计算机技术在通信稳压电源中的应用
日期：2008-9-23 0:37:52 来源：中国自动化网
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0前言
在边防山区有时主要依靠卫星通信，但这些地区基本都是小水电供电，电网电压波动很大。夏季水量充足，电压升高，冬季水量减小，电压下降。白天用电高峰时电压下降，晚上用户减少，电压上升。电压高时达300V，电压低时不足100V。电压变化远远超出了通信设备对电网电压的要求，因此经常损坏卫星通信等设备，使通信中断。加上边防，山区有时雪崩或塌方，交通不便等因素，通信阻断后很长时间不能恢复通信。参数稳压器的稳压精度很高，但稳压范围达不到90-310V这么宽。为解决高原、山区的通信用电条件，研制了用单片微机控制的特宽范围通信稳压电源。
1 稳压电源总的工作原理
参数稳压器在输入交流电压150V-260V时，输出稳压在220V效果效好。低于和高于这个范围，其效率要下降。采用单片微机进行第一步控制，使310V以下和90V以上的输入电压，调整控制在190V—250V范围，再用参数稳压器进行稳压效果很好。稳压电源原理框图如图1所示。
由市电输入的交流电压变化波动很大，经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后，送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。
直流开关稳压电源的功率小，但能把60-320V的交流电压娈换成+5V，+12V，-12V的直流电压。+5V电压供给单片微机使用，±12V电压供给控制电路的大功率开关模块使用。
单片微机把取样电路采集到的输入电压数据，分析判断并发出控制信号送到触发电路，控制调节输出电压。
控制执行电路由SSR过零开关大功率模块和带抽头的自耦变压器组成。SSR之间采用RC吸收电路吸收过电压和过电流，使SSR在开关时不会损坏。控制执行电路把 90-310V的输入电压控制在190V-240V范围，再送到参数稳压器进行精确稳压。
参数稳压器由电感和电容组成LC振荡器，振荡频率50HZ。无论市电怎么变化，其振荡频率不会改变，因此输出电压不会变化，稳压精度高。即使输入电压波形失真很大，经参数稳压器振荡输出后却是标准的正弦波，因此稳压电源有强的抗干扰能力和净化能力。
保护告警电路：当有危害设备安全情况时，只发出声光告警，提示操作人员注意采取措施，而不用切断输出电压。在无输出电压，控制箱的温度过高，市电输入高过300V，市电输入低于130V时都会声光告警。当输入电流过大时，输入（输出）空气自动开关自动跳开。
图1 稳压电源原理框图
当一个SSR大功率开关模块短路时，快速熔断器快速熔断，不会造成其它更大的损坏。当输入电压高于310V或低于80V，自动切断输入电路。并装有数字表显示输入、输出电压和输出电流。
2 单片微机控制原理
2.1计算机硬件部分
图2 8031单片机内部总体结构简化框图
单片微型计算机系统采用了目前应用最多的MCS-51系列8位单片机中的8031单片机。8031单片机片内总体结构简化框图如图2所示。
8031单片机具有8位高性能CPU，128Kb的RAM，2个16位定时器/计数器，32根I/O线（P0-P3四个8位I/O口），1个双工异步串行口，5个中断源，它可以访问多达64Kb程序存储器和64Kb数据存储器。本电源的微机控制系统用8031单片机、地址锁存器74LS373和EPROM 2732组成单片微机的最小系统。在SSR大功率模块未触发导通时，其上有90-310V交流电压，容易损坏CPU板，故采用光电耦合器作为隔离器件。
2.2软件程序流程框图
微机软件部分采用汇编语言编制程序。计算机软件处理框图如图3所示。
图3 计算机软件流程框图
汇编语言程序清单较长，篇幅所限，此处省略。
3 应用情况
该稳压电源按研制任务，设计指标为输出功率3KW，100-300V的输入电压范围，输出电压范围为220V±3%。经中国测试技术研究院测试，输入电压在84V-308V范围，输出电压变化范围不超过3V。在高原某部试用，输入电压在67V时，仍能稳压在220V。我们认为，一般电压在90V以下，功率输出已很小。所以输入电压控制在90V-310V。在高于310V和低于75V，自动关断输入电压。对其它不同输出功率的稳压电源，其计算机控制的原理是一样的。主要区别在于选用不同功率的大功率开关模块和带抽头的自耦娈压器的功率。该稳压电源适用于高原、山区、海岛电压波动范围较大的军用民用电了设备。
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在边防山区有时主要依靠卫星通信，但这些地区基本都是小水电供电，电网电压波动很大。夏季水量充足，电压升高，冬季水量减小，电压下降。白天用电高峰时电压下降，晚上用户减少，电压上升。电压高时达300V，电压低时不足100V。电压变化远远超出了通信设备对电网电压的要求，因此经常损坏卫星通信等设备，使通信中断。加上边防，山区有时雪崩或塌方，交通不便等因素，通信阻断后很长时间不能恢复通信。参数稳压器的稳压精度很高，但稳压范围达不到90-310V这么宽。为解决高原、山区的通信用电条件，研制了用单片微机控制的特宽范围通信稳压电源。
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1 稳压电源总的工作原理
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参数稳压器在输入交流电压150V-260V时，输出稳压在220V效果效好。低于和高于这个范围，其效率要下降。采用单片微机进行第一步控制，使310V以下和90V以上的输入电压，调整控制在190V—250V范围，再用参数稳压器进行稳压效果很好。稳压电源原理框图如图1所示。
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由市电输入的交流电压变化波动很大，经过过压吸收滤波电路将高频脉冲等干扰电压滤去后，送入直流开关稳压电源、交流取样电路和控制执行电路。
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直流开关稳压电源的功率小，但能把60-320V的交流电压娈换成+5V，+12V，-12V的直流电压。+5V电压供给单片微机使用，±12V电压供给控制电路的大功率开关模块使用。
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单片微机把取样电路采集到的输入电压数据，分析判断并发出控制信号送到触发电路，控制调节输出电压。
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控制执行电路由SSR过零开关大功率模块和带抽头的自耦变压器组成。SSR之间采用RC吸收电路吸收过电压和过电流，使SSR在开关时不会损坏。控制执行电路把 90-310V的输入电压控制在190V-240V范围，再送到参数稳压器进行精确稳压。
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参数稳压器由电感和电容组成LC振荡器，振荡频率50HZ。无论市电怎么变化，其振荡频率不会改变，因此输出电压不会变化，稳压精度高。即使输入电压波形失真很大，经参数稳压器振荡输出后却是标准的正弦波，因此稳压电源有强的抗干扰能力和净化能力。
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图1 稳压电源原理框图
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微机软件部分采用汇编语言编制程序。计算机软件处理框图如图3所示。
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该稳压电源按研制任务，设计指标为输出功率3KW，100-300V的输入电压范围，输出电压范围为220V±3%。经中国测试技术研究院测试，输入电压在84V-308V范围，输出电压变化范围不超过3V。在高原某部试用，输入电压在67V时，仍能稳压在220V。我们认为，一般电压在90V以下，功率输出已很小。所以输入电压控制在90V-310V。在高于310V和低于75V，自动关断输入电压。对其它不同输出功率的稳压电源，其计算机控制的原理是一样的。主要区别在于选用不同功率的大功率开关模块和带抽头的自耦娈压器的功率。该稳压电源适用于高原、山区、海岛电压波动范围较大的军用民用电了设备。
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