电力用智能高频开关整流式充电电源摘要：智能高频开关整流式充电电源，由微机监控模块和充电模块组成。本文从这两方面出发，对其进行介绍。一方面对充电模块的功率转换部分及保护部分进行简要介绍，另一方面阐述微机监控模块软硬件的设计框架。1引言微机产品在电力系统的推广应用，导致对供电电源提出了更高的要求。美国、德国等西方发达国家电力系统中的直流电源早已采用模块高频开关整流式电源。在我国这种更新换代也已经开始。本文介绍的电力用智能高频开关整流式充电电源正是为适应这种趋势而开发研制的。2微机监控模块硬件设计微机监控模块的硬件框图如图1所示图1微机监控模块硬件框图监控模块不仅对各电源模块的电压、电流以及输入三相交流电进行采样，而且还对直流馈电屏的电池电压和控制以及合闸母线的电流进行采样，所有采集到的模拟量，经多路转换选择开关进入80C196KC芯片的A/D转换口，由程序控制多路选择转换开关，通过整定来获得当前各模拟量的数值。本系统没有采用外加D/A转换器，而是利用芯片本身的资源，通过芯片的P2.5和HSO脚输出PWM脉冲，经放大后送到各电源模块控制口，对各电源模块参数进行设定。为了提高系统的抗干扰能力，各电源模块的输入、输出控制信号和各种异常信号以及馈电屏的所有信号，都进行了光电隔离。系统采用清华蓬远科贸公司的MGLS240128T液晶模块显示。显示一律为汉字，使操作简单明了。由于此液晶模块自身有驱动电路，就大大简化了系统硬件设计。监控模块通过80C196KC单片机的TXD和RXD口，由调制解调器（MODEM）接入电话网，进行网上微机通讯。3微机监控模块的软件设计监控模块主程序框图如图2所示。由于监控模块的参数比较多，一液晶屏无法全部显示，因此程序框架采用树枝状分枝结构。开机后，首先对各电源模块进行初始化，同时，显示公司名称及产品名称画面。按回车键进入主菜单画面，各项显示一律菜单化。对各电源模块和A/D参数以及密码进行设定时，必须先输入密码，这是为防止参数被随意修改。然后才能进入相应画面进行设定，同时程序对参数可修改范围进行自动限幅，以保证系统图2微机监控模块主程序框图注：I1为浮充电流转换点，I2为主充电流转换点，U2为主充稳压点，IW为稳流点。运行安全。对A/D参数进行设置，是为了调试方便，使显示的电压、电流值与实际相符。若当前系统存在故障，则微机监控模块立即发出声光报警，液晶屏显示当前故障和发生时刻，同时微型汉字打印机也把所显示的内容打印出来。当故障消失后，回到主菜单显示。另外在正常工作情况下，按下打印键，可以打印出除时间参数以外的任何当前液晶显示画面。所设定的各参数保存于外部DS12887时钟芯片内，在监控模块掉电的情况下，各参数值也不会丢失。程序设计中，利用定时器0来进行A/D采样和各开关量采集，利用定时器1进行键盘处理，利用定时器2进行读DS12887时钟。在时间参数菜单内，可以对时间和日期进行设定。为了使程序明朗直观，程序采用模块化设计方法，各模块相互独立，对于模块间不可缺少的联系，在RAM中开辟了若干标志单元，各模块可根据当前的工作状态在标志单元中设定标志位做相应处理。液晶汉字显示的字库，是利用汉字提取软件，直接从UCDOS内提取，特殊字符利用软件自编点阵。液晶进行汉字显示时，首先将汉字点阵内容送至液晶的CGRAM单元内，显示时读取该单元的内容就可以了。通信协议采用电力系统“循环远动规约”，监控系统具有“四遥”功能。上下微机传送数据采用CRC校验，以保证数据传送的正确性。图3电源模块原理图4强电磁干扰问题的解决办法本微机监控模块是专门为电力系统的直流电源系统而设计的，由于发电厂或变电站高压电力线密集，空间电磁干扰和电源窜入干扰特别严重，为了保证微机监控模块正常工作，提高其抗干扰能力，解决措施如下：（1）微机监控模块的各工作电源，首先经电磁兼容滤波器滤波，再由直流变换器隔离，最后由共膜滤波器再滤波，然后供给微机监控模块，所有电源线应尽量短且做成双绞线。（2）采样电路和开关量采集电路采用光电隔离且采用多次电容滤波。（3）模拟与数字电路间进行光电隔离。（4）测量的电压与电流信号，采用中值和均值混合滤波方式。（5）软件采用模块结构设计，在每个模块之后和程序存储器空白区加软件陷井，并且在一些重要跳转指令之后加了软件冗余指令。实践证明，经过以上处理，微机监控模块的抗干扰能力大大提高了。5电源模块功率电路的设计总体框图如图3所示。主电路采用德国西门子公司的BSM1200GB1200DN2KIGBT模块，组成半桥电路。此部分是电源模块的核心，其性能的好坏直接影响整个电源的性能与可靠性。驱动电路采用三菱公司的混合集成电路M57959L，此混合驱动电路在输入和输出之间利用光耦实现电气上的隔离，