直流电路范文第1篇

涉及可视化仿真工具的应用工作主要围绕MATLAB进行细化设计，避免繁琐绘图以及计算流程的牵制效应，最终挖掘直观、快捷的电流变换电路的创新存在模式。因此，本文具体联合负荷升降要求的变换装置进行现场情景演练，将内部拓扑结构以及电感参数设计要求划分清晰，同时完整论述该类系统的规范原理，稳定必要结构疏通潜力。

【关键词】直流斩波 电路样式 MATLAB 模拟技术 细化流程

直流斩波电路强调疏通可调电压环境下的直流电形态，稳定输入与输出流程的衔接绩效。技术人员为了有效稳固该电路性能，从中挖掘适当的提升方式，同时对开发原理以及性能提升要领进行同步规划。需要注意的是，其中实际斩波装置的工作模式存在两类，包括脉冲与频率调试技巧。

1 斩波电路的工作原理论述

直流斩波电路主要功能就是结合直流电调试转换特性进行结构延展，透过对机理布置特征的观察，涉及不同样式的控制方式具体可以延展为时间比例、瞬时值以及二者混合构建途径。此类电路主张使用某类权控器件，途中联系IGBT以及相关器件进行总体流程延展；控制环节中若采用晶闸管，技术人员需设置晶闸管关断的辅助电路。整体电路以及相关电流规划流程中为了稳定管制绩效，有关设计人员专门设置了续流二极管部件。这类斩波电路的典型用途之一就是应用拖动式直流电动机，同时积极带动蓄电池负载功能；不足之处在于这类布局体系中都将出现反电动势状况。在现实电路设计流程中主要运用开关器件、阻性负载以及协调电压管理，并且内部电压数值主要借助开关张合状态表现。

2 直流斩波电路的建模与仿真操作技术研究

2.1 借用IGBT搭建的直流降压斩波电路以及规范参数设置

按照特定直流变换装置仿真模拟操作技巧分析，有关默认格式下的参数设计与缓冲电路管理工作需要满足同步跟进条件。在留有升降功能的非隔离式变换装置空间之下，有关变换器之间的正负极性输出机理形态十分复杂，必须全程依靠储能电感疏通。整个流程下来，必定造成变换器的耗能数量增加结果，影响实际工作协调质量。在实际项目开展过程中，技术人员最好全面摒弃不同变换器既定工作理念，同时采用新型技术指标要求规范开关电源结构，争取从中获取优良的使用价值。IGBT具体结合高压应用与快速终端设备进行垂直功率的自然进化调整；因为内部源漏通道电阻附加效应影响，IGBT开始针对结构功率缺陷进行应对。尽管创新模式的MOSFET设备将RDS特性全面规整，但是在高平电环境中的功率导通损耗现象仍然十分紧张；为了稳固IGBT结构，需要贯彻标准双极器件与VCE同步调用实效，将高电流密度瓶颈限制全面克服。

2.2 变换器控制系统的实现流程分析

在系统设计环节中主要采取模拟控制与数字调节两种途径，本文就是重点结合变换器交互式系统进行双重规整。为了稳定变换器降压与升压工作模式需求，不同电路疏通信号应该主动与最新电路设计标准进行优良匹配，保证将逻辑控制下的分配问题全面肃清。按照这种原理分析，技术人员开始将变换器与主变换电路开关电源进行智能匹配，后期结论内容具体如下所示：新型变换器拓扑结构比较简单，各个节点工作交流模式也相对明确一些，能够稳定数字化模拟操作的动机需求。

