直流電源，是維持電路中形成穩恒電流的裝置。

簡介

直流電源（DC power）有正、負兩個電極，正極的電位高，負極的電位低，當兩個電極與電路連通后，能夠使電路兩端之間維持恒定的電位差，從而在外電路中形成由正極到負極的電流。直流電源單靠水位高低之差不能維持穩恒的水流，而借助于水泵持續地把水由低處送往高處就能維持一定的水位差而形成穩恒的水流。與此類似，單靠電荷所產生的靜電場不能維持穩恒的電流，而借助于直流電源，就可以利用非靜電作用（簡稱為“非靜電力”）使正電荷由電位較低的負極處經電源內部返回到電位較高的正極處，以維持兩個電極之間的電位差，從而形成穩恒的電流。因此，直流電源是一種能量轉換裝置，它把其他形式的能量轉換為電能供給電路，以維持電流的穩恒流動。

直流電源中的非靜電力是由負極指向正極的。當直流電源與外電路接通后，在電源外部（外電路），由于電場力的推動，形成由正極到負極的電流。而在電源內部（內電路），非靜電力的作用則使電流由負極流到正極，從而使電荷的流動形成閉合的循環。

表現電源本身的一個重要特征量是電源的電動勢，它等于單位正電荷從負極通過電源內部移到正極時非靜電力所作的功。當電源給電路提供能量時，所供給的功率P等于電源的電動勢E與電流I兩者的乘積,P=E I。電源的另一個特征量是它的內電阻(簡稱內阻)R0，當通過電源的電流為I時,電源內部損耗的熱功率（即單位時間內產生的焦耳熱）等于R0I。

當電源的正、負兩極沒有連通時,電源處于斷路（開路）狀態，這時電源兩電極之間的電位差在量值上即等于電源的電動勢。在斷路狀態下，不發生非電能與電能的相互轉換。當把負載電阻接到電源的兩極上以構成閉合回路時，通過電源內部的電流從負極流到正極，這時，電源所提供的功率E I等于輸送到外電路的功率U I（U是電源正極與負極之間的電位差）與內電阻中損耗的熱功率R0I之和，E I=U IR0I。于是，當電源向負載電阻提供功率時，電源兩極間的電位差U=E-R0I。

當用另一個電動勢較大的電源接到電動勢較小的電源上，正極接正極，負極接負極（例如用直流發電機對蓄電池組充電）時，在電動勢較小的電源內部，電流是從它的正極流到負極的，這時，外界向電源輸入電功率U I，它等于電源中單位時間內儲存的能量E I與內電阻中損耗的熱功率R0I之和，U I=E IR0I。于是，當外界向電源輸入功率時，外界加到電源兩極之間的電壓應為U=ER0I。

當電源的內電阻可以忽略不計時，可以認為電源的電動勢在量值上近似地等于電源兩極間的電位差或電壓。

為了取得較高的直流電壓，常將直流電源串聯使用，這時總電動勢為各電源的電動勢之和，總內阻也為各電源內電阻之和。由于內阻增大，一般只能用于所需電流強度較小的電路。為了取得較大的電流強度，可以將等電動勢的直流電源并聯使用，這時總電動勢即為單個電源的電動勢，總內阻為各電源內電阻的并聯值。

直流電源的類型很多，不同類型的直流電源中，非靜電力的性質不同，能量轉換的過程也不同。在化學電池（例如干電池、蓄電池等）中，非靜電力是與離子的溶解和沉積過程相聯系的化學作用,化學電池放電時,化學能轉化為電能和焦耳熱在溫差電源（例如金屬溫差電偶、半導體溫差電偶）中，非靜電力是與溫度差和電子的濃度差相聯系的擴散作用，溫差電源向外電路提供功率時，熱能部分地轉化為電能。在直流發電機中,非靜電力是電磁感應作用,直流發電機供電時，機械能轉化為電能與焦耳熱。在光電池中，非靜電力是光生伏打效應的作用，光電池供電時，光能轉化為電能和焦耳熱。

GZD、GZD（W）型可控硅高頻開關直流電源系統

原理分析

直流電源的基本工作原理.

