电源设计流程范文

传统“电力电子技术”课程设计题目很多，但内容上主要集中于电力半导体器件、整流、直流斩波、逆变和变频变压等几个章节。以“单向半控桥式晶闸管整流电路的设计(纯电阻负载)”课程设计题目为例，学生的课程设计内容仅完成整流电路理论概述、电路结构和特性介绍以及一次验证型的实验结果，创新能力得不到培养。“电力电子技术”实验是弱电控制强电的实验，平时开设的实验基本上都是验证型实验，主电路结构都是以挂件形式开放着的，控制电路部分也是安置在面板上，学生很简单地就能完成实验指导书中的要求。而对于一些综合型创新型实验，弱电部分一般都是学生自行设计的，这就要求处理好强电和弱电的接口部分，而操作不当很容易使电路损坏。课程设计要求理论分析与实验论证相结合，但对于电子信息专业学生，首次接触这门强电类型的实验，很难把实验结果与书本理论知识联系起来。如做整流电路实验，学生一般不思考示波器上显示的可控半波波形、直流电压表读数与控制相位之间的关系，从实验中获益不多。

2课程设计内容的制定和教学安排

电力电子技术应用主要包括电气传动、电力系统和开关电源三个领域。小容量开关电源设计与制作作为课程设计内容比较适合于电子信息工程专业学生。简单的开关电源包括启动电路、控制电路、驱动电路、输出滤波、保护电路和变压器等诸多部分。而且开关电源的设计种类也很多，设计成本不高。因此，我们将开关电源的设计作为综合性的“电力电子技术”课程设计项目。我们对学生进行分组，分解项目任务，分配给他们不同任务要求。如有的学生负责电压反馈型并联Buck电路的设计，有的学生着重于主电路的设计和参数计算，有的学生要求侧重于均流控制电路的设计，有的学生侧重于驱动电路的设计等，这样的分配有助于学生在较短的时间内完成课程设计任务。为完成课程设计任务，教师在课程教学安排上，可适当选择一些案例进行讲解，籍此为学生进行课程设计提供范例。案例可取自科研文献或当前大学生电子设计竞赛中开关电源的设计项目。例如，考虑节能项目中使用的综合整流、逆变和直流斩波电路等，设计LED或LCD等的控制和驱动电路以及电动汽车逆变电路等。

3电路仿真与实验结合

电源设计流程范文篇2

关键词单片机;数控

中图分类号TM4文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)041-0007-01

本文所设计的数控电流源采用PIC16F877A单片机为核心部件,键盘、显示、D/A、开关电源等模块为电路。

1设计要求和总体设计思路

1.1设计要求

本设计要求:输入220V,输出最高12V;通过键盘控制输出电流,步长为0.01A;采用LED显示输出电流,精度为0.02A;电流源稳流范围为(0.2-1)A。

1.2总体设计思路

本设计采用开关电源,以达到输出范围和精度以及纹波的要求。根据系统要求,采用D/A转换后,接运算放大器构成的功率放大来控制D/A的输入,从而控制电流值的方法。本系统主要由数控部分、电源部分和键盘显示电路组成。系统原理框图如图1所示。

图1数控电流源原理框图

2硬件电路设计及软件选择

根据数控电流源的设计要求,系统主要由控制模块、电源模块、D/A模块及键盘显示模块构成。

2.1控制模块的选择

本设计采用的是PIC16F877A单片机控制。与AT89C51单片机相比,PIC16F877A采用哈佛结构,能实现指令的单指节化,有精简指令集技术,寻址方式简单,I/O口驱动能力强,具备I2C和SPI串行总线端口,电路简洁,不仅便于开发,而且还可节省用户的电路板空间和制造成本。程序保密性强,有低功耗、宽电压设计,能将相当一部分器件结合到一起,使用方便,抗干扰性能提高。

2.2电源模块的选择

电源模块一般主要采用全桥整流加电容滤波电路、三端稳压集成电路外接扩流管和开关电源电路。全桥整流加电容滤波电路广泛应用于一些要求不太高的直流电流源中,其驱动能力和后级的滤波电容有关,该电路显著的特点就是能够比较好的满足电流的瞬态相应,而如果负载要求持续的大电流输出,该电路将无能为力。三端稳压集成电路外接扩流管既利用了稳压集成块良好的稳压性能,又能够有一定的电流输出,在一些高精度的线性稳压电源中被广泛采用,但是效果较差。开关电源的功率器件工作在开关状态,功率损耗小、效率高。与之相配套的散热器体积大大减小,同时脉冲变压器体积比工频变压器小了很多。因此采用开关电源的电流源具有效率高、体积小、重量轻等优点。