2.3 直流斩波电路的建模与仿真操作

2.3.1 仿真模型以及相关参数匹配

结合IGBT直流降压电路建模以及参数设置条件进行科学分析，有关直流变换器仿真模型与默认参数设置条件已经齐全，为了迎接缓冲电路的消极化影响挑战，在设计仿真操作流程中主要遵循以下细化工序要求：将参数调试界面打开，选取固定算法之后设置相对误差标准，直接点击进入仿真模拟流程，其中各类脉冲周期统一稳定在0.001s左右，有关后期的仿真控制结果要做到精准提取；可在固定窗口位置建立全新模型结构，并将工具箱电力模块与IGBT模块等资源依次打开，按照默认值要求实施必要参数规划，同时将内部缓冲电路取消；之后将电源模块打开，将必要直流电压模块灌输并打开参数设置条框，将电压源设置为200V；后续可将必要部件与接地模块组打开，并直接复制串联样式的规划窗口，将内部电阻设置为10Ω；透过MATLAB输入源模块，同时在buck窗口环境中复制脉冲发生器模型，必要时可实现输出结果与IGBT门极的匹配目标。

2.3.2 直流升降压斩波电路的仿真操作

结合IGBT元件以及电路仿真模拟流程进行长远观察，涉及默认参数以及电路缓冲效应必须及时得到制定。尤其在电感支路与仿真动作同步延展条件下，为了主动迎合升降压斩波理论的精准规范要求，在直流变换电路设计过程中主要运用电控基准作为开关节点，保证电路接通与断开时机的科学管控。适当应用SIMU LINK对降压斩波电路与升降压斩波的仿真结果进行详细分析，并做好与常规电路设计方案的对比准备，确保输出电压波形的稳定状态，最终全面验证仿真结果的精准效应。

3 结语

综上所述，运用MATLAB对降压斩波电路仿真模拟操作流程进行细致分析，同时采取常规电路归控结果进行同步检验，进而全面肯定创新操作流程的积极效用。这种模拟操作手段有效杜绝了传统分析模式中的繁琐绘图与计算流程，进而灵活改变参数组合搭配样式，适应科学调试的现实状况，争取为后期电子技术与多元内涵整合奠定雄厚基础。

参考文献

[1]李小敏.Matlab/Simulink在直流斩波电路仿真中的应用[J].科技资讯，2008，31（20）：89-95.

[2]林皓.基于MATLAB/Simulink的液压仿形刀架建模与仿真[J].机械工程师，2008，21（07）：64-78.

[3]王建国.Matlab/Simulink在DC-DC变换器仿真中的应用[J].现代电子技术，2008，25（18）：34-40.

[4]黄松和.基于Matlab/Simulink的多自由度机械振动系统仿真[J].湖北民族学院学报（自然科学版），2008，13（01）：104-112.

[5]刘正生.基于Matlab/Simulink的旋翼飞机高度复合控制系统仿真[J].中国科技信息，2009，28（14）：176-181.

直流电路范文第2篇

关键词： 信号放大电路； 放大测量电路； 低通滤波电路； 影响隔离

中图分类号： TN721+.5?34； TM930 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2017）14?0149?05

Abstract： In view of the facts that the low signal?to?noise ratio， poor anti?interference ability and low measurement accuracy exist in the measuring process of microvolt?level DC voltage signal， an amplifying measurement circuit taking TLC2652 as its core device is proposed in this paper to realize precision amplification of voltage signals （5～45 μV）. The low?pass filtering circuit and band?stop circuit are adopted to reduce its internal noise and external interference. The isolation circuit is adopted to isolate the effect of the measuring end on the collection end. The linear regulating chip is used in power module design to improve the measurement accuracy and reduce power consumption. The simulation experiment result proves that the amplifying measurement circuit for microvolt?level DC voltage signal can suppress common mode interference and temperature drifting， has good stability and strong anti?interference， and its accuracy can reach to 0.044%.

