一种提高电压无功自动控制系统(AVC)测试正确率的方法
一种提高电压无功自动控制系统（A VC）测试正确率的方法
发表时间：2015-12-22T11:33:19.560Z 来源：《电力设备》2015年5期供稿作者：白慧1 吕跃2 沈妍3 王博1 沈浮1 [导读] 国网天津检修公司国网天津城南供电公司为提高电力系统主网无功电压管理水平，加强系统无功电压的优化控制。白慧1 吕跃2 沈妍3 王博1 沈浮1 （1.国网天津检修公司天津市 300250；2.国网天津城南供电公司天津市 300201；
3.国网天津城西供电公司天津市 300190）摘要：简要介绍了电压无功自动控制系统（AVC）两种测试方法，即开环测试及闭环测试，针对其不足提出了一种新的提高AVC测试正确率的方法。该方法为半闭环测试，增设人工干预环节，更加保证测试过程的准确度和安全性，更方便实施且更容易满足设定的测试目标。
关键词：电压无功自动控制；开环；人工干预1引言
为提高电力系统主网无功电压管理水平，加强系统无功电压的优化控制，天津市从2010年12月开始在220kV变电站中陆续增加电压无功自动控制（AVC）系统。该软件在接入初期需进行长时间反复调试，从而对原策略进行不断优化直至满足当前电网的运行需求。AVC调试是基于变电站设备运行态进行的，为保证电力系统的正常运行，在测试过程中，一要实现控制对象确定性，不能控错开关，非相关设备不能参与AVC调节，测试过程需逐一对每一个相关设备开关进行遥控测试；二是控制策略正确性，要对策略进行测试保证策略正确，策略的测试需要运维值班人员认真监视电压水平和无功水平，检验策略的正确性。AVC系统的接入大大降低运维值班人员的日常工作量，电压无功调节从运维值班人员手动调节变为电网无功电压的自动宏观控制，减员增效效果明显，然而，电力系统自动化水平大大提高的同时，AVC等高级应用软件的可靠性显得尤为重要。2系统介绍
AVC系统基本原则是无功的“分层分区，就地平衡”，从PAS网络建模获取控制模型、从SCADA获取实时采集数据并进行在线分析和计算，在确保安全稳定运行的前提下，对全网无功电压状态进行集中监视和分析计算，从全局的角度对有载调压变压器分接头、可投切电容器等无功电压设备进行集中监视、统一管理和在线优化闭环控制，是保持系统电压稳定、提升电网电压品质和整个系统经济运行水平、提高无功电压管理水平的重要技术手段。电压无功自动控制系统主要有三个模块构成：自动电压调整程序（AVC_MAIN）、遥控程序（DO_CTLS）和报警程序（AVC_ALM）。AVC_MAIN从SCADA获得电网的实时运行状态，根据分区调压原则，对电网电压进行监视，发现电压异常时提出相应的调节措施。当系统处于自动控制状态时，将调节措施交给SCADA的遥控程序，执行变压器的升降和电容器的投切，遥控环节是电压无功自动控制系统的关键环节，电压无功自动控制系统运行是否成功将在很大程度上决定于电网基础自动化状况。报警程序负责显示自动调压程序提出的调压建议和遥控程序所做的自动调压措施，可在任何一台工作站上运行电压自动调节报警程序，以获得自动电压无功控制系统的信息提示。信息流向如图3所示：
图1 系统结构图AVC软件一般采用两种测试方法测试策略的正确性，即开环测试（用于告警窗口中提出控制建议）和闭环测试（直接对允许控制的设备下发遥控命令）。以上两种方法不足和缺陷可总结如下。（AVC调试效率不高）程序原因：建议周期长，控制过程不可逆转；策略原因：尚无成熟的策略可借鉴，策略需满足电网运行要求；管理原因：运行部门对该软件认识不够，生产管理漏洞易引发事故安全；此外，还存在调试人员少、主站运维工作两大、新站接入工作、数据转发等其他原因。3对策实施
3.1实施概况
借鉴主站遥控操作人工干预的经验，在AVC软件中设置人工干预环节，并设置告警铃音予以提示，该方式称为半闭环测试。遥控过程为：遥控预置、返校成功、遥控执行三个步骤如下图所示：
图2 遥控过程图人工干预设有两个环节，一是遥控预置，二是遥控下发，遥控预置和遥控下发时均在工作站弹出窗口，窗口中显示通信厂站、操作人员、开关名称、遥控序号、开关状态、操作类型、操作状态、操作人用户名、操作人密码等。
3.2实施详细说明
通信电源测试指标
第一部分：电源指标的概念、定义 一、描述输入电压影响输出电压的几个指标形式。 1.绝对稳压系数。 A.绝对稳压系数：表示负载不变时，稳压电源输出直流变化量△U0与输入电网变化量△Ui之比。既：K=△U0/△Ui. B. 相对稳压系数：表示负载不变时，稳压器输出直流电压Uo的相对变化量△Uo与输出电网Ui的相对变化量△Ui之比。急：S=△Uo/Uo / △Ui/Ui 2.电网调整率。 它表示输入电网电压由额定值变化+-10%时，稳压电源输出电压的相对变化量，有时也以绝对值表示。 3.电压稳定度。 负载电流保持为额定范围内的任何值，输入电压在规定的范围内变化所引起的输出电压相对变化△Uo/Uo（百分值），称为稳压器的电压稳定度。 二、负载对输出电压影响的几种指标形式。 1.负载调整率（也称电流调整率）。 在额定电网电压下，负载电流从零变化到最大时，输出电压的最大相对变化量，常用百分数表示，有时也用绝对变化量表示。 2.输出电阻（也称等效内阻或内阻）。 在额定电网电压下，由于负载电流变化△IL引起输出电压变化△Uo，则输出电阻为Ro=|△Uo/△IL| 欧。 三、纹波电压的几个指标形式。 1.最大纹波电压。 在额定输出电压和负载电流下，输出电压的纹波（包括噪声）的绝对值的大小，通常以峰峰值或有效值表示。 2.纹波系数Y（%）。 在额定负载电流下，输出纹波电压的有效值Urms与输出直流电压Uo之比，既y=Umrs/Uo x100% 3. 纹波电压抑制比。 在规定的纹波频率（例如50HZ）下，输出电压中的纹波电压Ui~与输出电压中的纹波电压Uo~之比，即：纹波电压抑制比=Ui~/Uo~ .这里声明一下：噪声不同于纹波。