當市電經過輸入開關接通變壓器將市電電壓轉換成所設計的電壓后,進入了預穩壓電路,預穩壓電路是對所要的輸出電壓進行初步穩壓,其目的是降低大功率調整管的輸入與輸出之間的管壓降，減少大功率調整管的功耗，提高直流電源的工作效率，預穩壓電源一般由可控硅無級移相調整式用繼電器切換變壓器輸出的抽頭進行穩壓。經過預穩壓電源和濾波器

①后得到的電壓基本穩定紋波相對較小的直流電經過在控制電路的控制的大功率調整管進行精確快速的問頂壓后將得到穩壓精度和性能符合標準的直流電壓再經過濾波器②進行濾波后既得到我的所需要的輸出直流電為了得到我的所需要的輸出電壓值或穩流電流值，我們還需要對輸出的電壓值和電流值進行取樣檢測并將其傳送到控制/保護電路，控制/保護電路將檢測到的輸出電壓值錢和電流值與電壓/電流設定電路所設定的值進行比較分析后驅動預穩壓電路和大功率調整管使直流穩壓電源能輸出我們所設定的電壓和電流值，同時當控制/保護電路檢測到異常的電壓或電流值等情況下將啟動保護電路使直流電源進入保護狀態。

穩壓電流的性能指標及測試方法

直流電源的技術指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調節范圍等；另一種是質量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩定程度，包括穩壓系數（或電壓調整率）、輸出電阻（或電流調整率）、紋波電壓（周圍與隨機漂移）及溫度系數。測試電路如圖3。

圖3　穩壓電源性能指標測試電路

（1） 紋波電壓：疊加在輸出電壓上的交流電壓分量。用示波器觀測其峰峰值一般為毫伏量級。也可用交流毫伏表測量其有效值，但因紋波不是正弦波，所以有一定的誤差，一般直流電源的紋波電壓VP-P≤10mV。

（2）穩壓系數：在負載電流、環境溫度不變的情況下，輸入電壓的相對變化引起輸出電壓的相對變化，即：

（3） 電壓調整率：輸入電壓相對變化為±10%時的輸出電壓相對變化量，穩壓系數和電壓調整率均說明輸入電壓變化對輸出電壓的影響，因此只需測試其中之一即可。

（4） 輸出電阻及電流調整率

輸出電阻與放大器的輸出電阻相同，其值為當輸入電壓不變時，輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比的絕對值.電流調整率：輸出電流從0變到最大值時所產生的輸出電壓相對變化值。輸出電阻和電流調整率均說明負載電流變化對輸出電壓的影響，因此也只需測試其中之一即可。

直流電源的基本技術參數

直流一般輸入電壓:AC220V±10% 50Hz±5Hz ，輸出的紋波與噪聲：Cv≤1mvrms CC≤5mARms

4、選用要點

1） 220V和110V直流系統應采用蓄電池組。48V及以下的直流系統，可采用蓄電池組，也可采用由220V或110V蓄電池組供電的電力用直流電源變換器(DC/DC變換器)。