Keywords： signal amplifying circuit； amplification measuring circuit； low?pass filtering circuit； influence isolation

0 引 言

信号检测是人们在当今时代获取信息的重要途径。在需要微弱信号检测的各个领域中，各N微弱的物理量信号都需要先转换成电压或电流信号之后再进行放大、并进行信号检测处理，因此研究微弱信号的检测方法具有重要意义。然而，由各种微弱物理量信号转换得到的电信号多数是微弱的直流或低频信号，如微波功率检波器输出的信号[1]。微弱信号，顾名思义信号的幅度是极其微弱的，但这不是微弱信号检测的难点所在，检测微弱直流信号的困难在于其被严重淹没于噪声信号中。在实际的电路测量系统中，微弱的直流信号更是容易受到各种直流误差的影响，特别是放大器的失调、漂移等误差的影响[1]。此外，微弱直流电压信号的检测还容易受到各种低频噪声的干扰，因此，直流微弱信号的检测困难重重。

从了解的资料来看，对微伏级直流电压信号的测量大致分为两种测量方法。一是将直流信号调制成幅值和直流信号呈比例关系的方波交流信号[2]。以避免直接放大微弱直流信号存在直流误差的影响，特别是直流放大器失调电压的影响，还可以避免外部工频干扰等低频噪声的影响。在各种直流调制技术中，应用最广泛的就是通过场效应管的开关特性来作为调制器。通过一定频率的控制信号控制场效应管栅极电压的极性来控制场效应管的通断，以达到调制直流信号的目的[1]。但存在的问题是：在调制过程中会产生斩波失调电压、调制尖峰信号等。场效应管作为电子开关的同时也存在开关管损耗。实际应用中模拟开关的这种理想效果是不可能达到的，场效应管开关在作为调制器时，无论有无输入信号，只要存在调制信号，模拟开关的输出端都会产生瞬态的尖峰电压，而且还会引起输出信号漂移，从而造成测量结果不精确。二是利用特低噪声、特低漂移的高精度直流放大器对微弱直流信号进行测量。如市面上的高精度直流放大器输出电压能达到伏级，可以给数据采集和处理，但存在的问题是，价格昂贵，不能广泛应用于实践研究。

为了解决微弱直流电压信号测量易受噪声干扰、测量精度不高、抗干扰能力差的问题，设计微伏级信号放大电路时，采用高精度仪表运算放大器TLC2652进行信号的精准放大，以提高测量精度；采用四阶低通滤波电路、双T型带阻滤波电路来减小内部噪声与外部干扰；采用高精度模拟信号隔离电路，隔离测量端对采集端的影响；采用低噪声、高效率的电源芯片及线性稳压芯片进行电源模块的设计，以提高测量精度并降低功耗。

1 设计思路

微伏级直流电压信号，首先要通过放大才能被后端电路所采集。然而，后端采集电路的电压工作范围一般在伏级，因此放大电路的放大倍数应该设置的很大。但实现较高的放大倍数必须要进行多级放大才可实现，因为输入的直流微弱信号和噪声是叠加在一起的，一般比噪声小很多，如果输入级放大倍数设置过大，微弱直流电压信号在被放大的同时，噪声信号同样也会被放大，造成后续很难去除噪声[3]。但随着放大级数的增多，势必也带来很多杂波，此外，微弱直流信号的测量易受到各种低频噪声的干扰，及各种直流误差的影响，如放大器中的失调电压、温漂等。工频干扰也是一种低频噪声，这种干扰电信号进入电子检测系统会严重影响微弱信号检测的准确性。

因此，针对输入信号为微伏级直流电压信号，测量过程中存在信噪比低、测量精度不高、抗干扰能力差的问题，设计了微伏级直流电压信号放大电路。系统主要由高精度仪表放大电路、低通滤波电路、陷波电路及高精度隔离电路组成。微伏级直流电压信号采用屏蔽电缆送进高精度仪表放大电路进行初步放大后，首先进行低通滤波，再输入到中间级放大电路进行主要放大，而后进行高频噪声和市电50 Hz降噪处理，以及通过高精度模拟信号隔离电路隔离测量端对采集端的影响，实现输入、输出和电源间的相互隔离。应用低噪声、高效率的电源芯片及线性稳压芯片进行电源模块的设计，以提高测量精度并降低功耗。经实验测量，系统可以实现对5～45 μV范围内电压信号的精准放大，放大输出电压范围为0.25～2.25 V，完全可以满足后级采集电路的需要，且能够达到0.044%的精度。此外，该电路还具有抗共模干扰、抑制温漂、稳定性好、抗干扰性强等特点。微伏级电压信号放大电路系统方框图如图1所示。

