【正文】 系統(tǒng)的可靠性 影響直流電源可靠性的因素 環(huán)境條件 電網(wǎng)電壓 元器件及制造工藝 配置及運(yùn)行方式 直流電源的運(yùn)行與維護(hù) 蓄電池的運(yùn)行與維護(hù) 充電裝置的運(yùn)行與維護(hù) 直流電源狀態(tài)評(píng)價(jià) 蓄電池的狀態(tài)評(píng)價(jià) 充電裝置狀態(tài)評(píng)價(jià) 直流電源綜合測(cè)試裝置簡(jiǎn)介 直流電源發(fā)展歷史 （ 單相 ） 利用二極管的單向?qū)щ娞匦?，?dāng) u2為正半周時(shí)， a端電位高于 b端電位，二極管 VD VD3正偏導(dǎo)通；而當(dāng) u2為負(fù)半周時(shí)， b端的電位高于 a端，二極管 VD VD4導(dǎo)通，因而在 u2的一個(gè)周期內(nèi)，負(fù)載電阻 RL的電壓波形如圖 b所示。在 u2的正半周內(nèi)， a端電位高于 b端電位， VT1和 VT4承受正向電壓，但在 0α之間， VT1和 VT4不導(dǎo)通，負(fù)載電壓 ud與負(fù)載電流 id均為零。 在 R R R3的阻值和 Uz+Ube2不變時(shí)，不論 Uin以及 RL如何變化， Uo都不變。 ? 在不隔離式開關(guān)電源中，根據(jù)輸出電壓與輸入電壓的關(guān)系，可分為升壓型、降壓型和反相型三種類型。調(diào)制振蕩器的脈沖寬度，從而控制變換器以保持輸出電壓的穩(wěn)定。 個(gè)人電腦 PWM電源輸入電流波形 Uin Uo Iin 為解決這一問(wèn)題，對(duì)于單相交流輸入的電源，可以采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，使開關(guān)電源的功率因數(shù)提高到 ，總電流諧波失真小于 7%；對(duì)于三相交流輸入的電源，可采用電感、電容組成的無(wú)源功率因數(shù)校正技術(shù)，使開關(guān)電源的功率因數(shù)提高到 ，最大諧波電流含有率小于 30% 2022/2/10 15 直流變換器是開關(guān)電源的核心部分 ， 通過(guò)功率開關(guān)管的開斷 ， 將直流電壓變?yōu)槊}沖狀的交流電壓 ， 通過(guò)高頻變壓器隔離 ， 再經(jīng)過(guò)二極管整流 、電感 、 電容濾波后變?yōu)榉€(wěn)定的直流輸出電壓 。 在進(jìn)行變壓器設(shè)計(jì)時(shí)，磁心損耗 200mW/cm3 是一個(gè)適宜的限制值 。 目前商用 MOSFET的容量 900V36A，低壓 MOSFET的容量為 50V120A?？旎謴?fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百納秒，正向壓降約為 ，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達(dá)幾百到幾千伏。 2022/2/10 27 開關(guān)電源基礎(chǔ) PWM集成控制器的基本原理（ UC3825A） 2022/2/10 28 開關(guān)電源基礎(chǔ) 開關(guān)電源的并聯(lián)均流 在實(shí)際應(yīng)用中，往往由于一臺(tái)直流電源的輸出參數(shù)（如電流、功率）不能滿足要求，而滿足這種參數(shù)要求的直流電源，存在重新開發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的過(guò)程，勢(shì)必加大電源的成本、延長(zhǎng)交貨時(shí)間、影響工程進(jìn)度。 特點(diǎn) 均流效果較好，易實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確均流。 2022/2/10 30 開關(guān)電源基礎(chǔ) 最大電流自動(dòng)均流原理： 將平均電流自動(dòng)均流電路中的電阻 R用一個(gè)二極管代替，二極管陽(yáng)極接 a，陰極接 b。 故障率（ λ ）： 故障率是指 t時(shí)刻尚未失效的設(shè)備在隨后的 dt時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的條件概率，在指數(shù)分布時(shí)，設(shè)備的故障率為常數(shù)，用 λ表示。如果說(shuō)用一般可靠性器件設(shè)計(jì)出可靠性較高的電源設(shè)備是電源本身設(shè)計(jì)的一項(xiàng)基本要求，那么由一般可靠性的電源組成高可靠性的電源系統(tǒng)便是電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。假如單臺(tái)開關(guān)電源模塊的 MTBF為 5萬(wàn)小時(shí)，模塊的更換時(shí)間（從發(fā)現(xiàn)到更換完畢，考慮從廠家到現(xiàn)場(chǎng)的時(shí)間）為 100小時(shí)，忽略公共并聯(lián)部分的故障率，則兩臺(tái)模塊并聯(lián)組成的 1+1充電裝置的 MTBF比單臺(tái)模塊的 MTBF提高 250倍，即使 8臺(tái)模塊組成的7+1充電裝置的 MTBF比單臺(tái)模塊的MTBF提高 10倍。 