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電流源范文1
關鍵詞單片機;數控
中圖分類號TM4文獻標識碼A文章編號1673-9671-(2010)041-0007-01
本文所設計的數控電流源采用PIC16F877A單片機為核心部件,鍵盤、顯示、D/A、開關電源等模塊為電路。
1設計要求和總體設計思路
1.1設計要求
本設計要求:輸入220V,輸出最高12V;通過鍵盤控制輸出電流,步長為0.01A;采用LED顯示輸出電流,精度為0.02A;電流源穩流范圍為(0.2-1)A。
1.2總體設計思路
本設計采用開關電源,以達到輸出范圍和精度以及紋波的要求。根據系統要求,采用D/A轉換后,接運算放大器構成的功率放大來控制D/A的輸入,從而控制電流值的方法。本系統主要由數控部分、電源部分和鍵盤顯示電路組成。系統原理框圖如圖1所示。
圖1數控電流源原理框圖
2硬件電路設計及軟件選擇
根據數控電流源的設計要求,系統主要由控制模塊、電源模塊、D/A模塊及鍵盤顯示模塊構成。
2.1控制模塊的選擇
本設計采用的是PIC16F877A單片機控制。與AT89C51單片機相比,PIC16F877A采用哈佛結構,能實現指令的單指節化,有精簡指令集技術,尋址方式簡單,I/O口驅動能力強,具備I2C和SPI串行總線端口,電路簡潔,不僅便于開發,而且還可節省用戶的電路板空間和制造成本。程序保密性強,有低功耗、寬電壓設計,能將相當一部分器件結合到一起,使用方便,抗干擾性能提高。
2.2電源模塊的選擇
電源模塊一般主要采用全橋整流加電容濾波電路、三端穩壓集成電路外接擴流管和開關電源電路。全橋整流加電容濾波電路廣泛應用于一些要求不太高的直流電流源中,其驅動能力和后級的濾波電容有關,該電路顯著的特點就是能夠比較好的滿足電流的瞬態相應,而如果負載要求持續的大電流輸出,該電路將無能為力。三端穩壓集成電路外接擴流管既利用了穩壓集成塊良好的穩壓性能,又能夠有一定的電流輸出,在一些高精度的線性穩壓電源中被廣泛采用,但是效果較差。開關電源的功率器件工作在開關狀態,功率損耗小、效率高。與之相配套的散熱器體積大大減小,同時脈沖變壓器體積比工頻變壓器小了很多。因此采用開關電源的電流源具有效率高、體積小、重量輕等優點。
由于本設計對電源的要求比較高,尤其體現在對電源的功率和紋波電壓的要求上。因此,在這里采用的是開關電源電路。
2.3D/A轉換模塊的選擇
TLC5615為美國德州儀器公司1999年推出的產品,是具有串行接口的數模轉換器,其輸出為電壓型,最大輸出電壓是基準電壓值的兩倍。帶有上電復位功能,即把DAC寄存器復位至全零。它是串行輸入的10位高精度D/A轉換器,因此經轉換的最終輸出電壓可以達到0V～10V。10位D/A,分辨率為1/2048,選采樣電阻為15kΩ,D/A輸出的分辨率能實現步進0.01A。
2.4軟件的選擇
Protel 99 SE軟件設計系統是一套建立在IBM PC兼容機環境下的EAD電路集成設計軟件平臺。它具有電路原理圖設計、PCB(印制電路板)設計、電路的層次化設計、報表制作、電路仿真以及邏輯器件設計等功能。
Microchip公司為PIC系列單片機配備了功能強大的軟件集成開發系統Mp lab,該軟件是一個集成多種單片機應用開發工具軟件于一體的、功能完備的軟件包。
本文采用Protel 99 SE軟件設計系統進行PCB板的設計,Mp lab進行系統仿真。
3數控電流源的單片機程序實現
本文所采用的PIC16F877A單片機是Microchip公司開發的新產品,具有FLASH編程的功能,可以直接在單片機上進行如暫停CPU執行,觀察寄存器內容等操作,是目前應用最廣泛的一種PIC單片機。
單片機程序所要實現的功能是:獨立鍵盤對PIC16F877A單片機輸入數據,PIC16F877A單片機對獲得的數據進行處理,并送到10位數模轉換器TLC5615,實現對電流的控制。
在這里采用的是C語言編程,其優點是編寫代碼效率高、軟件調試直觀、維護升級方便、代碼的重復利用率高、便于跨平臺的代碼移植等。主程序流程圖如圖2所示。
圖2主程序流程圖
表1實測部分輸入電流與實際輸出電流值及誤差
4系統測試
本設計要求輸出電流范圍為0.2A-1A,恒流源模塊采樣電阻兩端電壓為200mV-2000mV,由電壓值可以推算出數模轉換模塊的參考電壓|Vref|至少為2V(Vref
表1所列的測試結果表明,本設計輸出的最大誤差為當輸入電流為32mA時,輸出電流為33mA,誤差為1mA。而題目中發揮部分要求輸出電流變化的絕對值≤輸出電流的0.1%+1mA,即1.032,所以本設計測量出來的誤差值達到了設計要求規定的誤差值。
5結論
電流源范文2
關鍵詞：工藝補償；溫度補償；電流基準源
中圖分類號：TN431文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)28-0218-04
Design of a New CMOS Constant Current Reference
ZHANG Yu-ming, WU Jing
(IC College,Southeast University,Nanjing 210096,China)
Abstract: Providing bias current into different blocks in any analog or mixed-signal system, constant current reference casts some important influence on the performance of a whole circuit . Byexploiting the physical relationship between K’and Vt across various process corners，we design a kind of circuit to deliminish the influence of variations of different process. Using a PTAT voltage reference, the circuit also can compensate power supply and temperature variations.The circuit is implemented by CSMS 0.6um process and simulated with candence spectre.The result show the circuit has high PSRR and can compensate process variations and temperature variations well.