纹波是出现在输出端子间的一种与输入频率和开关频率同步的成分，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的0.5%以下；噪声是出现在输出端子间的纹波以外的一种高频成分，也用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的1%左右。纹波噪声是二者的合成，用峰-峰（peak to peak）值表示，一般在输出电压的2%以下。考试大 四、冲击电流。冲击电流是指输入电压按规定时间间隔接通或断开时，输入电流达到稳定状态前所通过的最大瞬间电流。一般是20A——30A. 五、过流保护。是一种电源负载保护功能，以避免发生包括输出端子上的短路在内的过负载输出电流对电源和负载的损坏。过流的给定值一般是额定电流的110%——130%. 六、过压保护。是一种对端子间过大电压进行负载保护的功能。一般规定为输出电压的130%——150%. 七、输出欠压保护。当输出电压在标准值以下时，检测输出电压下降或为保护负载及防止误操作而停止电源并发出报警信号，多为输出电压的80%——30%左右。
尖峰吸收电路说课讲解
摘要：为了防止开关电源(开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成)系统中的高速开关电路存在的分布电感与电容在二极管蓄积电荷的影响下产生浪涌电压与噪声。文中通过采用RC或LC吸收电路对二极管蓄积电荷产生的浪涌电压采用非晶磁芯和矩形磁芯进行磁吸收，从而解决了开关电源浪涌电流的产生以及抑制问题。 0 引言 开关电源的主元件大都有寄生电感与电容，寄生电容Cp一般都与开关元件或二极管并联，而寄生电感L通常与其串联。由于这些寄生电容与电感的作用，开关元件在通断工作时，往往会产生较大的电压浪涌与电流浪涌。 开关的通断与二极管反向恢复时都要产生较大电流浪涌与电压浪涌。而抑制开关接通时电流浪涌的最有效方法是采用零电压开关电路。另一方面，开关断开的电压浪涌与二极管反向恢复的电压浪涌可能会损坏半导体元件，同时也是产生噪声的原因。为此，开关断开时，就需要采用吸收电路。二极管反向恢复时，电压浪涌产生机理与开关断开时相同，因此，这种吸收电路也适用于二极管电路。本文介绍了RC、RCD、LC等吸收电路，这些吸收电路的基本工作原理就是在开关断开时为开关提供旁路，以吸收蓄积在寄生电感中的能量，并使开关电压被钳位，从而抑制浪涌电流。 1 RC吸收电路 图1所示是一个RC吸收网络的电路图。它是电阻Rs与电容Cs串联的一种电路，同时与开关并联连接的结构。若开关断开，蓄积在寄生电感中的能量对开关的寄生电容充电的同时，也会通过吸收电阻对吸收电容充电。这样，由于吸收电阻的作用，其阻抗将变大，那么，吸收电容也就等效地增加了开关的并联电容的容量，从而抑制开关断开的电压浪涌。而在开关接通时，吸收电容又通过开关放电，此时，其放电电流将被吸收电阻所限制。 图1 RC吸收网络电路。 2 RCD吸收电路
开关电源常见尖峰的产生原因和抑制方法
开关电源的尖峰干扰及其抑制 2 滤波电路 为减小电源尖峰干扰需要在电源进线端和电源输出线端分别加入滤波电路。 2.1电源进线端滤波器 在电源进线端通常采用如图1所示电路。该电路对共模和差模纹波干扰均有较好抑制作用。 图中各元器件的作用： （1）L1L2C1用于滤除差模干扰信号。 L1L2磁芯面积不宜太小，以免饱和。电感量几毫亨至几十毫亨。C1为电源跨接电容，又称X 电容。用陶瓷电容或聚脂薄膜电容效果更好。电容量取0.22μF～0.47μF。 （2）L3，L4，C2，C3用于滤除共模干扰信号。 L3，L4要求圈数相同，一般取10，电感量2mH左右。 C2，C3为旁路电容，又称Y电容。电容量要求2200pF左右。电容量过大，影响设备的绝缘性能。 在同一磁芯上绕两个匝数相等的线圈。电源往返电流在磁芯中产生大小相等、方向相反的磁通。故对差模信号电感L3、L4不起作用（见图2），但对于相线与地线间共模信号，呈现为一个大电感。其等效电路如图3所示。 由等效电路知：
表明，对共模信号Ug而言，共模电感呈现很大的阻抗。 2.2输出端滤波器 输出端滤波器大都采用LC滤波电路。其元件选择一般资料中均有。为进一步降低纹波，需加入二次LC滤波电路。LC滤波电路中L值不宜过大，以免引起自激，电感线圈一般以1～2匝为宜。电容宜采用多只并联的方法，以降低等效串联电阻。同时采样回路中要加入RC前馈采样网络。 如果加入滤波器后，效果仍不理想，则要详细检查公共地线的长度、线径是否合适。因为地线分布电感对抑制纹波极为不利。 导线长度l，线径d与其电感量的关系为： L(μH)=0.002l[ln（4l/d)－1](2) 3二极管反向恢复时间引起之尖峰及其抑制 图3共模电感等效电路 以单端反激电源为例（见图4） Us为方波，幅值为Um。功率管V截止时，VD1导通，而VD2截止。但当V导通时，Us极性反转。VD2导通，由于二极管之反向恢复特性，VD1不能立即截止，而是VD1，VD2同时导通。从而激起一个很大的电流尖峰。
航空机载设备电源质量测试方法
航空机载设备电源质量测试方法MIL-STD-704标准用于考察航空电子设备与军用飞机供电设备之间的兼容性。它定义了军用飞机上电子设备电源输入端口上的特性要求。军用飞机上的供电系统必须按照MIL-STD-704标准的要求为电子设备供电，同时军用飞机上的电子设备在规定的电源质量条件下必须能够正常工作。 美军标704测试指南分为8个部分，第一部分是关于兼容性测试，电源分类，军用飞机电气工作条件及电子设备规格的一般性指导。第2-8部分为对应各类供电类型的电子设备所进行的兼容性测试指南。机载电子设备电源主要分为以下几类： 单相/三相交流，400Hz，115V 单相/三相变频交流，115V 单相交流，60Hz，115V 直流，28V/270V MIL-STD-704详细说明了六种电气工作状态： 1、正常工作状态 2、电源中断（转换）状态 3、非正常供电状态 4、应急供电状态 5、启动状态 6、电源故障状态 以下详细介绍这六种状态： 正常工作状态：在正常负载条件下，军用飞机电气系统中各项功能均可正常实现。军用飞机电气负载可以为电阻性，电感性，轻微容性，非线性，开关性质的以及脉冲性质的。发动机的冲击电流和电源的冲击电流都是在正常的负载条件下的。在正常工作状态下，所有电子设备必须能在性能和功能两个方面满足要求。 电源中断（转换）状态：当电气负载在供电电源之间转换时，就会发生电源中断。对于交流系统，转