2 信号放大电路

信号放大电路采用初级放大和中间级放大两级放大形式。传感器采样输出的直流电压信号经屏蔽电缆输入到初级放大电路，因此需要检测的直流电压信号微弱且含有大量杂波。从而要求选用的运算放大器具有以下特点：低失调电压、低温度漂移的高性能差动放大电路，以克服温漂；选用开环增益较大的运放，而单级放大器的闭环增益不可过大，这会大大减小增益误差，从而提高检测信号的精度。

因此，设计电路时采用高精度斩波稳零运算放大器TLC2652，具有优异的直流特性，失调电压及其漂移、低频噪声、电源电压变化、共模电压等对运算放大器的影响被降低到了最小[4]。Multisum中的具体设计电路如图2所示。

运算放大器TLC2652的增益由输入电阻和反馈电阻决定，计算公式为：

设计时输入电阻 kΩ，反馈电阻 kΩ，电路增益为50。电路中为确保运算放大器输入级差分放大电路的对称性，设置补偿电阻，其值为输入端接地时，反相输入端总等效电阻。电路中，使用绝缘电阻很高的优质电容器，可选择的容量范围为0.1～1 μF之间。放大倍数的设置，要考虑到初级放大电路中存在有用信号和噪声一起输入的问题，如果初级放大电路的增益设置较大，信号和噪声将被同时放大，在这种情况下，若噪声幅值较大，无疑会降低电路信噪比（信噪比是指电子系统中信号和噪声的比值），不便于对信号的进一步去噪处理。另外，为确保运算放大器的精度，负反馈电阻的精度要很高，同时电路的闭环增益不能设置的太大；保证印制板较高的质量，以避免印制板表面存在的漏电流问题[4]。为此，可在印制板上设置保护环。高精度仪表放大器在放大微弱直流信号时，通常可在输出端加一低通滤波电路，以滤除输出电压中的交流分量来减小交流干扰，使电压输出更加稳定。中间级放大电路，设置在四阶低通滤波电路之后，主要目的是实现放大模块较大的放大倍数。

3 滤波电路

因为需要检测的微伏级直流电压信号非常微弱且含有大量杂波，测量回路、仪表放大电路和相关器件的固有噪声以及外界的干扰噪声通常比被检测目标信号的幅值大很多，有用信号和噪声在经仪表放大电路后将被同时放大。此外，电路结构的不合理设计也会引入噪声干扰，所以，仅对信号进行放大是测量不出微伏级这样微小信号的[5]。电路中为了更好地提取出有用信号，设计了滤波模块来有效地抑制噪声。

3.1 低通滤波电路

针对电路系统的内部噪声以及外部系统的干扰多为交流信号，设计四阶巴特沃斯型有源低通滤波电路对输入级放大电路的输出电压信号进行处理，以抑制放大了的噪声信号。设置低通滤波电路的截止频率为20 Hz，选用单片集成运算放大器OP200，具体器件参数设置及电路设计如图3所示。图4为电路在Multisum中仿真的幅频特性。

3.2 陷波电路

陷波电路也即带阻滤波电路，主要用来减少工频干扰。通常使用的各种仪器的供电电源都为市电或者经市电转换得到，而市电的频率为50 Hz。这样测量电路中就会串入工频，产生工频干扰，严重时将导致电路无法接收信号[6]。电路中采用经典的双T型带阻滤波电路，其中要求电阻R和电容C有较高的精度，以保证带阻滤波电路的中心频率正好在50 Hz处。图5为陷波电路结构原理图。