Key Words: process compensate; temperature compensate; current reference
1 前言
恒定電流源是任何一個模擬或者混合信號系統密不可分的組成部分。電流基準被成比例或者鏡像復制成為其他模塊的偏置電流?；鶞孰娏髟吹淖儎訉⒂绊懩K的靜態偏置環境，同時影響整個電路的性能。以前構建的不同電流基準源的流程，任何一種都只補償了溫度，電源電壓，和工藝三種參數中的一種或兩種。
本文設計了一種同時對三種參數進行補償的電路。
2 設計思路
工藝補償：
對于MOS器件來說，工藝主要受跨導參數K'和閾值電壓Vt影響。K'和Vt的變化主要受工藝參數tox和Nch影響，它們的值可以通過線性迭代的方法[1]來提取。通過比較不同工藝條件下K'和Vt的值，發現它們的變化遵循一定的規律。
本文使用的工藝環境nomal,ff,ss,fs,sf。其中nomal代表標準MOS器件，ff和ss分別代表快速MOS器件和慢速MOS器件。sf代表慢速PMOS和快速NMOS, fs代表快速NMOS和慢速PMOS。 根據提取的數據比較可以看出，在至少50%的工藝中，K'上升時伴隨著Vt的下降，反之亦然。這種相反性可以被我們用來改進電路，此時我們假設漏電流的表達式是：
■ （1）
對上式求導得到：
■（2）
通過上式可以發現，K'和Vt向相反方向變化時，漏電流的變化可以減小，如果在某些工藝條件中K'和Vt的變化不符合相反性關系，可以通過增大Vgs減小漏電流的變化。在以下的討論中，我們假設在所有的工藝條件下K'和Vt都符合相反性關系，該電路的電流源部分如圖1所示。
在此電路中，有4個設計參數Vgs，α，β和γ，分別為M3管的柵源電壓，M3管的寬長比，M1和M2管的寬長比，M4管的寬長比。所有PMOS器件的源極和襯底都被連接在一起，基準電流由下式表示：
■ （3）
假設是理想的NMOS電流鏡，參考電流被修改成
■（4）
或者
■（5）
在方程（5）中，Vgs是恒定電壓。α，β，γ 是PMOS器件各自的寬長比。為了使不同的工藝條件中的漏電流不變，得到：
■（6）
將（5）代入（6）
■（7）
方程兩邊同時積分，用VTP和KP'的標準工藝值消去積分常項，得到：
■ （8）
在方程（8）中，K'P,nom和VTP,nom是KP'和VTP在標準工藝條件下的值。
下面為確定α和β的設計流程：
1) 根據所需要的基準電流I，確定α，Vgs可以設置的比較大，通常為VTP,nom的兩倍
■ （9）
2) 根據給定的工藝組合，確定β
■ （12）
3) 最后，根據所需要的基準電流，使用方程（5），可以計算得到γ。
溫度和電源電壓補償:
電路的電壓源部分用來對電壓和溫度補償,如圖2所示。
在（5）式給出的基準電流中，和電源相關的項只有Vgs。如果Vgs保持恒定，電流基準源就可以相對于電源變化保持恒定?？梢酝ㄟ^在CMOS電流鏡中使用長溝道器件和使用cascoding電流鏡結構來提高電源抑制比。
對于溫度補償，（5）式給出的基準電源依賴于K'P和VTP，而這兩個參數隨溫度變化。K'P的變化主要取決于漂移系數相對于溫度的變化，VTP與溫度的關系呈負斜率的直線。它們可以簡單的用下式表示：
■（11）
K'PO K'P和VTPO是K'P和VTP在絕對零度時的值，隨著溫度的升高，K'P和VTP都將下降，這將導致基準電流的下降。為了使基準電流恒定，Vgs被做成一個如圖2所示的PTAT電壓源。
在圖2中，R2 上的電壓定義為Vgs，Vgs的 值可以被表示成
Vgs=(mPTAT)T（12）
此時， ■（13）
將（11）和（12）代入（5），得到
■此時 ■ （14）
為了補償溫度變化，方程（14）中唯一可以調整的變量是“a”,其值取決于α和β。α和β由（9）和（10）決定。這表明工藝補償不能同時滿足溫度補償。對于溫度變化，
如果”a”接近于1，基準電流為
■（15）
如果“a”的值遠小于1，基準電流為
■ （16）
方程（15）和（16）與溫度的變化關系相反。所以可以將它們相加保證基準電流相對于溫度恒定。將（15）和（16）相加，結果對于溫度的微分為0，可得下式
■ （17）
式（17）給出了溫度補償下的β值，VTP的標準值被用來計算β，為了求VTPO，我們需要知道mTV，可以從模擬中得到。式（17）計算了溫度補償所需要的β，式（10）計算了工藝補償時的β，兩者之間可能相差很遠，顯然，必須在兩者之間折中考慮。
3 電路結構與模擬仿真
電路結構與模擬仿真圖見圖3。
器件尺寸見表2。
整個電路采用0.5umCOMS工藝進行設計，使用Candence spectre軟件進行仿真. 從模擬結果（圖4）可以看出， 當VCC在4V到6V變化的范圍內，輸出電流變化約為2uA，小于2%。在5種不同的工藝條件下，溫度相同時輸出電流變化小于 5%（圖5）?？梢娫撾娐房梢栽?V到6V的電源下適用于不同的工藝條件。
■
圖4 輸出電流與Vcc的關系
4 版圖設計與驗證
4.1 注意事項
1) NMOS和PMOS分別集中放置在版圖的下方和上方，設計時依照DRC文件中P+區和N+的間隔的要求，合理安排之間的距離。這樣做的目的，可以保證所有同類型的MOS管在同一個阱中，避免使用多個阱。
2) 某些MOS管的寬長比例過大，因此采用梳狀結構以便節省芯片面積，如圖6。
3) 電路中的電流鏡結構在版圖布局時采用對稱結構，減小版圖差異對電路性能的影響，如圖7。
4) 為了消除latch up 效應，必須將有源器件的位置控制在井接觸30um的范圍內，并且盡可能增加井接觸的面積 。
4.2 設計過程
開始設計時先要做到對每個器件的大小和總體布局心中有數，優先滿足MOS管的布局，其次再考慮電阻，電容和三極管，對稱器件在版圖中也要使用對稱圖形，在實現版圖使，先畫獨立器件，最后再使用金屬線連接。同時要嚴格遵循DRC效驗規則，例如接觸孔的大小，金屬線的寬度，金屬接觸的超出寬度等等。以下是完整的版圖：
■
圖8 完整版圖
在設計完成之后要對版圖進行DRC效驗，修正版圖中不符合晶元廠工藝要求的部分，完成DRC后，進行LVS效驗，這一步是將版圖和原理圖進行比較，確保版圖所實現的電路功能和原理圖相同。
LVS通過把原理圖轉換成為網表（NETLIST）文件，把版圖轉換成GDS文件后，cadence能自動識別版圖中和原理圖不相一致的地方。對這些不相符的地方，要認真的修改。修改完成之后，一般先做LVS檢測，沒有錯誤之后再做一次DRC檢查，以免和工藝規則的不符。
5 總結
以上展示了一種PVT補償，無電阻的CMOS電流基準源電路，基準電流采用MOS器件的電流漏，通過調節K'和VT之間的物理關系來補償工藝變化，通過使用PTAT電壓基準，它可以同時補償電源和溫度變化，本電路在CMOS各種工藝中都展示出滿意的效果，基準電流的變化被控制在標準值的 5%以內。
參考文獻：
[1] Allen P E.CMOS模擬集成電路設計，附錄B（CMOS器件性能）[M].北京:電子工業出版社,2007.
[2] Wang Zhenhua.Automatic VT Extractors Based on an n x n2 MOS Transistor Array and Their Application[J].IEEE JOURNAL OF SOLID-STATE CIRCUITS,1992,27(9).