换可以发生在外接地面电源、外接辅助电源，接入多功能军用飞机交流发电机或变换器；对于直流系统，转换可以发生在外接地面电源，外接辅助电源，外接多功能军用飞机直流发电机，直流变换器或变压整流器之间，在上述状态下军用飞机电气系统应当能正常运行。 非正常供电状态：当军用飞机电气系统中发生故障时，即进入非正常供电状态。非正常供电状态可能在保护装置动作消除故障之前的短暂时间内持续存在，也可能持续一段更长时间。非正常供电状态会有过压，欠压，过频及欠频状态。 能够导致非正常供电状态的故障有： ●发电机控制单元故障 ●发电机故障，绕组损坏，失磁等 ●线路以及电流接触器故障 ●电气过载 ●短路 应急供电状态：应急供电状态是指主供电电源失效并且军用飞机电气系统在有限容量的备用电源供电时的一种工作状态。备用电源可以是电池，低压空气驱动的发电机，也可能是燃料电池。 启动状态：是指当电池启动辅助电源时，或当推进发动机的电气系统启动时的状态。对于大部分军用飞机而言，启动状态只发生在采用直流供电的系统中。 电源故障状态：当电子设备电源中断大于50ms而小于7s时的工作状态。 以下列举section2和section8的测试规范：
开关磁阻电机功率变换器IGBT关断电压尖峰的分析与抑制
第1期2012年2月机电元件 ELECTROMECHANICAL COMPONENTS Vol.32No.1Feb.2012 收稿日期：2011－11－26 试验与检测 开关磁阻电机功率变换器IGBT 关断电压尖峰的分析与抑制 丁小刚，程晶晶 （中国矿业大学信电学院，江苏徐州，221008） 摘要：本文针对开关磁阻电机（SRM ）功率变换器中的IGBT 在关断时出现的尖峰电压进行了分析，就如何抑制IGBT 关断尖峰电压提出了解决方法，并分别从减小主电路杂散电感和减小IGBT 关断时电流的变化率两个方面出发，在结构上使用多组电解电容和叠层母排，以便减小换流回路，从而减小杂散电感。在驱动方面使用有源嵌位技术，减小IGBT 关断时的电流变化率。 关键词：开关磁阻；功率变换器；尖峰电压；有源嵌位Doi ：10．3969/j．issn．1000－6133．2012．01．0010中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1000－6133（2012）01－0036－05 Analysis and suppressing of IGBT turn －off voltage spike of power converter DING Xiao －gang ，CHENG Jing －jing （School of Information and Electrical Engineering of CUMT ，Xuzhou Jiangsu 221008） Abstract ：This paper analyses IGBT turn －off spike voltage of power converter ，and points out a resolution to suppress IGBT turn －off voltage spike．The paper ，based on reducing stray inductance of main circuit and the rate of change of the collector current at IGBT turn －off voltage spike ，discusses using multiple sets of electrolytic ca-pacitors and laminated bus bar in the structure in order to reduce the commutation circuit and the stray inductance of the main circuit ，and uses the active clamp technique in the driver circuit to reduce the rate of change of the col-lector current． Keywords ：switched reluctance ；power converter ；spike voltage ；active clamp 1引言 开关磁阻电机调速系统（SRM ）因结构简单、坚固，以及电力电子技术和控制技术的大力发展得 到了迅速发展。功率变换器是开关磁阻电机调速系统的关键部分，在大功率功率变换器中，IGBT 安全稳定的工作对整个系统起着极其重要的作用。由于IGBT 关断的时候电流变化率很大，会因为主电
IGBT关断尖峰电压抑制方法的研究