由于本设计对电源的要求比较高,尤其体现在对电源的功率和纹波电压的要求上。因此,在这里采用的是开关电源电路。

2.3D/A转换模块的选择

TLC5615为美国德州仪器公司1999年推出的产品,是具有串行接口的数模转换器,其输出为电压型,最大输出电压是基准电压值的两倍。带有上电复位功能,即把DAC寄存器复位至全零。它是串行输入的10位高精度D/A转换器,因此经转换的最终输出电压可以达到0V～10V。10位D/A,分辨率为1/2048,选采样电阻为15kΩ,D/A输出的分辨率能实现步进0.01A。

2.4软件的选择

Protel99SE软件设计系统是一套建立在IBMPC兼容机环境下的EAD电路集成设计软件平台。它具有电路原理图设计、PCB(印制电路板)设计、电路的层次化设计、报表制作、电路仿真以及逻辑器件设计等功能。

Microchip公司为PIC系列单片机配备了功能强大的软件集成开发系统Mplab,该软件是一个集成多种单片机应用开发工具软件于一体的、功能完备的软件包。

本文采用Protel99SE软件设计系统进行PCB板的设计,Mplab进行系统仿真。

3数控电流源的单片机程序实现

本文所采用的PIC16F877A单片机是Microchip公司开发的新产品,具有FLASH编程的功能,可以直接在单片机上进行如暂停CPU执行,观察寄存器内容等操作,是目前应用最广泛的一种PIC单片机。

单片机程序所要实现的功能是:独立键盘对PIC16F877A单片机输入数据,PIC16F877A单片机对获得的数据进行处理,并送到10位数模转换器TLC5615,实现对电流的控制。

在这里采用的是C语言编程,其优点是编写代码效率高、软件调试直观、维护升级方便、代码的重复利用率高、便于跨平台的代码移植等。主程序流程图如图2所示。

图2主程序流程图

表1实测部分输入电流与实际输出电流值及误差

4系统测试

本设计要求输出电流范围为0.2A-1A,恒流源模块采样电阻两端电压为200mV-2000mV,由电压值可以推算出数模转换模块的参考电压|Vref|至少为2V(Vref

表1所列的测试结果表明,本设计输出的最大误差为当输入电流为32mA时,输出电流为33mA,误差为1mA。而题目中发挥部分要求输出电流变化的绝对值≤输出电流的0.1%+1mA,即1.032,所以本设计测量出来的误差值达到了设计要求规定的误差值。

5结论

电源设计流程范文

电力能源作为国民经济众多领域的基础能源，在社会经济发展中起着举足轻重的作用。电力工业的先行建设，是保证经济发展的先决条件。作为电力工程前期工作的重要组成部分，合理的系统规划是电力系统安全、可靠、经济运行的前提，也是具体单项电力工程设计建设的方针和原则。

一、电力系统规划设计的主要内容

系统规划设计相关工作可分为长期的电力系统发展规划、中期的电力系统发展设计。其对单项电力工程设计具有指导性的作用，也是论证工程建设必要性的重要依据。

在进行单项电力工程设计时，其涉及到的系统规划设计主要内容包括：（1）工程所在区域的电力负荷预测和特性分析；（2）近区电网电源规划情况及出力分析；（3）根据负荷预测和电源规划结果，进行电力和电量平衡；（4）提出电力工程接入电网系统方案；（5）对所提方案进行电气计算；（6）分析计算结果，并进行方案技术经济比较；（7）为电力设计其它专业提供系统资料。

（一）电力负荷预测和分析

对拟建电力工程附近片区进行电力负荷预测和分析，是电力系统规划设计的基础。在电力工程设计时，主要进行10年以内的中短期负荷预测。中短期负荷预测，主要围绕国民经济的运行和发展而进行。在总结历年经济数据的基础之上，结合社会经济的发展规划，对中短期的近区最大负荷进行逐年预测；同时，根据已建、在建和规划的大项目情况，对负荷的特性进行必要的研究分析，并确定其对电网供电的影响。负荷预测的方法多种多样，即有传统的序列预测法，也有模糊理论、专家系统等新方法。对具有重要意义的电力工程，如枢纽变电站、输送大量潮流的电力线路、或大容量发电机组，可采取多种方法预测负荷，分析负荷增长因素及其发展趋势，并从中选出一般可能出现的负荷水平进行分析。

（二）电源规划情况及出力

电源规划是电力系统规划设计的核心内容。对拟建工程周边电网的电源规划进行统计，并分析电源的出力情况，是论证单项电力工程建设必要性的重要依据。电力电源分为统调电源和地方电源，其中统调电源是指归电网调度统一调度的各类大型发电厂；地方电源则包括各类小水电站，以及企业自备发电机组。每种电源在不同的水文期的出力各不相同，同时新建电源机组会出现在规划期间逐年投产的情况，因此，需对电源出力情况进行详细的分析统计，以利于下一步工作开展。