電流源范文3
關鍵詞：直流開關電源 控制電路 TOP247YN 電路
中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A
引言
目前，各種各樣的開關電源以其小巧的體積、較高的功率密度和高效率正越來越得到廣泛的應用。伴隨著電力系統自動化程度的提高，特別是其保護裝置的微機化，通訊裝置的程控化，對電源的體積和效率的要求也在不斷提高?？梢哉f，適應各類開關電源的控制集成電路功能正在不斷完善，集成化水平不斷提高，外接原件也是越來越少。開關電源的研制生產正在日趨簡化，成本也日益下降，而且集成控制芯片種類也越來越多。
針對開關電源，其中的控制電路部分發揮著很大作用，對于一個電路是否能夠輸出一個穩定的直流電壓，反饋環節就顯得尤為重要。如今，在直流開關電源中，大都采用PWM控制方式來調整占空比從而進一步來調整輸出電壓[1]。在開關電源中，控制電路通常都是采用集成控制芯片來加以控制。
在本文設計中，考慮到小型、高效的設計初衷，控制電路部分決定采用集成化程度較高的單片開關電源芯片TOP247YN，通過它可把MOSFET和PWM控制電路較好地集成在一起，這樣可使得芯片電路更簡單而實用，從而使得設計出的開關電源更加小型化。
1、 TOP247Y的基本工作原理及主要工作過程
在本文設計中采用的TOP247Y就是屬于第四代開關器件。
其主要工作原理是：TOP247Y控制芯片是利用反饋電流IC來通過調節占空比D，從而達到穩定輸出電壓的目的，屬于PWM控制類型中的PWM型電流反饋模式。當輸出電壓升高時，經過光耦反饋電路使得IC增加，則占空比將減小，從而達到穩壓的目的[3]。反之亦然。
TOP247Y控制芯片內部主要工作過程：在啟動的過程中，當濾波后的直流高電壓加在D管腳時，MOSFET起初處于關斷狀態，在開關高壓電流源連接在D管腳和C管腳之間，C管腳的電容被充電。當C管腳的電壓VC達到5.8V左右時，控制電路被激活并開始軟啟動。在10ms左右的時間內，軟啟動電路使MOSFET的占空比從零逐漸上升到最大值。如果在軟啟動末期，沒有內部的反饋和電流回路加載管腳C上，高電壓電流源將轉向，C管腳在控制回路之間通過放電來維持驅動電流。
芯片自身消耗的過電流是通過內部電阻RE轉到S腳。這個電流是通過內部電阻RE控制MOSFT的占空比來提供閉合回路的調節。這個調節器有一個有限的低輸出電阻ZC，可設定誤差放大器的增益，被用在主要的控制回路。在控制回路中，動態變化的電阻ZC以及內部的C管腳電容可以設定主極點。當出現錯誤的情況時，如開環或輸出短路時，可以阻止內部電流進入C引腳。
C引腳的電容開始放電到4.8V，在4.8V時，自動重啟被激活，使得輸出MOSFET關斷，把控制回路鉗位在一個低電流的模式。在高電壓電流源打開，有繼續給電容充電。內部帶遲滯電源欠壓比較器通過使高電壓電流源通斷來保持VC的電壓在4.8V到5.8V的區域內。
2、開關電源芯片的電路選擇
TOP系列的控制芯片的控制引腳C的電路基本類似，在本文設計中，C6選擇0.1uF。電容C7選擇47uF/10V的低成本電解電容。而串聯電阻R8選擇為6.8Ω/0.25W的電阻?！?/p>
參考文獻
[1] 沙占友. 新型單片開關電源的設計與應用[M] . 北京：電子工業出版社， 2001.
[2] 楊 旭，裴云慶，王兆安. 開關電源技術[M] . 北京： 機械工業出版社， 2002.
電流源范文4
關鍵詞：直流電源系統； 電能質量治理； 諧波； 濾波裝置
中圖分類號：TN911-34 文獻標識碼：A 文章編號：1004-373X(2011)24-0045-04
Quality Control of Electric Energy for DC Power System
LI Wei， LIU Xue
（College of Electronic and Control Engineering, Chang’an University, Xi’an 710062, China）
Abstract： The harmonics generated in DC power system endangers not only the power grid and other power users, but also the DC power system. The status quo of DC power system in a power substation is investigated. The problems existing in the DC power system are analyzed. Since the reasons that DC power supply system generates harmonics and disturbance to the power grid, an approach to remove the harmonic current in the DC power system is proposed by installing a power clean filtering device to reduce harmonic loss and improve power factor.
Keywords： DC power system; power qualitycontrol; harmonic interference; filtering device
0 引 言
近年來，隨著國網公司同業對標的開展和建設堅強電網的需要,直流電源系統正日益受到重視。在理想的情況下，優質的電力供應應該提供具有正弦波形的電壓。但在實際中供電電壓的波形會由于某些原因而偏離正弦波形，即產生諧波。通常所說的供電系統中諧波是指一些頻率為基波頻率(在我國取工業用電頻率50 Hz為基波頻率)整數倍的正弦波分量，又稱為高次諧波［1］。在供電系統中，產生諧波的根本原因是由于給具有非線性阻抗特性的電氣設備(又稱為非線性負荷)供電的結果。這些非線性負荷在工作時向電源反饋高次諧波，導致供電系統的電壓、電流波形畸變，使電力質量變壞。因此，諧波是電力質量的重要指標之一。
目前直流用電量占總發電量的比重越來越大，特別是化工、冶金企業中，整流裝置經過晶閘管脈沖周期性關斷和導通整流后，會產生高次諧波，這些高次諧波電流流向電網，會嚴重地影響電網的質量。為保證供電系統中所有的電氣、電子設備都能在電磁兼容意義的基礎上進行正常、和諧的工作，必須采取有力的措施，抑制并防止電網中因諧波危害所造成的嚴重后果［2-3］。
1 直流電源系統
直流電源系統一般包括蓄電池組、硅整流器、絕緣監測裝置、閃光裝置、電壓監察裝置、直流母線、直流負荷等設備。直流電源系統是繼電保護、自動裝置和斷路器正確動作的基本保證,其穩定運行對防止系統破壞性事故、設備損壞至關重要［4-5］。
2 電網諧波的危害
諧波對電力系統的污染日益嚴重，諧波源的注入使電網諧波電流、諧波電壓增加，其危害波及全網，對各種電氣設備都有不同程度的影響和危害。對具體設備的危害分析如下：
（1） 干擾通信設備、計算機系統等電子設備的正常工作，造成數據丟失或死機。
（2） 影響無線電發射系統、雷達系統、核磁共振等設備的工作性能，造成噪聲干擾和圖像紊亂。
（3） 引起電氣自動裝置誤動作，甚至發生嚴重事故。
（4） 使電氣設備過熱，振動和噪聲加大，加速絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。