驱动与吸收电路对IG B T 失效的影响 李宝成3 摘 要 文章分析了驱动和吸收电路对功率器件IG B T 开关过程的影响及其失效 原因,提出了应采取的措施。 关键词 IG B T 驱动 吸收中图分类号 TM133 文献标识码 A 文章编号 1004—6429(2002)02— 57—02 功率半导体器件是电能转换的关键器件,而IG B T 又是功 率器件中目前发展最快且很有发展前途的一种混合器件,由于其具有开关速度快、驱动功率小、电流容量大、电压等级高且价格低等优点,使其应用范围越来越广泛,特别在开关电源、逆变焊机、U PS 、变频调速器等领域中更是大量应用。 在功率较大的电力电子设备中,主电路的形式一般均采用桥式电路,而在桥式电路中,功率器件IG B T 的驱动及吸收电路对其能否正常可靠使用起着至关重要的作用。驱动及吸收 电路的参数设计合理,可以大大延长IG B T 的使用寿命,提高设备的可靠性。否则,将会使IG B T 经常失效,甚至无法工作。 一、驱动及吸收电路对IG B T 开关过程的影响 笔者在进行开关电源设计时,使用了如图1所示的主电路。 1.不同参数对驱动波形的影响 图1 主电路 Influencing F actors of the Porosity in Welding of Chrome -Nickel Austenic Stainless Steel Zhang Xinbao ,et al. ABSTRACT :This paper expounds the regulations of the influence of the moisture ,crystallizing mode of weld joint ,droplet transfer ,nonmetallic inclusion and other factors in the welding agent of Chrome -Nickel Austenic stainless steel welding rod. KE Y WOR DS :Chrome -Nickel Austenic stainless steel porosity influencing factor 3 工程师,太原市公共交通总公司汽车一公司,030012太原 收稿日期:2002-01-28 ? 75?山西科技2002年第2期□实用技术 SY J S
IGBT双脉冲测试方法详解
IGBT双脉冲测试方法详解 IGBT双脉冲测试方法的意义： 1.对比不同的IGBT的参数； 2.评估IGBT驱动板的功能和性能； 3.获取IGBT在开通、关断过程的主要参数，以评估Rgon及Rgoff的数值是否合适。通常我们对某款IGBT的认识主要是通过阅读相应的datasheet，但实际上，数据手册中所描述的参数是基于一些已经给定的外部参数测试得来的，而实际应用中的外部参数都是个性化的，往往会有所不同，因此这些参数有些是不能直接拿来使用的。我们需要了解IGBT 在具体应用中更真实的表现； 4.开通、关断过程是否有不合适的震荡； 5 评估二极管的反向恢复行为和安全裕量； 6.IGBT关断时的电压尖峰是否合适，关断之后是否存在不合适的震荡； 7.评估IGBT并联的均流特性； 8.测量母排的杂散电感； 要观测这些参数，最有效的方法就是：“双脉冲测试方法”！ 双脉冲测试平台的电路 双脉冲测试的基本实验波形 双脉冲实验的基本原理（1）： 在t0时刻，门极放出第一个脉冲，被测IGBT 饱和导通，电动势U加在负载L上，电 感的电流线性上升，电流表达式为： t1时刻，电感电流的数值由U和L决定，在U和L都确定时，电流的数值由t1决定，时间越长，电流越大。因此可以自主设定电流的数值。
双脉冲实验的基本原理（2）： IGBT关断，负载的电流L的电流由上管二极管续流，该电流缓慢衰减，如图虚线所示。由于电流探头放在下管的发射极处，因此，在二极管续流时，IGBT关断，示波器上是看不见该电流的。 双脉冲实验的基本原理（3）： 在t2时刻，第二个脉冲的上升沿到达，被测IGBT 再次导通，续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流会穿过IGBT ，在电流探头上能捕捉到这个电流，如下图所示。 在该时刻，重点是观察IGBT 的开通过程。反向恢复电流是重要的监控对象，该电流的形态直接影响到换流过程的许多重要指标。
弱信号尖峰检测报告.
电子信息工程学院 硬件课程设计实验室课程设计报告题目：弱信号尖峰检测 年级：2014级 专业：电子信息工程 学号：201421111046 学生姓名：袁洪平 指导老师: 丁昊 2016年09月28日
一、功能与技术指标 1．设计任务 设计一种可以对交流模拟信号上的尖峰干扰检测的简易装置。主要通过模拟器件设计尖峰检测电路，可实现频率为10Hz至5KHz，幅值为10mV弱信号上的尖峰出现检测，并可计算尖峰出现次数。 电路示意图 2．设计指标要求 设计准备：通过信号发生器，产生一路幅度为50mV、频率10Hz至5KHz的弱信号；另外产生一路10Hz至5KHz，幅度为500Mv的三角波为尖峰干扰信号。 （1）基本指标要求 （1）检测电路能够检测10Hz至5KHz幅度为500mV的尖峰存在。 （2）存在尖峰时可通过红色LED点亮预警。 （2）扩展指标要求 （1）可以测试出10个尖峰，并可通过LED（或LCD）屏幕显示尖峰干扰个数，个数误差10%。 （2）其他。 3.设计方案说明 (1)本题推荐使用集成运放电路。 (2)尖峰干扰检测电路要求采用模拟方法来实现。常用的检测方法有：专用检测芯 片、基本运放电路。 (3)为便于各个模块的测试，所有模块间应做成跳线连接方式。 (4) 弱信号通过信号源输出。
二、设计方案与方案比较 1.放大电路 方案一：采用三级管直接搭建共射放大电路，如图（1） 图（1）共射放大电路 这种共射放大电路搭建麻烦，放大倍数难以精确确定，不同三极管的共射放大倍数不一样。 方案二：采用运放OP07搭建，OP07带宽满足题目要求，用集成运放来建立放大模块，可以很方便的通过改变电阻值来改变放大倍数，且电路简单，如图（6）。 比较这两种方案我们选择方案二。 2.整流电路 方案一：采用四个二极管的组成的全波整流电路，如图（2），这种电路多用于将电网 图（2）整流电路 中交流电整流成直流电，由于二极管的导通电压为0.7V左右，因此该电路不适合弱信号整流。
IGBT短路测试方法详解
