一種配電網專用24V直流不間斷電源的設計

1 引言

在變電站中，直流電源對變電站的二次設備以及變電站的實時通信非常重要。如果直流電源不可靠，會導致繼電保護失靈，造成停電面積擴大，也使得通信出錯，以致發生更大的事故，為此，要求其有較高的可靠性。通常，采用儲能電容或蓄電池作后備電源，并且直接作為直流輸出，但輸出電能質量不高，而且電池管理復雜。因此，本文采用帶蓄電池的開關電源提高電源的可靠性，同時輸出電能質量高，滿足通信的要求。一般情況下，蓄電池的管理是一件非常復雜的工作，該系統采用PIC16C73單片機來實現電池管理，管理方案簡單可靠。

2 24V直流不間斷電源系統

24V配電網專用不間斷電源系統示意圖如圖1所示。

圖1 變電站配電網專用24V直流電源系統示意圖

2.1 電源系統的性能指標

兩路交流輸入 90～130V；

可以用于變電站小型直流電機啟動；

輸出直流24±0.03V；

實時檢測電池工作參數，遠程監控；

負載電流3A時備用時間≥10h；

可以遠程，現場實現電池管理操作；

工作溫度范圍－40℃～＋80℃。

2.2 電源系統的各個模快

1）前一級是半橋DC/DC電路，用作充電器。為提高可靠性，輸入為兩路交流110V，可以工作在交流90～130V，輸出為直流28V（蓄電池在充電狀態下），既用于對蓄電池充電，又可以通過蓄電池啟動小型的直流電機。開關管采用晶體管2SC2625，控制芯片采用TL494。電路自激啟動過程：直流母線上的分壓電阻使得2SC2625的V_BE≥0.6V，晶體管導通，電路開始自激，輔組繞組上建立瞬時電壓，使得TL494工作，電路進入正常工作狀態。

2）后一級DC/DC電路采用推挽電路結構，變壓器雙向磁化，有效防止磁飽和^[1]。由于電池端電壓可以在21V～27V之間變化，該電路可以實現升降壓調節，使輸出電壓穩定在24V，滿足負載要求。

3）電池管理模塊采用PIC16C73，其框圖如圖2所示。PIC16C73是Microchip公司推出的PIC8位中檔單片機，僅35條單字節指令，自帶5個A/D轉換模塊，穩定性好，可以工作在惡劣的環境^[2]。

圖2 電池管理框圖