（5） 造成燈光亮度的波動（閃變），影響工作效益。
（6） 導致變壓器、電動機和備用發電機的運行溫度（K參數）嚴重升高。中性線上的過電流（由諧波和不平衡引起）不僅會使導線溫度升高，造成絕緣損壞，而且會在三相變壓器線圈中產生環流，導致變壓器過熱。無功補償電容器會因電網電壓諧波畸變而產生過熱，諧波將導致嚴重過流。
（7） 電容器還會與電力系統中的電感性元件形成諧振電路，這將導致電容器兩端的電壓明顯升高，引致嚴重故障。照明裝置的啟輝電容器對于由高頻電流引起的過熱也是十分敏感的，啟輝電容器的頻繁損壞顯示了電網中存在諧波的影響。諧波還會引起配電線路的傳輸效率下降，損耗增大，并干擾電力載波通信系統的工作，如電能管理系統（EMS）和時鐘系統。而且，諧波還會使電力測量表計、有功需量表和電度表的計量誤差增大。
3 諧波的產生
線性負載，例如純電阻負載，其工作電流的波形與輸入電壓的正弦波形完全相同，線性負載的電流/電壓只含有基波(50 Hz)，沒有或只有極小的諧波成分。而非線性負載產生的是陡峭有脈沖型電流，而不是平滑的正弦波電流。這種脈沖中的諧波電流會引起電網電壓畸變，形成諧波分量，畸變的程度取決于諧波電流的頻率和幅值，進而導致與電網相聯的其他負載產生更多的諧波電流。
近年來隨著電力電子技術的廣泛應用與發展，供電系統中增加了大量的非線性負載，如晶閘管整流裝置和調壓裝置、低壓小容量家用電器和高壓大容量的工業用交直流變換裝置，特別是靜止變流器的采用，由于它是以開關方式工作的，會引起電網電流、電壓波形發生畸變，從而引起電網的諧波“污染”。產生電網諧波“污染”的另一個重要原因是電網接有沖擊性、波動性負荷，如電弧爐、大型軋鋼機、電力機車、電動機變頻調速器、固態回熱器等，它們在運行中不僅會產生大量的高次諧波，而且會使電壓波動、閃變、三相不平衡日趨嚴重，這不僅會導致供用電設備本身的安全性降低，而且會嚴重削弱和干擾電網的經濟運行，形成對電網的“公害” ［6-8］。
另外計算機和熒光燈照明系統也屬于非線性負載。像絕大多數辦公室電子設備一樣，計算機裝有一個二極管/電容型的供電電源，這類供電電源僅在交流正弦波電壓的峰值處產生電流，因此產生大量的三次諧波電流（150 Hz）。熒光燈照明系統也是一個重要的諧波源，在普通的電磁整流器燈光電路中，三次諧波的典型值約為基波（50 Hz）值的13%~20%，而在電子整流器燈光電路中，諧波分量甚至高達80%。這些家用電器雖然功率較小，但數量巨大，也是諧波的主要來源之一。
供電系統本身存在的非線性元件是諧波的又一來源，新的直流系統常使用附有蓄電池組的晶閘管整流電源，晶閘管整流電源和調壓裝置等的廣泛使用是諧波產生的一大主要來源。
4 電能質量的治理與控制
電能質量的綜合治理應遵循誰污染誰治理，多層治理、分級協調的原則。在地區的配電和變電系統中，選擇主要電能質量污染源和對電能質量敏感的負荷中心設立電能質量控制樞紐點，在這些點進行在線電能質量監測，采取相應的電能質量改善措施顯得格外重要。在并聯電容器裝置接入母線處的諧波“污染”暫未得到根本整治之前，如果不采取必要的措施，將會產生一定的諧波放大。
對于現有供電網絡或待建電網中的電力污染情況，要進行仔細分析，通常解決的方法有兩個：一是局部重組電網結構，分離或隔離產生電力污染的設備；二是使用電源凈化濾波設備進行治理，通常電壓諧波是由電流諧波產生的，有效地抑制電流諧波就會使電壓畸變達到要求的范圍［9-10］。本文通過安裝電源凈化濾波裝置等手段，達到了提高電源品質和節能的雙重效果。其主要手段如下所述。
4.1 串聯電抗器
串聯電抗器是指在電路中串聯電抗器(電感)，無功補償和諧波治理行業內的串聯電抗器主要是指與電容器串聯的電抗器，在并聯電容器的回路中串聯電抗器是非常有效和可行的方法。串聯電抗器的主要作用是抑制高次諧波和限制合閘涌流，防止諧波對電容器造成危害，避免電容器裝置的接入對電網諧波的過度放大和諧振發生。但是串聯電抗器絕不能與電容器組任意組合，更不能不考慮電容器組接入母線處的諧波背景。電抗器在諧振回路中起的作用主要有以下幾點：
(1) 降低電容器組的涌流倍數和涌流頻率。降低電容器組的涌流倍數和涌流頻率，以保護電容器和便于選擇配套設備。加裝串聯電抗器后可以把合閘涌流抑制在1和電抗率倒數的平方根倍以下。國標GB50227-2008要求應將涌流限制在電容器額定電流的20倍以下(通常為10倍左右)，因此為了不發生諧波放大(諧波牽引)，要求串聯電抗器的伏安特性盡量為線性，當網絡諧波較小時，應采用限制涌流的電抗器。電抗率在0.1%~1%即可將涌流限制在額定電流的10倍以下，以減少電抗器的有功損耗，而且電抗器的體積小，占地面積小，便于安裝在電容器柜內。采用這種電抗器是既經濟，又節能的抑制諧波手段。
(2) 與電容器組構成全諧振回路，濾除特征次諧波。串聯濾波電抗器感抗與電容器容抗全調諧后，組成特征次諧波的交流濾波器，可以濾去某次特征次諧波，從而降低母線上該次諧波的電壓畸變，減少線路上特征次諧波電流，提高網絡同母線供電的電能質量。
(3) 與電容器組構成偏諧振回路，抑制特征次諧波。該方法的先決條件是需要清楚電網的諧波情況，查清周圍電力用戶有無大型整流設備、電弧爐、軋鋼機等能產生諧波的負荷，有無性能不良好的高壓變壓器及高壓電機，盡可能實測電網諧波的實際值，再根據實際諧波成分來配置合適的電抗器。
(4) 提高短路阻抗，減小短路容量，降低短路電流。無功補償支路前置了串聯電抗器，當出現電容器故障時，例如電容器極板擊穿或對地擊穿，系統通過系統阻抗和串聯電抗器阻抗提供短路電流。由于串聯電抗器阻抗遠大于系統阻抗，所以有效降低了電容器短路故障時的短路容量，保證了配電斷路器斷開短路電流的可能，提高了系統的安全、穩定性能。
(5) 減少電容器組向故障電容器組的放電電流，保護電力電容器。當投運的無功補償電容器組為多個支路時，其中一組電容器出現故障時，其他運行的電容器組會通過故障電容器放電，串聯電抗器可以有效減少這種放電涌流，保證保護裝置切斷故障電容器組的可能性。
(6) 減少電容器組的投切涌流，降低涌流暫態過程的幅值，有利于接觸器滅弧。接觸器投切電容器的過程中都會產生涌流，串聯電抗器可以有效抑制操作電流的暫態過程，有利于接觸器觸頭的斷開，避免弧光重燃，引起操作過電壓。降低過電壓的幅值，保護電容器，避免過電壓擊穿或絕緣老化。
(7) 減小操作電容器組引起的過電壓幅值，避免電網過電壓保護。
接觸器投切電容器的過程中都會產生操作過電壓，串聯電抗器可以有效抑制接觸器觸頭重擊穿現象出現，降低操作過電壓的幅值，保護電容器，避免過電壓擊穿或加速絕緣老化。
4.2 加裝濾波裝置
為了減少諧波對供電系統的影響，最根本的思想是從產生諧波的源頭抓起，設法在諧波源附近防止諧波電流的產生，從而降低諧波電壓。防止諧波電流危害的方法，一是被動的防御，即在已產生諧波的情況下，采用傳統的無源濾波方法(由一組無源元件：電容器、電抗器和電阻器組成的調諧濾波裝置)，減輕諧波對電氣設備的危害。另一種方法是主動地預防諧波電流的產生，即采用有源濾波的方法。
4.2.1 無源濾波補償
目前，無源濾波補償是實際應用最多，效果較好，價格較低的解決方案，它的結構簡單，容量大，而且容易實現，但是存在著體積大，重量重等缺點。它包括三種基本形式：串聯濾波、并聯濾波和低通濾波（串并混合）。其中，串聯濾波主要適用于三次諧波的治理；并聯濾波是一種綜合裝置，它可以濾除多次諧波，同時提供系統的無功功率，是應用最廣泛的電源凈化濾波裝置。