IGBT短路测试方法详解 在开发电力电子装置的过程中，我们需要做很多的测试，但是短路测试常常容易被忽略，或者虽然对装置实施了短路测试，但是实际上并不彻底和充分。下面2种情况比较常见： 1. 没有实施短路测试， a. 因为觉得这个实验风险太大，容易炸管子，损失太大； b. 觉得短路时电流极大，很恐怖； 2. 实施了短路测试，但测试标准比较简单，对短路行为的细节没有进行观察 本文将详细介绍正确的，完整的短路测试方法，及判断标准。 短路的定义（1）： 桥内短路（直通） 命名为“一类”短路 硬件失效或软件失效 短路回路中的电感量很小(100nH级) VCE sat 检测 桥臂间短路（大电感短路） 命名为“二类”短路 相间短路或相对地短路 短路回路中的电感量稍大(uH级的) 可以使用Vcesat ，也可以使用霍尔，根据电流变化率来定这类短路的回路中的电感量是不确定的
一类短路测试的实施方法一： 下图为实施一类短路测试时的示意图。电网电压经过调压器，接触器，将母线电容电 压充到所需要的值，再断开接触器。上管IGBT的门极被关断，且上管用粗短的铜排进行短路。对下管IGBT释放一个单脉冲，直通就形成了。这就是一个典型的一类短路测试。 一类短路测试的实施方法一的注意事项： 该测试需要注意的事项： 1. 该测试的关注对象是电容组，母排，杂散电感，被测IGBT； 2 短路回路中的电感量很低，所以上管的短路排的电感量可以极大地影响测量的结果，因此绝不可忽视图中所示“粗短铜排”的长短和粗细； 3. 短路测试的能量全部来自母排电容组，通常来说，虽然短路电流很大，但是因为时 间极短，所以这个测试所消耗的能量很小，实验前后电容上的电压不会有明显变化；
开关电源的尖峰吸收电路
摘要：为了防止(是利用现代电力技术，管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）和构成)系统中的存在的分布与电容在蓄积电荷的影响下产生浪涌电压与噪声。文中通过采用RC或LC吸收电路对二极管蓄积电荷产生的浪涌电压采用非晶和矩形磁芯进行磁吸收，从而解决了开关电源浪涌电流的产生以及抑制问题。 0 引言 开关电源的主元件大都有寄生电感与电容，寄生电容Cp一般都与或二极管并联，而寄生电感L 通常与其串联。由于这些寄生电容与电感的作用，开关元件在通断工作时，往往会产生较大的电压浪涌与电流浪涌。 开关的通断与二极管反向恢复时都要产生较大电流浪涌与电压浪涌。而抑制开关接通时电流浪涌的最有效方法是采用零电压开关电路。另一方面，开关断开的电压浪涌与二极管反向恢复的电压浪涌可能会损坏半导体元件，同时也是产生噪声的原因。为此，开关断开时，就需要采用吸收电路。二极管反向恢复时，电压浪涌产生机理与开关断开时相同，因此，这种吸收电路也适用于二极管电路。本文介绍了RC、RCD、LC等吸收电路，这些吸收电路的基本工作原理就是在开关断开时为开关提供旁路，以吸收蓄积在寄生电感中的能量，并使开关电压被钳位，从而抑制浪涌电流。 1 RC吸收电路 图1所示是一个RC吸收网络的电路图。它是Rs与电容Cs串联的一种电路，同时与开关并联连接的结构。若开关断开，蓄积在寄生电感中的能量对开关的寄生电容充电的同时，也会通过吸收电阻对吸收电容充电。这样，由于吸收电阻的作用，其阻抗将变大，那么，吸收电容也就等效地增加了开关的并联电容的容量，从而抑制开关断开的电压浪涌。而在开关接通时，吸收电容又通过开关放电，此时，其放电电流将被吸收电阻所限制。 图1 RC吸收网络电路。 2 RCD吸收电路 本文给出的RCD吸收电路如图2所示，它由电阻Rs、电容Cs和二极管VDs构成，其中电阻Rs 也可以与二极管VDs并联连接。若开关断开，蓄积在寄生电感中的能量将通过开关的寄生电容充电，开关电压上升。其电压上升到吸收电容的电压时，吸收二极管导通，从而使开关电压被吸收二极管所钳位(约为1 V左右)，同时寄生电感中蓄积的能量也对吸收电容充电。开关接通期间，吸收电容则通过电阻放电。 图2 RCD吸收网络。 采用RC和RCD吸收电路也可以对消磁，而不必另设变压器绕组与二极管组成的去磁电路。变压器的励磁能量都会在吸收电阻中消耗掉。RC与RCD吸收电路不仅可以消耗变压器漏感中蓄积的能量，而且也能消耗变压器励磁能量，因此，这种方式同时降低了变换器的变换效率。 由于RCD吸收电路是通过二极管对开关电压钳位，效果要比RC好，同时，它也可以采用较大电阻，但能量损耗也比RC小。
BUCK变换器中的电压尖峰问题
BUCK 变换器中的电压尖峰问题 The Solution to the Voltage Spikes in BUCK Converter 空军后勤学院 魏晓斌 (徐州 221000)南京航空航天大学 詹晓东 沈冬珍 (南京 210016) 摘要:详细地分析了BU CK 变换器中主功率管及二极管上电压尖峰产生的原因及过程,并在此基础上提出了独特的解决措施。 Abstract:T he paper analyzes in detail the reaso ns and the processes of the voltage spike occur rence in the main pow er transistors and free w heeling diodes in BUCK converter,and presents an effective solution to the v oltage spikes. 叙词:变换器/BUCK 变换器 电压尖峰 Keywords:converter/BUCK converter;voltage spike 1 前 言 BUCK 变换器在开关转换瞬间,由于线路上存在感抗,会在主功率管和二极管上产生电压尖峰,使之承受较大的电压应力和电流冲击,从而导致器件热损坏及电击穿。因此,为避免此现象,有必要对电压尖峰的原因进行分析研究,找出有效的解决办法。 2 主功率管关断期间的电压尖峰 图1为BUCK 变换器的主电路原理图。