粉塵 在高濕條件下，粉塵會(huì)造成直流電源內(nèi)部印制板的腐蝕，從而導(dǎo)致直流電源故障 2022/2/10 39 影響直流電源可靠性的因素 電網(wǎng)電壓 直流電源內(nèi)部采用的功率半導(dǎo)體器件均有一定的電壓限制，當(dāng)工作電壓超過(guò)其額定電壓值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致功率半導(dǎo)體器件的擊穿。開關(guān)電源大量使用表面貼元件，所有元器件都要焊接在印制板上，元器件焊接過(guò)程的工藝非常重要，如果處理不好，會(huì)造成脫焊、虛焊、粘連等。 2）維護(hù)及檢測(cè) 應(yīng)定期對(duì)充電裝置輸出電壓和電流精度、整定參數(shù)、指示儀表進(jìn)行校對(duì) 宜定期進(jìn)行穩(wěn)壓、穩(wěn)流、紋波系數(shù)和均流不平衡度等參數(shù)測(cè)試 2022/2/10 44 直流電源的狀態(tài)評(píng)價(jià) 蓄電池的狀態(tài)評(píng)價(jià) 評(píng)價(jià)方法： 通過(guò)核對(duì)性放電對(duì)蓄電池的狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，具體方法是：采用 行恒流放電，當(dāng)蓄電池組電壓下降到 N*，停止放電并靜置 12小時(shí)，再用 恒壓 浮充電，重復(fù)三次，如果蓄電池組的容量仍不能恢復(fù)到其額定容量的 80%以上，則說(shuō)明蓄電池已失效，需要進(jìn)行更好。 15%范圍內(nèi)變化，輸出電流在其額定值 0%～ 100%范圍內(nèi)變化，輸出電壓在其標(biāo)稱電壓的 90%～ 130%范圍內(nèi)任一數(shù)值上。調(diào)整可調(diào)負(fù)載，使充電裝置輸出電流為 50%額定值 [50% Ie(n+1)]。調(diào)整負(fù)載，使輸出電流為額定值 Ie(n+1)，測(cè)量各模塊輸出電流，并計(jì)算其均流不平衡度。 目前，產(chǎn)品型式試驗(yàn)檢測(cè)中心已經(jīng)采用一體化電源標(biāo)準(zhǔn)中的測(cè)試方法。 評(píng)價(jià)手段： 直流電源綜合測(cè)試裝置 2022/2/10 46 直流電源的狀態(tài)評(píng)價(jià) 充電裝置的狀態(tài)評(píng)價(jià) ? 穩(wěn)壓精度試驗(yàn) DL/T4592022《 直流電源柜訂貨技術(shù)條件 》 中規(guī)定：充電裝置在穩(wěn)壓狀態(tài)下，交流輸入電壓在其額定值的 +15， 10%范圍內(nèi)變化，輸出電壓在充電電壓調(diào)節(jié)范圍內(nèi)變化，輸出電流在其額定值 0%～ 100%范圍內(nèi)的任一數(shù)值上保持穩(wěn)定，按下式計(jì)算的穩(wěn)壓精度應(yīng) 小于 177。 2022/2/10 41 影響直流電源可靠性的因素 系統(tǒng)配置及運(yùn)行方式 對(duì)于變電站的直流電源系統(tǒng)，配置及管理方式均有嚴(yán)格的規(guī)范，因此，在系統(tǒng)配置和運(yùn)行方式方面不會(huì)降低直流電源電源的可靠性。 如果局部電網(wǎng)連接有大功率電機(jī)之類的負(fù)荷時(shí)，在負(fù)荷突然停止的瞬間，將在低壓電網(wǎng)中產(chǎn)生瞬態(tài)高壓，如果瞬態(tài)高壓的持續(xù)時(shí)間大于開關(guān)電源輸入側(cè)濾波電容的時(shí)間常數(shù)，交流電網(wǎng)的瞬態(tài)高壓將造成開關(guān)電源內(nèi)部功率器件的擊穿。 如果忽略公共并聯(lián)部分的故障率，則三臺(tái)模塊并聯(lián)組成的 1+2充電裝置的MTBF比單臺(tái)模塊的 MTBF提高（ μ/λ） 2/6倍， 8臺(tái)模塊組成的 6+2充電裝置的 MTBF比單臺(tái)模塊的 MTBF提高（ μ/λ） 2/336倍。這種電源系統(tǒng)就不是一個(gè)單純的冗余系統(tǒng)，在對(duì)其可靠性進(jìn)行分析時(shí)，必須考慮高頻開關(guān)電源模塊的維修。其倒數(shù)是平均修復(fù)時(shí)間（ MTTR），即： 對(duì)于一旦損壞便不能再用的設(shè)備來(lái)說(shuō)，平均無(wú)故障工作時(shí)間或故障率完全可以描述其可靠性。這種方法一次只有一個(gè)單元參與調(diào)節(jié)工作。 如均流母線短路或任一單元不工作時(shí)，母線電壓下降，使每個(gè)單元輸出電壓下調(diào)，甚至達(dá)到下限。 但是電源輸出參數(shù)的擴(kuò)展，僅僅通過(guò)簡(jiǎn)單的并聯(lián)方式不能完全保證整個(gè)擴(kuò)展后的電源系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。 2022/2/10 24 理想的開關(guān)元件是導(dǎo)通時(shí)開關(guān)的電阻或電壓為零，關(guān)斷時(shí)開關(guān)的電阻為無(wú)窮大。它在結(jié)構(gòu)上類似于 MOSFET ，其不同點(diǎn)在于 IGBT 是在 N 溝道功率 MOSFET