無源濾波補償基本原理是無源濾波回路由電容器串聯電抗器形成串聯諧振，串聯諧振對基波呈容性，電容對基波頻率產生無功功率補償，對諧波形成低阻抗，讓諧波流入濾波器，典型諧波濾波回路有5次，7次，11次等高通濾波支路。無源濾波補償的主要應用場合是對諧波量有限值和無功補償要達到要求的電力用戶（負荷），如整流設備、中頻爐等。使用中應根據用戶負荷及配電系統的實際測試進行精確分析和計算，然后選用產品。
隨著冶金工業的快速發展，大型軋機、電弧爐、電石爐迅速增加，這些負荷除產生復雜的諧波電流外，而且無功和負荷變化大，使高壓供電系統的母線電壓波動并帶來閃變，使得電能質量的幾個指標同時出現。若用傳統的無源濾波方法不滿足負荷和無功快速變化的要求。因此必須采用電網動態補償濾波的方法，冶金部門稱為動態無功補償，電力部門稱靜止無功補償器（Static Var Compensator，SVC）。該裝置對電網進行無功功率實時監測和動態無功補償及諧波濾波。裝置由兩大部份組成，即用于無功補償及諧波濾波的無源濾波器（稱FC）和用于平衡感性負載的晶閘管控制電抗器（簡稱TCR），SVC裝置適用于電力、冶金、化工、交通等行業中沖擊性負荷。
4.2.2 有源濾波補償
有源電力濾波器（APF）作為改善供電質量的一項關鍵技術，在國外已日趨成熟。APF按電路拓撲結構，可分為并聯型、串聯型、串-并聯型和混合型。APF按電源類型，可分為單相、三相三線制、三相四線制及有源線路調節器（APLC）等。由于有源濾波器可以看作可控的電流源，因而可以主動快速（響應時間可在5 ms以下）補償負荷的諧波、無功功率或不平衡電流，而且這些不同的電流成分可以按需要分別補償，從而使非線性負荷流入系統的電流為基波電流、基波正序電流或純基波正序有功電流。有源濾波補償裝置的原理是通過實時檢測負載中的諧波和無功分量，控制PWM變流器，將與檢測出的諧波和無功分量大小相等、方向相反的電流注入到供電系統中，實現濾除諧波、動態補償無功、抑制諧振的效果。有源濾波器的原理圖如圖1所示。
4.3 增加整流裝置的相數
高次諧波電流與整流相數密切相關，即相數增多，高次諧波的最低次數變高，則諧波電流幅值變小。一般晶閘管整流裝置多為6相，為了降低高次諧波電流，可以改用12相或36相。當采用12相整流時，高次諧波電流只約占全電流的1％，危害性大大降低。
4.4 安裝各種突波吸收保護裝置
突波也叫浪涌，主要指的是電源剛開通的那一瞬息產生的強力脈沖,由于電路本身的非線性有可能有高于電源本身的脈沖，或者由于電源或電路中其他部分受到本身或外來尖脈沖的干擾叫做浪涌。它很可能使電路在浪涌的一瞬間燒壞,如PN結電容擊穿、電阻燒斷等。而浪涌保護就是利用非線性元器件對高頻(浪涌)的敏感設計的保護電路,簡單而常用的是并聯大小電容和串聯電感。
浪涌保護器，也叫防雷器，是一種為各種電子設備、儀器儀表、通信線路提供安全防護的電子裝置。當電氣回路或者通信線路中因為外界的干擾突然產生尖峰電流或者電壓時，浪涌保護器能在極短的時間內導通分流，從而避免浪涌對回路中其他設備的損害。浪涌保護器按用途可分為電源保護器和信號保護器，在直流電源系統中主要使用電源保護器。它可以應用于各種直流電源系統中，如：直流配電屏、直流供電設備、直流配電箱、電子信息系統柜以及二次電源設備的輸出端等。
5 結 語
解決直流電源系統中的諧波問題，必須要供電部門、電力用戶和設備制造商三方面都以電磁兼容的思想為基本出發點。一方面，產生諧波的部門和單位要盡量限制諧波的發射水平；另一方面，供電部門和電力用戶都要想方設法提高設備抗御諧波騷擾的能力。只有這樣供、用、造三方面齊心協力才能搞好治理諧波這項系統工程的工作。
直流電源系統產生的諧波對系統本身及周邊環境的影響不容忽視, 應該對其產生的原因、危害、計算分析以及抑制措施進行研究和探討, 為今后抑制諧波的工作提供更有效、更合理的途徑。
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電流源范文5
（1.武漢郵電科學研究院，湖北武漢430074；2.武漢烽火富華電氣有限責任公司，湖北武漢430074）
摘要：隨著智能電網建設的不斷深入，全光纖電流互感器日益成為研究重點，其穩定性問題也逐漸受到人們關注。
通過研究全光纖電流互感器中的光源穩定性問題，針對影響其穩定性的溫度和驅動電流這2個主要因素設計了不同的解決方案。在溫度控制方面，提出2種溫控電路設計方案，最后根據實際需求采用數字式溫控電路。在驅動電流控制方面，基于傳統控制方案，設計了一種基于光源光功率調節驅動電流的方案，并對兩者進行了實驗論證。實驗結果表明新的方案提高了互感器光源的可靠性和穩定性。
關鍵詞 ：互感器；光源；溫控電路；驅動電流
中圖分類號：TN709?34 文獻標識碼：A 文章編號：1004?373X（2015）20?0142?04
收稿日期：2015?03?12
Light source control of fiber?optical current transducerWU Tao1，LI Xiao2，FANG Bing2，CUI Xinyou2
（1. Wuhan Research Institute of Post &Telecommunications，Wuhan 430074，China；2. Wuhan FiberHome FuHua Electric Power Co.，Ltd.，Wuhan 430074，China）
Abstract：With the deepening development of the smart electric grid construction，fiber?optical current transducer（FOCT）has become the research focus，and its stability has been concerned gradually. The light source stability of FOCT is studied em?phatically in this article. The different solutions were designed according to the two main factors of temperature and drive currentaffecting on the stability. In the aspect of temperature control，two design schemes of temperature control circuit are put forward.Finally，the digital temperature control circuit was adopted according to the actual demands. In the aspect of drive current con?trol，based on the traditional scheme，the scheme of adjusting the drive current according to light source and light power was de?signed. The two schemes were verified in experiments. The experimental results show that the new scheme can improve the lightsource reliability and stability of the transducer.