主功率管VQ 采用的是功率MOSFET 。 图1 主电路原理 在实际电路连线中,电路的输入端至VQ 源极之间的连接导线上存在一定的杂散电感L 1。VQ 导通期间,输入电流I 流过L 1,产生一个感应电压U L 1,极性为左正右负。VQ 关断瞬间,I 将迅速减小至零,导致产生很大的d i /d t ,L 1上产生很高的U L1,极性变为左负右正,加在VQ 的漏 源极上,致使VQ 管的U ds 产生较高的电压尖峰。 U ds =U i n +L 1d i /d t (1) 该电压尖峰对VQ 危害极大,它会使VQ 的关断损耗增加,整机效率降低,甚至因过压而 损坏,因此必须消除。如图2所示,给VQ 加一缓冲网络即并联一电容C 3,对提高整机效率有一定的效果。这样在VQ 关断瞬间,L 1通过C 3续流,给C 3充电,形成一个电流通路。由于电容电压不能突变的性质,因此消除了L 1引起的电压尖峰。C 3由多个高频、无极性、无感小电容并联而成。同时在电路布局走线上要注意合理安排,尽量缩短引线。 图2 改进后的变换器主电路 图3为6kVA BUCK 变换器的U ds 实测波形。其输入电压为170V,输出电压为200V 。 为消除电压尖峰,并联了10个1 F/400V 高频、无极性电容。 图3 主功率管V Q 两端的电压波形 3 VD 关断瞬间的电压尖峰 在电路的实际连线中,连接VD 的导线中 63 电力电子技术 1997年第2期 1997.5
一次电源检验测试规范标准
.\ 一次电源测试规范 目录 1 范围 6 2 规范性引用文件 6 3 术语和定义 6 4 测试条件7 4.1 环境条件7 4.2 供电要求7 5常规测试内容7 5.1 外观测试7 5.2 输入电压范围8 5.3 输入过压保护点及恢复点8 5.4 输入欠压保护点及恢复点9 5.5 电网特殊波形试验9 5.6 输入启动冲击电流10 5.7 空载输入电流11 5.8 效率和功率因数的检测11 5.9 输入电压调整率12 5.10 负载调整率13 5.11 稳压精度13 5.12 开关机特性14 5.13 启动时间14 5.14 负载动态响应15 5.15 纹波与噪声15 5.16 温度系数测试16 5.17 交调特性(限于多路输出的电源) 17 5.18 输出电压范围和输出过欠压18 5.19 限流及短路性能18 5.20 杂音电压19 5.21 均流性能测试21 5.22 并机插拔测试21
.\ 5.23 并机上下电测试22 5.24 告警和监控22 5.25 音响噪声测试22 6 可靠性测试22 6.1 环境试验23 6.1.1振动试验23 6.1.2冲击试验(半正弦)23 6.1.3低温贮存试验23 6.1.4低温工作试验24 6.1.5高温存储试验24 6.1.6高温工作实验25 6.1.7空载带电老化试验25 6.1.8恒定湿热试验25 6.1.9高低温循环试验26 6.2电磁兼容性(EMC)测试26 6.2.1 EFT（快速瞬变电脉冲群抗扰性试验）26 6.2.2SURGE 26 6.2.3DIP（电压跌落试验）27 6.2.4ESD27 6.2.5输入和输出CE（传导发射）27 6.2.6RE（辐射发射）28 6.2.7电流谐波测试28 7安全测试28 7.1安规结构和安规器件检查28 7.2非常规状态试验29 7.3绝缘阻抗29 7.4绝缘耐压30 7.5低输入电压运行31 7.6高输入电压运行31 7.7过载性能测试32 7.8过热保护32 7.9风道堵塞试验32 7.10风扇堵塞试验33
开关电源输出纹波测试方法
模块电源的基本参数及测试方法 HOPLITE 2005-4-1 电源的测试 以下主要介绍一些对电源进行性能测试的方法。 测试采用标准的开尔文四端测试法。图21为电源输出电压的开尔文四端测量。测量是通过另外一对不同的接触端点和连线来进行的。这对端点上没有负载电流通过，否则会产生毫伏级的测量误差。图21为通用的测试设置。 1. 输出电压精度 在标称的输入电压和额定负载下，用高精度的直流电压表来测试输出电压。测量值与标称值之间的差值以百分比来表示就是输出电压精度，其计算公式为： 其中U0为标称值，U为测量值。 2. 电压调整率 随着输入电压的变化，输出电压会出现一定的变化。输出电压随着输入电压变化的百分比就是电压调整率。在25℃及标称的输入电压和额定负载下，测量： 标称输入电压下的输出电压Un0 高输入电压下的输出电压Uh0 低输入电压下的输出电压U10 取最大偏差电压，即取|Uh0-Un0|和|U10-Un0|中的最大值与标称输出电压下的输入电压Un0相比，以百分比来表示，就是电压调整率。 3. 负载调整率 随着电源负载的变化，输出电压也会出现一定的变化。输出电压随着负载变化的百分比就是负载调整率。 在25℃及标称的输入电压下测量： 额定负载下的输出电压Un0 空载或最小负载下的输出电压Uml0 两次测量值的差值即|Un0-Uml0|与Un0相比，以百分比来表示，就是负载调整率。 4. 温度系数 在标称输入电压和额定负载下，输出电压随环境温度的变化率称之为温度系数。一般来说，温度升高输出电压下降。 把电源放在温度控制箱内，在标称输入电压和额定负载下，测量： 25℃环境温度下的输出电压Un0 升到最高工作温度并稳定15~30分后，测量输出电压Uht0 降到最低工作温度并稳定15~30分后，测量输出电压U1t0 分别计算出高温下的温度系数和低温下的温度系数，取两者中教大的数值 作为温度系数。 高温下的温度系数 低温下的温度系数 5. 输出纹波和噪音 纹波和杂音是叠加在直流输出电压上的交流成分，对纹波和噪音的测量在额定负载和常温下进行。对于开关型的DC/DC变换器而言，输出纹波电压为一系统带有高频分量的小脉冲，因此通常测量峰-峰值，而不是有效值（RMS）。其测量值用毫伏峰-峰值（mVp-p）表示。例如当一个DC/DC变换器的纹波峰-峰值为50mV时，其RMS值很低，仅为5mV，但是否能用于某一系统，必须要进一步考虑才行。 因为所测量的纹波中含有的高频分量，必须使用特殊的测量技术，才能获得正确的测量结果。为了测出纹波尖峰中的所有高频谐波，一般要用20MHz带宽的示波器。 其次在进行纹波测量时，必须非常注意，防止将错误信号引入测试设备中。测量时必须去掉探头地线夹，因为在一个高频辐射场中，地线夹会象一个天线一样接受噪音，干扰测量结果。用带有接地环的探头，采用图22所示的测量方法来消除干扰。