2）供電距離較遠的輔助車間，當需要直流電源時，宜獨立設置直流系統。

3）蓄電池組正常應以浮充電方式運行。

4） 鉛酸蓄電池組不宜設置端電池；鎘鎳堿性蓄電池組宜減少端電池的個數。

5） 直流系統標稱電壓

（1）專供控制負荷的直流系統宜采用110V。

（2）專供動力負荷的直流系統宜采用220V。

（3）控制負荷和動力負荷合并供電的直流系統宜采用220V。

6）充電裝置

（1）應滿足蓄電池組的充電和浮充電要求。

（2）應為長期連續工作制。

（3）充電裝置應具有穩壓、穩流及限流性能。

（4）應具有自動和手動浮充電、均衡充電和穩流、限流充電等功能。

（5）充電裝置的交流電源輸入宜為三相制，額定頻率為50Hz，額定電壓為380(1±10%)V。小容量充電裝置的交流電源輸入電壓可采用單相220(1±l0%)V。

（6）l組蓄電池配置1套充電裝置的直流系統，充電裝置的交流電源宜設2個回路，運行中l回路工作，另1回路備用。當工作電源故障時，應自動切換到備用電源。

7）蓄電池容量選擇條件

（1)應滿足全廠(所)事故全停電時間內的放電容量；

（2)應滿足事故初期(Imin)直流電動機啟動電流和其他沖擊負荷電流的放電容量；

（3)應滿足蓄電池組持續放電時間內隨機(5s)沖擊負荷電流的放電容量；

（4)應以最嚴重的事故放電階段，計算直流母線電壓水平。

分類介紹

分布式直流電源

一、產品簡介

分布式直流電源裝置是一種新型的直流電源設備，主要應用于小型開關站和用戶末端，為二次控制線路（如微機保護等智能終端及指示燈、模擬指示器等）提供可靠的不間斷工作電源，避免交流失電時導致微機保護失去保護作用，解決因操作過電壓及諧波等因素使UPS失效從而導致微機保護失效的問題。同時還可為符合裝置功率要求的一次開關設備（彈簧機構真空斷路器、永磁機構真空斷路器、電動負荷開關等）提供直流操作電源。 JRXQF系列嵌入式直流電源裝置具有市電輸入和PT輸入兩種方式，輸出方式從DC220V至DC24V各種規格，可以滿足各種使用場合。裝置最大輸出功率可達600W，可以滿足不同負載的需求。 JRXQF系列嵌分布式直流電源裝置體積小，安裝接線方便，適合分散安裝于各種型號的開關設備內。使之比一般直流屏系統更可靠，更經濟（對小型用戶終端更明顯），又節省占地空間，降低線路損耗及安裝工程量，且維護方便，為電力系統供電可靠性提供新的選擇方案。

嵌入式直流電源裝置采用高頻電源技術，蓄電池采用自動充電管理模塊進行維護，大大延長蓄電池的使用壽命，使得裝置運行更加安全可靠。裝置具備通訊、報警功能，可以方便地實現無人值守的遠程自動化管理。 二、應用范圍

JRXQF系列嵌入分布式直流電源裝置主要應用于各種型號的開關設備內，為主開關（斷路器、負荷開關等）和二次保護裝置提供可靠的直流操作電源。

三、技術參數

1、使用環境條件：工組環境溫度：-10℃～+45℃；最大月平均相對濕度：≤90%；最大日平均相對濕度：≤95%；海拔高度：不大于2000米；工作環境條件：無導電微粒塵埃，無腐蝕金屬和破壞絕緣的化學物質，使用地點應具有防御雨、雪、風、沙的設施，周圍不允許充滿水蒸氣或有較嚴重的霉菌存在。

2、輸入電源：交流輸入電壓：85～265VAC；頻率：50Hz±10%；波形：正弦波，波形畸變<5%；功率要求：單臺不小于150VA。

3、輸出功率及功耗 （1）連續運行功率： 連續運行：≤100W，可滿足微機保護裝置、指示燈、模擬指示器供電需要；由電池供電時，根據電池容量及負載參數可長達8～24小時。 短時運行功率：≤200W，20S，可滿足VS1、VD4、ZN21等大多數10KV系統彈操機構斷路器，電動負荷開關儲能供電需要。 瞬時運行功率：≤600W，100ms，可滿足VS1、VD4、ZN21等大多數10KV系統彈操機構斷路器及負荷開關分合閘供電需要；由電池后備供電時，可操作20次以上。 （2）功率消耗：裝置本身消耗的功率不大于8W。

4、蓄電池的充放電裝置外接2節12V蓄電池，當裝置交流供電停電后，保證直流供電正常連續，具體備用時間由蓄電池容量和負載大小決定，當蓄電池放電至過欠壓時，裝置發出報警信號，并為保護蓄電池自動停止直流輸出；當交流供電正常時，裝置自動恢復直流供電并在72小時之內可將蓄電池重新充滿。

5、通信速率及規約：通信速率 9600bps ；規約采用MODBUS通信規約。

6、符合的相關標準：絕緣性能符合GB/T14598.3-93的有關標準；對電壓突降適應能力符合GB/T17626.11-1999的規定。電磁兼容性能：—對靜電放電的不敏感性符合GB/T15153.1-1998的3級規定；—對工頻磁場干擾的不敏感性符合GB/T15153.1-1998的3級規定； —對快速瞬變脈沖群干擾的不敏感性符合GB/T17626.4-1998的3級規定；—對高頻干擾的不敏感性符合DL/T721-2000的規定； —對浪涌干擾的不敏感性符合DL/T721-2000的規定。

四、產品特點

1、分散安裝，節省占地面積、降低造價，根據嵌入式的設計思想，JRXQF系列嵌入式直流電源裝置直接安裝在智能開關柜的儀表箱內（或戶外裝置的電動操作箱內），可節省直流屏的占地面積。因電源在開關柜內，可減少電纜的使用量，節約一次設備投資及電纜施工工作量；在總臺數不多時，其總價低于直流屏系統，可降低工程總造價；同時在運行時可減少線損，減少備件，節約運行成本。