Keywords：transducer；light source；temperature control circuit；drive current
全光纖電流互感器（Fiber Optical Current Trans?ducer，FOCT）擁有傳統電磁式電流互感器和有源型電子式電流互感器所沒有的諸多優良特性，目前已成為國際上電子式互感器產品研發的主流方向，其穩定性和可靠性問題也受到相關技術人員的重視。若想讓全光纖互感器能夠穩定且精確地測量電流，互感器系統光源必須能夠輸出穩定的光信號。
基于此，本文主要研究全光纖互感器中光源的驅動控制方式。首先概述全光纖互感器的基本結構和工作原理，分別針對影響光源光功率的兩個因素即溫度和驅動電流進行控制調節。首先對光源的數字式和模擬式溫度控制電路進行設計和對比，比較兩者優劣和取舍，再對兩種具體光源驅動方式進行論述和研究，分析其穩定性和精確度，最后分別對兩種驅動方式進行實驗，分析實驗數據，確定最佳的驅動控制方案。
1 全光纖電流互感器基本原理
全光纖電流互感器的系統結構如圖1所示。其主要由SLED光源、光纖耦合器、光纖偏振器、相位調制器、光纖延時環、λ 4 光纖波片、傳感光纖環、金屬反射膜、探測器以及電信號處理與控制單元組成[1]。其中光纖偏振器的輸出端與相位調制器輸入端軸向成45°熔接。
SLED 光源發出的光信號經過一個光纖耦合器分光，輸出光經過光纖偏振器得到線偏振光，然后其偏振方向與雙折射相位調制器的軸向成45°角進入調制器，形成兩束正交偏振光，兩者相位差可由調制器進行調制，從調制器發出的光經過一個保偏光纖延時環后進入傳感環。經過λ 4 波片后，兩個正交的線偏振光分別被轉化為左旋和右旋圓偏振光進入到傳感光纖中。在電流產生的磁場作用下，由于法拉第效應圓偏振光的相位會發生變化。它們在反射膜端面處反射后，偏振模式互換再次穿過傳感光纖，導致相位差加倍，獲得的相位差Δ? =4NVI，其中N 為傳感線圈匝數，V 為光纖傳感頭維德爾常數，I 為被測電流。反射的兩束光通過λ/4光纖波片后，恢復為線偏振光在光纖偏振器處發生干涉，通過干涉光的強度提取法拉第相移來達到檢測電流的目的，最終獲得光的干涉強度可表示為：
式中：L 為光路線路損耗；S0 為光源發光效率；φM 為調制器調制信號。電氣信號處理控制單元主要功能有探測干涉信號、解調電流信號、產生并控制調制器信號以及處理輸出信號等[2]。光源處有專門的光源控制電路，通過互連排線實時地將光源各種狀態信息傳入信號處理控制單元，并上傳至后端上位機方便監控和查看。
2 光源模塊溫度控制電路設計
SLED 模塊光源對工作溫度敏感，溫度變化會引起發光功率變化和中心波長漂移，造成傳輸光信號不穩定，進而對傳感性能產生較大的影響。因此穩定控制SLED模塊的驅動電流以及管芯溫度是至關重要的[3]。
在設計相關溫度控制電路時，嘗試了2 種設計方案：
（1）第一種是數字式控制電路，其基本原理如下：采用TI的DSP 芯片作為電路的主控制單元，收集光源狀態信息并根據狀態來控制光源。利用SLED 模塊內部集成的熱敏電阻作為溫度傳感器，將被控的環境溫度信號轉換為電壓信號，然后將此電壓信號與設定的目標溫度所對應電壓值進行對比，產生誤差信號，其目標溫度點可通過改變接入運放的標準電壓值來進行設置，此信號經過后續積分放大，再通過一個脈寬調制線性放大器輸出信號推動三極功率管，由此產生了一個閉環控制回路[4]，SLED 模塊溫度過高時，TEC控制電路控制制冷芯片加熱，SLED模塊溫度過低時，TEC控制電路控制制冷芯片制冷，始終確保SLED模塊工作在目標溫度值下這個過程是不間斷地進行著，此即為TEC部分的閉環控制模塊，具體電路如圖2所示。TEC控制電路產生的制冷電流控制信號IN+l由二極管電路進行保護，防止制冷/加熱電流過大損害制冷芯片。制冷電流控制信號IN+l經TI的DRV系列驅動芯片轉化為電流對制冷芯片進行驅動。該方案的優勢在于能夠實時上傳光源狀態信息，方便后續對光源進行相應的控制。
（2）另一種設計方案為模擬式電路。相對于數字式而言，主要的區別在于沒有數字芯片作為主控制單元，恒定的驅動電流源也不再是由DSP芯片提供，而是交由標準電源芯片提供。另外不再采用TEC的閉環控制電路，而是將熱敏電阻轉換電壓值經放大轉換后直接與SLED模塊的TEC管腳相連，省略了閉環反饋控制部分，做到了直接溫度調控。這樣做的好處是減少了回環過程中相關信號的時延，減少了溫度反饋的滯后時間，從而能夠實時控制光源光信號，使其保持穩定。但模擬式方案的缺陷在于沒有主控制部分收集相關狀態數據，因此該電路不能實時監測并上傳光源信號的狀態，從而不能及時排查系統運行過程中可能出現的問題?；谶@些方面的考量，本系統最終選擇數字式光源控制電路。
3 光源模塊驅動電流控制
由激光二極管相關發光原理可知，在驅動電流和溫度變化時，SLED的輸出功率會發生變化。溫控部分電路解決后，就需要控制光源驅動電流值。由光源技術手冊可知，在恒溫狀態下，驅動電流的改變會影響到光功率從而影響后續的測量。
在數字式光源溫度控制電路的基礎上，開始采用傳統“恒流源?溫控”方案，即給光源一個恒定驅動電流，其值大小由DSP自帶D/A模塊設定，本系統在DSP程序中設置值為100，即能得到100 mA 的工作電流。這樣便能夠保證光源恒流驅動，溫度控制則交由前面章節所述的溫控反饋調節電路來進行調控。
該方案將易于控制的驅動電流保持恒定，將多變難以穩定溫度通過相關控制電路進行動態調控，從而保證光功率維持不變。在隨后進行的相關實驗中，發現此方案的確在一定程度上保證了光源的穩定性[3，5]。但之后在試驗中模擬環境溫度突變的極端環境時，發現SLED光源光功率恢復穩定的時間過長。后續進行對比實驗后發現主要原因是集成的熱敏電阻測得溫度變化后，后面的反饋調節光源溫度過程存在滯后效應，不能很快地將光源結溫調回去，從而對互感器的快速校正有很大影響[6?7]。由光源技術手冊中光功率和驅動電流曲線關系可知，當驅動電流超過20 mA后，其與SLED光功率呈線性關系。因而后面在傳統方案基礎上，又重新構思了另外一種方案，即不管環境溫度變化，根據光源光功率值變化情況，通過實時控制調節DSP程序中設定的驅動電流值來促使光功率回歸穩定。由于光源光功率無法通過電路元器件實時測量，因此在光源控制電路中設計了一個光電采集模塊，通過在電路中放置一個光電探測器將不易測量的光源光功率值轉換成可被監測的電壓值，將模擬電壓值傳入DSP 自帶A/D 模塊中，即可根據對比傳入的電壓值與標準光功率下的電壓值變化來調節程序中的驅動電流值。