关于开关电源中抑制开关管DS电压尖峰的研究分析
关于开关电源中抑制开关管DS 电压尖峰的研究分析 在开关电源的设计试验中，设计者通常希望能将电路的损耗降到最低，而损耗中很重要的一部分来自于开关管的开关损耗。开关管开关时电压和电流的重叠是开关损耗的主要成因。在含有变压器的开关电源中，由于变压器漏感的影响，开关管的开通损耗一般都比较小；在导通瞬间，变压器漏感很大的导通阻抗使开关管两端电压迅速下降到零，并减缓了电流的上升速率，即开关管导通时电流上升的大部分时间内开关管的DS 电压基本为零，所以其导通损耗可以忽略，也就是说，开关损耗主要来源于开关管关断时的损耗。 我们经常会遇到开关管在关断的瞬间其DS 电压会出现瞬间高压值，即电压尖峰，该电压尖峰在使用不同的开关管时，形成的原因也会不同，但笔者认为其原因不外乎以下两种：一是开关管关断时变压器初级的漏感尖峰电压；二是由于开关管内部的杂散寄生电感和电容，在其关断时产生的电压浪涌。对于整流二极管而言，其截至时的反向恢复电流也会产生电流浪涌和电压浪涌。电压尖峰的存在会影响电路的稳定性，可能会产生EMI 问题及电路产生噪声，严重时电压尖峰可能会超出开关管的规格要求，导致开关元件的损坏，所以设计者一般会采用吸收电路来降低电压尖峰同时降低其开关损耗。这些吸收电路的原理就是在开关断开时为开关提供旁路，以吸收蓄积在杂散寄生电感和漏感中的能量，并使开关电压被钳位从而抑制浪涌电流。常见的吸收电路有RC 吸收电路、LC 吸收电路RCD 吸收电路。现对其中的RCD 吸收电路和RC 吸收电路做一整理总结。 1、 RCD 吸收电路 RCD 吸收电路的原理图如下图所示，其构成为电容Cs 与电阻Rs 并联后与二极管VDs 串联后并联在开关管的两端。其工作原理为：当开关管关断瞬间，变压器初级漏感和开关管杂散寄生电感中存储的能量将会在给开关管寄生电容充电，其电压上升到吸收电容的电压时，吸收二极管导通，从而使开关电压被二极管所钳位，同时漏感和寄生电感中储存的能量也向吸收电容充电。开关管关断时，流过管子的电流会变小，而由于变压器漏感的存在，会阻碍电流的减小，此时的电流一部分流过即将关断的开关管，一部分流过吸收回路为电容Cs 充电，电容储存的能量为22 1CS s c U C W ?=。此时电容Cs 的作用相当于增加了开关管的等效电容，从而抑制其关断时的电压浪涌。如果电容Cs 可以选得很大，就可以有效的抑制电压尖峰，同时也就减小了电流和电压重叠部分的面积，减小关断损耗，但考虑到Cs 充电后要进行完全的放电，所以Cs 的选取要有一定的限制。 由于Cs 在关断瞬间被充电，所以必须在下一个关断时刻到来前对其进行放电。开关管导通后，其集电极电压被拉低，从而构成了Cs 的放电回路，电容Cs 通过电阻Rs 放电。如果每个周期电容储存的 能量全部消耗在电阻Rs 上，则电阻Rs 消耗的功率为T U C P CS S Rs 221?=，所以电容的选取一定要考虑到电阻的损耗，换句话说，电阻Rs 的取值限制了吸收回路对电压尖峰的抑制程度。 在设计电路时一定要注意Rs 和Cs 的取值，RC 电路取值不合适，不仅起不到抑制电压尖峰的作用
电缆线电容测试方法
电缆线寄生电容测试设计 设计一个电缆寄生电容测试系统，要求： 1．给出测试原理； 2．给出测试系统原理图。 设计过程： 1）测试原理框图 图1 电缆电容测试原理框图 时钟信号由石英晶振形成2M H z, 再采用4分频电路实现时钟信号。多路电子开关由C C B器件实现。检测电路采用具有场效应管做输入的高输入阻抗运放，因而具有很低 4066 的输入电流和低失调电压。为了提高测量精度，采用集成稳压电路实现高稳定电压源 V。 C 2）测试原理说明
图2 电容充放电原理图 C M O S 开关1K 和2K 受时钟信号P C 控制，其通断时序见图1所示。在1K 通，2K 断期 间, A 点接到电压源C V 上，对X C 充电。后半周期，1K 断，2K 通,X C 上的电荷泄放。此 时，X C 一端B 点接地，另一端A 点接到虚地。因此，在后半周期中， X C 上的电荷C X Q V C =全部泄放掉。在时钟脉冲控制下,充放电过程以频率1f T =。 重复进行, 因而平均放电电流为： m C X I V C f =?? 该电流被转换成电压并通过C 而平滑,最后给出一个直流输出电压： 0f m f C X V R I R V C f =?=??? 其中，开关1K 、2K 、3K 、4K 受时钟脉冲控制。1K 与3K 通、2K 与4K 断时为充电状态， 1K 与3K 断、2K 与4K 通时为放电状态。在P C 作用下，便形成对X C 的周期充电和放电，并在电荷检测器输出端产生一个正比于X C 的直流电压。 如果考虑到屏蔽与X C 两极板的寄生电容以及与X C 相连的开关的杂散电容，有图2的
论尖峰电压、电流对开关电源的干扰和抑制措施