（三）电力电量平衡

电力电量平衡在电力系统规划设计中起约束条件的作用。根据电力负荷预测和电源出力分析，进行项目所在地区、供电区域进行电力、电量平衡计算，并对平衡结果进行分析，从而确定电力工程的布局和规模。通过负荷预测确定各水平年的系统最大负荷，结合各类电源的出力分析，得出电力电量盈亏，从而确定电力系统所需的发电、变电设备容量。该容量应满足负荷需求的工作容量加上系统需要的备用容量。此外，在进行电力电量平衡时，还需考虑分区间的电力电量交换，并根据情况增减设备容量。

（四）接入系统方案

根据工程所在地原有网络特点、负荷分布和电网发展规划等情况，说明项目工程在电力系统中的地位和作用，按照电网规划，以及政府部门的审批意见，提出项目接入系统比较方案。在论述项目接入系统方案时，应远近结合、综合考虑节约用地、节能降耗、电网新技术的应用。与此同时，需提出项目工程各方案的布局和规模，投产年及终期近区的电网结构、运行方式和供电电压等内容。

（五）电气计算

电气计算是电力系统规划设计的主要内容，包括：潮流计算，稳定计算，短路电流计算和无功补偿计算。第一，潮流计算主要是对电力网络中的功率和电压的分布进行计算，通过潮流计算可确定系统运行方式，检查各元件是否满足运行要求，并为系统继电保护和稳定计算提供依据和初值。潮流计算作为电力系统设计中最基本的计算，是比较电力工程各接入系统方案最直观的方法。通过潮流计算得出的电网各节点电压、各网络元件电力损耗、以及电力潮流的分布情况，可直接用于分析各接入系统方案的可靠性、合理性和经济性。第二，稳定计算是指根据要求，对电力系统的各种故障情况进行模拟计算和分析，从而确定电力系统稳定问题的主要特征和稳定水平。稳定计算多是基于潮流计算结果的基础之上，在单项工程设计中常用到的稳定计算包括电力系统暂态稳定计算、电压稳定计算、以及频率稳定计算等。通过进行各种稳定计算，可校验各接入系统方案的运行参数能否满足稳定运行的要求，在必要的情况下提出安稳策略和保障措施。第三，短路电流计算主要是验算在给定的网架中，由于故障短路而在电气元件上产生的不正常电流值。计算项目工程接入系统节点处的各种短路电流，能为电气设备的选型提供依据。在确定网架结构和系统运行方式的情况下，进行短路电流计算可正确选择及校验电气设备，选用正确的继电保护整定值和熔体的额定电流，从而确保在故障情况下能快速切断短路电流，减少短路电流持续时间，减少短路所造成的损失。系统的短路电流宜限制在合理的水平，当短路电流水平过大而需要大量更换工程相关网区已有电气设备时，应提出限制短路电流的措施。第四，进行适当的无功补偿，可向电力网络中的感性负荷提供相应的无功功率，从而减少各种网络元件因传输无功功率所造成的电能损耗。在具体电力工程中，需根据无功平衡，提出无功补偿装置总容量及分组容量，必要时需对单组低压电容器投切时电压波动进行校核，进行近区无功平衡分析，和调相调压专题计算。

（六）方案比较

对项目接入方案进行比较，在各种电气计算结果的基础之上，从安全可靠性、实施性、发展适应性和经济性等方面进行分析，从而对各方案的设计及运行做出评价，并选择最优者作为推荐方案。

（七）系统专业提资

通过合理的系统设计，可靠的系统电气计算，选出综合条件最优的推荐接入系统方案，确定项目工程的建设规模和投产时间，为电力工程设计的其它专业提供有效的设计依据和准确的数据支撑。

二、电力系统规划设计工作的一些经验

随着我国电网电压的升高，电网规模的不断扩大，电源装机总容量的逐年提升，电力系统的发展进入了新时期。在单项电力工程的设计中，电力系统专业的设计和论证起着重要的指导作用。如何独立开展电力系统规划设计工作，成为中小规模的电力设计单位遇到的新问题。

（一）准备阶段

在开展系统规划设计工作前，应收集近区电力系统现状相关资料，了解大网区的基本情况和特点，分析和整理收集到的系统资料。收集现有变电站、线路以及统调电源资料，并开列成表录入数据库，形成电网现状网架的基础数据。与此同时，还需收集最新电力主网规划报告，了解近区电网的发展方向和变化特点，将规划电力网络资料录入数据库，形成各规划水平年的网架基础数据。

（二）开展工作

关注电力系统的最新变化情况，更新数据库资料，收集和研究各地区的负荷情况和特点，掌握大网内各电厂、变电站、电力线路的地理分布情况和数据资料，为系统设计做好准备。针对新项目工程，展开对当地负荷情况的收集工作，及时更新当地及周边电力系统的资料。之后，进行各类系统电气计算，配合项目工程的设计工作。电力网络基础数据对电力系统规划设计具有重要意义，所有电气计算均是基于电网数据的基础上进行的。因此，不断更新和完善基础数据，将是电力系统规划设计的一个长期工作。

三、结语