根據光電探測器技術手冊，其響應度1.01 mA/mW，即采集電流I=1.01P，P 為光源光功率。采集電流經后面的積分運放放大，得到輸出電壓V=20 000 I。當V 的值相對發生變化時即可認為光功率在改變，DSP收到采集電壓值之后與標準電壓值比對，若變化則在程序中對設定驅動電流值進行微調，直到采集電壓值趨近標準值為止。這種方案較傳統方案而言，最大限度避免了溫度調節的滯后效應，通過改變驅動電流值來保持光電探測器的電壓值不變，從而確保SLED光功率盡快回穩，不再依賴于光源模塊溫度的穩定，加強了互感器系統的穩定性。
4 實驗測試
對于上一節所述2 種方案來說，其主要差別在于DSP中的控制程序有所不同，因而在實驗時先對舊程序的系統進行測試，再將修改后的程序燒錄，進行試驗。針對全光纖電流互感器本身的精度、線性度、溫度性能的測試平臺的基本原理如圖3所示。
互感器測得的電流值轉換為以光為載體的數字量傳輸到合并單元中，進行通信協議轉換后發送給標準互感器校驗儀中的校驗程序。同時，標準電流互感器測量的電流值經過校驗儀中的采集卡轉化后發送給校驗程序。函數發生器每1 s發生1次脈沖，同時刻分別對全光纖互感器與標準電流互感器采樣多個點計算的有效值進行比對，從而校驗全光纖電流互感器所測電流的幅值與相位的誤差。其中傳感器的測量數據率為10 000 次/s，經合并單元從采樣為4 000 次/s 后發送給校驗儀。測量幅度的誤差定義為比差，描述為：
本次測試也是基于此平臺，但考慮文章所述范圍，這次主要針對溫度特性，即模擬溫度變化環境，分別針對2種方案進行測量，比較二者精度情況。因此需要將光源控制部分放入可調控的溫、濕度環境控制室內對其進行大溫度范圍性能測試，根據國標規定，環境控制室溫度設定范圍為-40~70 ℃，互感器系統其他部分則保持常溫不變。實驗過程如下：先從室內常溫逐步升溫到70 ℃，再將溫度降回室溫，然后將溫度從室溫降至-40 ℃，在校驗儀上每秒采樣1個記錄點，記錄實時比差變化。2 種方案比差變化對比如圖4 所示。在圖4中，橫坐標為記錄的點數，圖表分別為改進前后的比差和對應的環境溫度變化。通過對比2種方案的比差變化，可以明顯發現，兩者測量采樣相同數目的點，相對傳統控制方案而言，改進后的方案采集點更加集中，比差變化幅度更小，曲線更加平穩，并且所有測量點比差均滿足國標0.2 s 的精度要求[10]，證明該方案對光源穩定性的控制更好，更有利于互感器系統的可靠性。
5 結語
本文通過對全光纖電流互感器的光源模塊控制進行研究，針對影響光功率穩定的兩個因素，分別探討并設計了光源溫度反饋調節電路和光源驅動電流反饋調節方案，對不同方案進行比對選擇，通過實驗來判別方案的優劣。實驗結果表明，通過實時調節驅動電流來穩定光源光功率的方案精度更高且穩定性更好。最后，確定了最終光源控制方案，采用數字式溫度調節電路，利用動態調節驅動電流保持光源穩定。
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電流源范文6
1電力通信直流電源的組成
通信直流電源是一個復雜的系統，目前電力通信直流電源均采用－48V的高頻開關直流電源，電力系統中典型的電力通信直流電源結構組成如下圖所示，從圖中可知電力通信直流電源由交流部分、整流器、直流分配部分、蓄電池組和監控模塊等按照要求組合而成。
①交流部分。交流部分的市電輸入一般為2路380V三相四線交流輸入，在電源容量較小時有時也使用2路220V單相交流輸入，以保證電源可靠供電。為防止雷擊和過電壓破壞，在市電輸入端應加裝避雷器，常用的有普通氧化鋅避雷器和OBO防雷模塊等；由于此處的防雷主要是對非直擊的感應雷擊的浪涌電壓的防護，因此避雷器的通流量一般選擇在15－20KA，殘壓在1.5KV左右，就可有效的保護電源設備。為實現兩路輸入的交流電的通斷互鎖，自動切換，還需裝設交流切換裝置，采用機械互鎖或電氣互鎖方式，但是應注意任何時候都不允許出現兩路交流電源同時接通或者同時斷開的現象。經過切換裝置后，交流輸入分為整流器模塊輸入和交流分路輸出，交流分路輸出為機房其他交流用電設備提供電源，如計算機、UPS等。
②整流器部分。整流器是通信直流電源的最重要的組成部分，通信直流電源的供電質量主要取決于整流器的電氣指標，它完成AC-DC變換并以并聯均流方式為通信設備供電，同時對蓄電池組進行恒流限壓充電和監控模塊的供電?，F在所有的通信直流電源均采用模塊化高頻開關整流器，它具有其體積小、效率高、模塊化、功率因素高、輸入電壓范圍寬、噪聲低、可靠性高以及可帶電熱插拔等優點；電力通信直流電源所使用的高頻開關整流器模塊一般為單相220V交流輸入，功率因素可達0.99以上，模塊容量一般為每塊20A/－48V～50A/－48V；在實際使用中，如果輸入的是380V三相四線交流電源，則應注意將所有整流模塊平均分配到每一相；同時為了提高整流器工作的可靠性，在設計時應考慮多余備用容量，模塊配置采用N+1冗余。高頻開關整流器模塊有內控式和外控式兩種類型，內控式整流器內部設有獨立的監控單元，可對整流器模塊參數進行設置、檢測和顯示，與系統的監控模塊采用RS-485總線相連；外控式整流器在內部不設獨立的監控單元，完全由系統監控模塊控制，若監控模塊故障，整流器模塊轉為自主工作狀態，其輸出電壓電流服從初始的設定值。
③直流分配部分。直流分配部分將整流器輸出的直流電壓進行分配，一路給蓄電池組充電，其它分配給通信設備和其它直流用戶供電。直流分配部分決定了設備的最終分配容量，因此要求在設計時應充分考慮直流分路輸出的用戶數和容量，滿足日后通信設備接入的需要。在給蓄電池組充電的分路開關之前應加裝欠壓保護繼電器，當蓄電池組放電達到欠壓告警值時發出告警，放電到欠壓關斷值時控制自動斷開蓄電池組，保護蓄電池組不會因為過放電而導致損壞?，F在直流分路輸出開關多采用空氣開關，應注意配置使用直流空氣開關，因為直流空氣開關的滅弧能力很強，而不應使用普通交流空氣開關。
④蓄電池組。蓄電池組是通信直流電源的不可缺少的組成部分，蓄電池組一旦發生故障，在市電輸入停電時，將造成所有使用該蓄電池組作后備電源的通信設備全部停止工作，造成通信中斷?，F在使用的蓄電池組都是閥控式密封鉛酸蓄電池（簡稱VRLA），它完全取代了過去使用的普通開口鉛酸蓄電池，采用密封結構，基本無酸氣泄漏，可與設備同室安裝，無需加電解液維護；可采用立式、臥式、單層、多層等各種組合安裝方式，安裝靈活；適用浮充工作制，使得供電系統電壓更穩定；壽命、容量等受溫度影響較大。蓄電池組的容量決定了市電停電后通信設備的運行時間，一般可根據負載大小和放電時間來選擇蓄電池組的容量，計算方法為：負載容量（A）×放電時間（h）÷放電時間小時率放電容量系數。
