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整流电路用以在正常供电情况下为电容充电,切换电路A用以在失去正常供电时将DC-DC变换器切换到工作储能电容上,当恢复正常供电时再将其切换回来。切换电路B用以在失去正常供电时将开关操动机构切换到操作储能电容上,当恢复正常供电时再将其切换回来。工作储能电容器用以储存能量,在失去交流电源时维持开关电源工作为智能终端供电。操作储能电容器用以储存能量,在失去交流电源时满足开关操作的需要。DC-DC变换器用以将交流电源和工作储能电容器中的能量转换成所要求的形式以供智能终端设备使用。一般输入电压都高于自动化装置的工作电压,因此常采用降压型buckDC-DC变换器[6],其组成如图2所示。
图中S为功率开关,D为二极管,L为电感,Co为输出电容,RL为负载。Vi为输入电压,Vo和Io分别为输出电压和输出电流。
正常时的工作电源VS和操作电源VC有时相同有时并不相同。正常时的操作电源VC一般直接取自电压互感器二次侧,因此为AC220V(整流后为DC310V)或AC100V(整流后为DC141V);而正常时的工作电源VS有时也直接取自电压互感器二次侧,有时则采用一个二次变压器兼隔离装置进一步降压后得到。
对于输入输出电压相差很悬殊的情形,DC-DC变换器一般需要采用脉冲隔离变压器来满足电压变比的要求。还可以采用如图3所示的串并电容组合结构(SP)[7,8]构成工作储能电容器,它具有串联充电和并联放电的特性,因此在失去交流电源而由工作储能电容器放电维持工作期间,串并电容组合结构实际上起到了降压的作用。通过选取恰当阶数的串并电容组合结构,就有可能在DC-DC变换器中不需要采用隔离变压器也能满足电压变比的要求。
图1虚线上部的设计和应用已经比较成熟[9],操作储能电容器电压和容量的设计需要根据开关操作机构的特点和所需要的能量确定,本文不再赘述,下面着重论述虚线下面部分的分析与设计考虑。
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