2、嵌入式供電方式，可靠性極大提高采用嵌入式的供電方式，當某一回路發生故障時，其它回路的電源裝置不受影響，避免出現一點故障全站無操作電源，與集中供電的直流屏相比，其總體可靠性得以極大提高。 3、 多種輸入輸出方式，適用范圍廣JRXQF系列能根據客戶的需求提供直流220V，110V，48V，24V輸出，交流輸入范圍為85～265V，靈活適用于PT及市電供電。

4、 智能化管理維護，智能化高頻電源技術，自監測、自診斷，可當地顯示、報警，也可聯網通信，實現無人值守的自動化遠程管理。內置蓄電池自動充電管理模塊，自動對電池進行智能化均浮充管理，大大延遲蓄電池的壽命，使運行更加可靠和安全。

五、產品功能

1、產品基本功能

（1）裝置能量的轉換 本裝置在有外電情況下，提供能量給電池充電，并同時提供能量給長期運行的負載；在儲能及分合閘操作時，更多的負載能量需求由電池提供。 在交流輸入失電時，由電池提供全部能量給輸出。

（2）自動管理 本裝置利用單片機對蓄電池進行智能充放電管理，有定時自動均充、自動轉浮充功能。隨時對裝置進行自檢，并提供裝置本體的蜂鳴器報警及外部報警信號接點輸出，并可與上位機通信，可用于有人、無人值守的配電系統。 本裝置自動檢測裝置內部溫度，在測得內部溫度過高時自動開啟風扇進行散熱，保護內部器件，溫度回落后自動關閉風扇，降低功耗。

（3）信號輸出 本裝置帶有一個繼電器常閉輸出接口，當裝置有電時，此信號輸出與內部蜂鳴器告警信號同步。如整個裝置無電，比如裝置損壞或者將交流輸入開關斷開，將閉合發出告警信號。用戶可在信號輸出回路加消音回路。

（4）告警功能 裝置內部本身帶有一個小蜂鳴器，有以下幾種情況將會發出告警信號：當裝置在交流輸入突然掉電或輸入功率不足的情況下，幾十秒以后，裝置將會發出告警，提醒用戶發生交流失電的情況，可通過“循環/停止”按鍵將告警信號進行復歸或者當交流輸入恢復時自動復歸；若電池電壓低于一定的電壓值時，裝置會發出告警信號，提醒用戶電池電壓過低，可通過“循環/停止”鍵將告警信號進行復歸或者當交流輸入正常后對電池充電大于告警點后自動消除；電池電壓過低到一定時間后切斷整個裝置（包括直流輸出），以避免電池過放電，但蜂鳴器、告警燈仍會繼續告警，干接點提供告警信號，在外電恢復后電源裝置自動投入運行。當負載有短路或負載過大或者裝置本身出現故障也會發出告警，此信號不可復歸，，提示用戶將裝置關閉進行負載電路檢查，如負載電路無短路或負載功率太大的情況，則可能是裝置本身出現故障。

壁掛直流電源

概述

壁掛直流電源智能集成小系統是我公司專為小容量系統而設計；適合小型開關站、小型用戶變電站及小型10KV變電站系統采用一體化設計思想，由整流模塊、監控模塊、降壓單元、配電單元和電池安裝箱構成；具有體積小、結構簡單、獨立構成系統等特點；監控模塊采用LCD漢字菜單顯示，對系統監控和電池自動化管理功能完善，具有與自動化系統連接四遙接口，提供RS232和RS485兩種通訊接口選擇，提供RTU、CDT、MODBUS三種通訊規約選擇。

壁掛直流電源系統功能特點　?

適合構成40AH以下的系統。 ?

模塊、監控單元和降壓單元均采用帶電插拔結構，安裝、維護方便。 ?

可安裝3個2.2A/220V自冷模塊。 ?

降壓單元具有自動硅鏈降壓功能，最大電流2A. ?

監控器采用LCD顯示，漢字菜單，按鍵操作，可實現系統參數設置、系統工作參數顯示、系統故障指示和系統校準。 ?

監控器具有對電池自動管理的功能。 ?

提供RS232和RS485兩種通訊接口選擇，提供RTU、CDT、MODBUS三種通訊規約選擇,可與電站自動化系統連接。 ?

監控器實現電池電壓、控母電壓，控母電流、電池充放電電流、模塊狀態檢測。

監控器實現母線絕緣監測功能,顯示正負母線絕緣阻值. ?

配電單元提供2路交流輸入（可選擇一路PT供電）、多路饋電輸出。 ?

PT供電時系統自動限制輸出功率。

直流電源的組成

通信直流電源是一個復雜的系統，目力通信直流電源均采用-48V的高頻開關直流電源，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。

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。

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。

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。