⑤監控模塊。監控模塊對于通信直流電源來說具有智能控制中心的作用，主要有監測功能，包括監測交流輸入電壓、電流，整流器模塊并聯輸出電壓值和每個整流器模塊的輸出電流，負載電流，蓄電池組充放電電流和電壓等；控制功能，包括電源系統的開關機，各整流器模塊的開關機，直流輸出電壓、輸出電流極限值的設定，蓄電池組浮充、均衡充電電壓和充電電流的極限值設定，電池溫度系數的補償和蓄電池組欠壓保護設定等；告警功能，當電源運行過程中某些參數達到或者超過告警的設定值，監控模式將發出聲光告警，并顯示故障部位和原因。此外，監控模塊還應可通過RS232/RS485接口與上級監控中心聯系，以實現集中監控。
2電力通信直流電源的維護
由于目前電力通信直流電源均使用了高頻開關電源和閥控式密封鉛酸蓄電池，這給電源系統的維護帶來了許多便利，但是在維護方面還要注意按照使用維護要點做好維護工作，才能真正保證電力通信直流電源可靠、穩定、不間斷地為通信設備供電。
①電源的交流輸入所采用的避雷器的狀態在進行電源的巡視維護時應注意檢查，特別是雷雨天氣時，更應該注意檢查避雷器的狀態，發現問題及時更換，如當發現OBO防雷模塊的故障顯示窗的顏色由綠色變成紅色時，就要對防雷模塊進行更換，確保發生雷擊時能夠發揮其防雷作用。這里應注意普通氧化鋅避雷器存在有一定的漏電流，長期使用容易老化，造成使用性能下降，所以即使長時間沒有雷擊發生，也要定期進行更換，確保其防雷效果。
②高頻開關電源在正常使用的情況下，整流器主機的維護工作量很少，主要是防塵和定期除塵，否則飛塵加上潮濕會引起主機工作紊亂，同時積塵也會影響器件的散熱。一般每季度應對主機徹底清潔一次，在除塵時應檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。
③通信高頻開關電源中設置的參數在使用中不能隨意改變。
④通信高頻開關電源在使用時應注意避免隨意增加大功率的額外設備，也不允許在滿負載狀態下長期運行。由于通信直流電源幾乎是在不間斷狀態下運行的，增加大功率負載或者在基本滿載下工作，都將可能造成整流器模塊故障，嚴重時將損壞整個電源系統。
⑤作為后備電源的蓄電池組維護工作載電力通信直流電源的維護工作中占有非常重要的地位，這也是電源維護工作的一個難點。由于現在使用的閥控式密封鉛酸蓄電池實現了密封，免除了以往開口鉛酸電池的測比、配比、添加蒸餾水等工作，大大減少了維護工作量，因此有些維護人員認為其是免維護電池，在使用中不去維護，聽之任之，結果造成維護不當，發生問題。在對閥控式密封鉛酸蓄電池的維護工作中，應重點注意以下問題：
定期檢查整個蓄電池組的浮充電壓，如果其浮充電壓超出了蓄電池組的要求，應進行調整。浮充電壓過高將增加水的損耗，加速電池正板柵的腐蝕，可能嚴重影響蓄電池的壽命；過低則可能不能使蓄電池充足電。對單只蓄電池每月應記錄一次它的浮充電壓，若電壓超過廠家的指標，觀察幾個月后無向均一方向發展的趨勢，應與廠家聯系進行處理。
閥控式密封鉛酸蓄電池的日常運行對溫度要求較高，它要求的環境溫度最好是20～25℃，如不然，應對浮充電壓采取溫度補償，每升高1℃，浮充電壓應降低3～4mv，但即使對浮充電壓進行調整補償，溫度仍對蓄電池的壽命影響較大，如壽命為10年的蓄電池在30℃下運行，無溫度補償壽命僅為5年，有溫度補償壽命也縮短為8年。因此閥控式密封鉛酸蓄電池應安裝在有空調的房間，安裝方式要有利于散熱。在日常巡視維護中發現蓄電池有明顯發熱現象應立即與廠家聯系進行處理。
閥控式密封鉛酸蓄電池的自放電極低，而且電池內部不會形成電解液分層現象，因此無需定期進行高壓均衡充電，定期均衡充電只能增加水的損耗，增大正板柵的腐蝕，在對蓄電池進行維護時應盡量減少或取消均衡充電。
應避免閥控式密封鉛酸蓄電池的大電流充電和過放電。大電流充電可能使蓄電池極板膨脹變形，活性物質脫落，電池內阻增大且溫度升高，造成電池報廢。過放電將使蓄電池的循環壽命變短，放電后應立即充電，否則易引起蓄電池內部硫酸鹽化現象，導致容量不能恢復。因此在進行容量試驗或放電檢修中，通常放電達到蓄電池組容量的30％～50％即可。
檢查蓄電池連接部分有無大壓降、腐蝕、松動等現象，如有應及時緊固，否則極有可能引起燒毀電池等事故。
當發現蓄電池組內有損壞且無法修復的蓄電池時應及時進行更換，更換時不得把不同容量、不同性能、不同廠家的蓄電池連在一起，否則將對整組蓄電池帶來不利的影響。
閥控式密封鉛酸蓄電池屬于貧液電池，無法進行電解液比重測量，因此它的好壞和容量預測在業界也是一大難題，日常維護中可用電導儀測試電池內阻判斷其好壞，但最可靠的方法還是放電法。
要注意閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命期限，對壽命已過期限的蓄電池組要及時進行更換，這樣即保證供電后備電源的可靠，又可避免因蓄電池組影響到整個通信直流電源的運行。
⑥電源系統出現故障時，應先查明原因，分清是負載還是電源本身，是整流器還是蓄電池組。高頻開關整流器模塊的輸入輸出主回路由于有輸入過壓和輸出限流保護，因此發生故障的可能性較小，其內部控制電路、顯示電路、保護電路等發生的故障相對較多，而且這些電路中只要有一個元器件發生故障，就可能導致整流模塊停止工作，處理這些故障時只需更換有故障的電路板便可排除故障。筆者在維護工作中就曾經遇到過高頻開關整流器通電后顯示正常，測量輸出電壓正常，就是不能帶負載，后經檢查發現就是內部控制電路電路板問題造成了該模塊無法正常工作。
⑦當高頻開關整流器模塊出現保險管燒斷等故障時，務必不得直接進行更換保險管后通電重新開機，否則會接連發生相同的故障，不但檢查不出故障所在，還可能會在開機的瞬間導致故障范圍更加擴大。在現場處理緊急故障時，可采取整流器整機更換的方式來排除通信直流電源供電的故障，但在更換整流器時，通信直流電源供電系統不得停止對通信設備的供電。
⑧通信設備在接入直流配電分路輸出開關時，要注意通信設備上的電源總輸入開關的容量不得大于其接入的直流配電分路輸出的開關容量，否則將引起越級跳開關，可能造成通信直流電源系統故障。