机界面,可实现与后台机的通讯,将数据上传。电池管理参数设置方法:电池管理参数设置方法:电池管理参数设置方法:电池管理参数设置方法:1 1、浮充
16、电压:阀控式铅酸电池用、浮充电压:阀控式铅酸电池用、浮充电压:阀控式铅酸电池用、浮充电压:阀控式铅酸电池用2.25X2.25X节数节数节数节数X X单体数;单体数;单体数;单体数;镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用1.4X1.4X节数节数节数节数X X单体数。单体数。单体数。单体数。2 2、均充电压:阀控式铅酸电池用、均充电压:阀控式铅酸电池用、均充电压:阀控式铅酸电池用、均充电压:阀控式铅酸电池用2.35X2.35X节数节数节数节数X X单体数;单体数;单体数;单体数;镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用1.5X1.5X节数节数节数节数X X单体数。单体数。单体数。单体数。3 3、
17、均充电流:阀控式铅酸电池用均充电流:阀控式铅酸电池用均充电流:阀控式铅酸电池用均充电流:阀控式铅酸电池用0.1C0.1C1010(C C1010为蓄电池的标称容量);为蓄电池的标称容量);为蓄电池的标称容量);为蓄电池的标称容量);镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用0.2C0.2C5 5(C C5 5为蓄电池的标称容量)。为蓄电池的标称容量)。为蓄电池的标称容量)。为蓄电池的标称容量)。4 4、均均均均/浮转换电流:阀控式铅酸电池用浮转换电流:阀控式铅酸电池用浮转换电流:阀控式铅酸电池用浮转换电流:阀控式铅酸电池用0.010.02C0.010.02C1010(C C1010为蓄电池的标称
18、容);为蓄电池的标称容);为蓄电池的标称容);为蓄电池的标称容);镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用0.02C0.02C5 5(C C5 5为蓄电池的标称容量)。为蓄电池的标称容量)。为蓄电池的标称容量)。为蓄电池的标称容量)。5 5、浮、浮、浮、浮/均转换电流:阀控式铅酸电池用均转换电流:阀控式铅酸电池用均转换电流:阀控式铅酸电池用均转换电流:阀控式铅酸电池用0.050.08C0.050.08C1010(C C1010为蓄电池的标称容);为蓄电池的标称容);为蓄电池的标称容);为蓄电池的标称容);镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用镉镍电池用0.08C0.08C5 5(C C5 5为蓄电池的
19、标称容量)。为蓄电池的标称容量)。为蓄电池的标称容量)。为蓄电池的标称容量)。6 6、均充持续时间:均充电流小于均、均充持续时间:均充电流小于均、均充持续时间:均充电流小于均、均充持续时间:均充电流小于均/浮转换电流后,继续保持均充的时间。浮转换电流后,继续保持均充的时间。浮转换电流后,继续保持均充的时间。浮转换电流后,继续保持均充的时间。一般设一般设一般设一般设 为为为为3 3小时小时小时小时 。7 7、定时均充时间:正常运行浮充状态下每隔、定时均充时间:正常运行浮充状态下每隔、定时均充时间:正常运行浮充状态下每隔、定时均充时间:正常运行浮充状态下每隔30309090天,强制转入均充过程。天
20、,强制转入均充过程。天,强制转入均充过程。天,强制转入均充过程。一般设为一般设为一般设为一般设为9090天。天。天。天。8 8、温度补偿中心:以上设置的均充电压和浮充电压为温度补偿中心点的充电电压。、温度补偿中心:以上设置的均充电压和浮充电压为温度补偿中心点的充电电压。、温度补偿中心:以上设置的均充电压和浮充电压为温度补偿中心点的充电电压。、温度补偿中心:以上设置的均充电压和浮充电压为温度补偿中心点的充电电压。当环境温度偏离温度补偿中心时,根据温度补偿系数对充电电压进行当环境温度偏离温度补偿中心时,根据温度补偿系数对充电电压进行当环境温度偏离温度补偿中心时,根据温度补偿系数对充电电压进行当环境
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