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/8618345945.html, 论尖峰电压、电流对开关电源的干扰和抑制措施 作者：刘光清郑勤 来源：《电子技术与软件工程》2016年第06期 摘要开关电源现越来越广泛地应用于数字电路中，开关频率及速度也随之提高，这些引 发电压及电流的变化，并伴随有大量电磁干扰的出现，这会严重干扰影响到电子设备的正常运行的，出现一些故障如死机、数据出错等等，对生产工作会造成较大损失，应采取措施抑制这种干扰影响的出现。本文将重点分析下尖峰电压、电流对开关电源的干扰以及对应的抑制措施。 【关键词】尖峰电压电流开关电源干扰抑制 随着我国社会经济及科学技术的迅猛发展，电力电子产业的器件处于不断更新换代状态中，而且其中的开关电源现在使用的更为广泛，技术器件更新换代过程中，其开关电源的开关频率及速度也使得开关电源受到电压、电流干扰，电压及电流瞬间变化，导致大量电磁干扰产生，电子设备正常工作因此受到干扰。 1 尖峰电压、电流对开关电源的干扰和抑制原理机制 开关电源受干扰的途径是电源线，因此又可以称为传导干扰，这种干扰顾名思义就是：杂波干扰以电源线路为传导路径，进入或者是输出，传导干扰又能细分为对称及非对称干扰。对称干扰主要含义是：其比较参考物是大地或参考地，然后通过电源两根线传导干扰信号，这种干扰信号的大小及方向是相同的。两种不同信号随机结合的产物是不对称干扰，而且两者组成的干扰组合比例也不能用，其具有不同的对称性质，因此就能得到：抑制一种干扰信号时，那么另一种干扰信号的抑制将减弱， 非对称干扰起作用时，它会有反向线圈磁通，更具体来说就是电感量为零—XL=0，流过电流不会因此受到压降作用，非对称干扰也不能被较好地抑制。从中能够分析出：输入端1及输出端4分别接入了线圈各端，相应的对称干扰电流还会促使相反自感电动势极性形成，并于此出现磁通反向，接着会互相抵消，总电感量为零，因此不能有效抑制对称干扰。非对称干扰的干扰信号具有相反的极性，这从侧面说明干扰信号自身增加了一倍自感量，能够产生较显著的抑制作用。电路实际工作、操作时，两种以上电路常常同时接入到电路中，这种电路常常在电源性附近输入端进行布置，这种方法对上述两种干扰信号具有较好的抑制作用。 2 尖峰电压、电流对开关电源产生干扰及相应抑制措施
电能质量检测方法
电能质量检测方法及处理 一、参考标准 GB12325-2003《电能质量、供电电压允许偏差》 GB12326-2000《电能质量、电压波动和闪变》 GB/T14549-1993《电能质量、公用电网谐波》 GB/T15543-1995《电能质量、三相电压允许不平衡度》 GB/T15945-1995《电能质量、电力系统频率允许偏差》 GB/T18481-2001《电能质量、暂时过压和瞬态过电压》 二、电能质量评价指标 2.1、三相不平衡： 指三相电力系统中三相不平衡的程度。A、B、C三相间幅值不相等，之间相位不是120度。 2.2、短时电压中断： 当电压均方根值降低到接近于零时，称为中断。持续时间较长称为长时间中断，而持续时间较短称为短时间中断。 2.3、短时电压下降： 指供电电压有效值突然降至额定电压的0.9-0.1p.u，然后又恢复正常电压，持续时间一般为0.5个周波到1min.。又称为电压跌落。 2.4、短时电压上升： 工频条件下，电压或电流的有效值上升到额定电压的1.1-1.8p.u，然后又恢复正常，持续时间一般为0.5个周波到1min.。又称为电压突起。 2.5、电压波动与闪变： 电压均方根值一系列相对快速变动或连续改变的现象。变化周期大于工频周期，在电力系统中这种现象可能是多次出现，变化过程可能是规则的、不规则的， 或是随机的。闪变：电光源的电压波动造成灯光照度不稳定的人眼视觉反应称为 闪变。 2.6、谐波、间谐波、次谐波： 波形频率为基波频率的整数倍。非工频频率整数倍的周期性电流的波动，称为延续谐波，根据该电流周期分解出的傅里叶级数得出的不是基波整数倍频率的分 量，称为简谐波。频率低于工频的简谐波又称为次谐波。 2.7、直流偏移： 任何一个波形畸变的周期性非正玄波电压、电流，对其进行傅里叶级数分解，除了得到与基波相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分称 为谐波；以及频率等于0的分量，这部分称为直流分量，也称为直流偏移。 2.8、过电压、欠电压（电压偏差）： 指实际电压对于标称电压的偏离程度，通常用相对误差来计算。
蓄电池的测试方法
24 ·August - CHINA 特别报道Special Report 精 如何判断车载电池是状态良好还是使用寿命已尽是长久以来的一个难题。如果蓄电池已经达到临界状态，那么在彻底衰退之前还能使用多久？这些问题的结论性答案最终取决于你采用的电池检测手段和操作步骤。 维修中常遇到的一个问题是：蓄电池有没有问题？如果答案是“不能确定”，那么这块蓄电池还能用多长时间？正确的测试方法和手段可以为上述问题提供确切的答案。 当今汽车上大量增加的电子元器件使得蓄电池的性能在许多方面对车辆整体的运行状况起着至关重要的作用。汽车蓄电池的使用历史已久，因此，大多数技师很久都没有静下心来重温汽车蓄电池所采用的技术。如果像我一样从事汽车维修这一职业很多年，那么也许你会记得过去汽车蓄电池大多只能使用2~3年。 现如今，许多原装蓄电池和许多高质量换装蓄电池都可使用7年或更长的时间。蓄电池使用寿命的延长部分归功于先进的制造材料和先进的制造技术，其余的要归功于车辆充电系统的充电控制。但是，那个维修中常遇到的问题还是存在：蓄电池有没有问题？ 我们先从对一个案例的研究开始，说的是一辆因蓄电池没电被拖来维修的车。首先看一下图1A，这是一幅示波器记录下的交流耦合波形，测试方法是只用示波器的两个探针分别接在蓄电池的正负极上，示波器的设置为：幅值每 格100mV、时基每格5ms。在这个测试中，发动机怠速运转，没有大的用电器工作。这辆车是由于蓄电池没电被拖来的，用启动/充电电源将车发动后，图1A 所示的是最初的测试结果。从图中可以看出，波形是一连串几乎垂直的直线，其幅值超过了示波器的屏幕设置。如果细看，可以从屏幕的右上角处看到直流电压的读数(14.6volts DC)。 图1B所示为同一辆车，只不过是对相同的测试条件做了一点小小的改变，将jump box启动/充电电源重新跨接在车上蓄电池的两极上，这样一来就增加了原车 文/Sam Bell 译/朱之亚 边明远 蓄电池的测试方法