由此可以得出结论：为了使设计的陷波电路性能最佳，也即满足窄带滤波效果和高Q值，m应接近1取值。

设计电路时采用增益调节电位器，使其在50 Hz处衰减效果最好。经计算kΩ， μF；为增益带宽调节电位器。图6为具体设计电路，图7为50 Hz陷波电路在Multisum中仿真的幅频特性图。

4 隔离电路

在微伏级直流电压信号放大测量过程中，抗干扰是一个不可避免的问题。若不通过信号隔离，测量系统就会引入各种电磁干扰。目诵藕胖谢烊敫扇判藕牛不但会降低测量的准确度，而且尖峰电磁脉冲会对后端采集电路造成一定破坏。因此，针对微弱直流电压信号测量存在的干扰问题，设计了隔离电路。

发光二极管和光敏三极管的伏安特性使光电耦合器件非线性失真十分严重，一般只用来隔离数字信号，而不能简单应用到对模拟信号的隔离。因此，模拟信号的隔离相对复杂的多，一方面要求其达到隔离效果，另一方面又要求最大限度地使模拟信号不失真，也就是能确保模拟信号的线性传输[7]。有源隔离模块T6550D/S内部采用电磁隔离技术，精度达到13～14位，具有良好的线性度及优良的温漂与时漂性能[8]，能够实现输入/输出和电源间的相互隔离，非常适合高精度信号隔离测量。电路接口如图8所示。

直流电路范文第3篇

[关键词]高压直流输电线路 继电保护技术 设计要点

中图分类号：F320；P49 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）10-0060-01

在电力系统中，继电保护装置是重要组成部分，对于保证电力系统的安全性有重要的作用。电力系统的出现会很多问题，包括原件损坏、供电可靠性下降及震荡等问题，只有对保护装置进行详细的分析，才能降低经济损失，保证技术形式的完善性和有效性。及时解决故障不仅能保证系统的稳定性，同时能提升经济效益，对于提升电力系统的安全性有重要的作用。

一、高压直流输电线路继电保护的影响因素

针对高压直流输电线路的特殊性，在应用过程中必须考虑到电容量及抵抗力的大小，对各类因素进行详细的分析。以下将对高压直流输电线路继电保护的影响因素进行分析。

1.电容电流

高压直流输电线路的电容量比较大，波阻抗小，势必会给整个系统带来较大的影响。为了保证高压直流线路的稳定性和安全性，要及时采取有效的补偿措施。此外在分布电容

因素的影响下，如果高压直流输电线路出现故障，则会导致故障距离和继电器测量之间的关系发生改变。由于双曲正切函数比较特殊，无法采用传统的继电保护措施[1]。

2.过电压

高压直流输电线路如果出现故障，则说明电弧熄灯时间比较长，如果时间比较长，电路电容的因素会出现不同程度的影响。如果两端开关不在同一时间断开，来回折反射必然对后续应用系统造成影响。

3.电磁应用过程

高压直流输电线路的线路比较长，在操作过程中会存在故障分值变化大的现象，给高频分量的电气测量造成严重的影响。半波算法在高频分量的影响下，无法保证其应用形式电流互感器也会出现饱和的现象[2]。

二、高压直流输电线路设计要点分析

针对不同设计形式的特殊性，在应用阶段，需要做好保护工作，从不同的角度入手，考虑到保护装置的具体化要求。以下将对高压直流输电线路设计要点进行分析。

1.输电线路的主保护

在继电保护设计阶段，现有的直流电路设计存在可靠性差、理论不完善等问题，基于保护装置的特殊性及灵敏度变化，必须从整体状态入手，考虑到整体依据、故障投入或者其他因素的变化，对各类抗干扰能力进行有效的评估和分析。由于影响输电线路保护的因素趋于多样性，在应用过程中需要根据高压直流电路的实际情况对其进行分析。在设计阶段，可以选择两台不同原理的装置，第一套保护装置可以采用纵向保护装置，第二套保护装置可以应用补偿纵向保护装置，根据不同设计形式，设计不同的通道[3]。

2.输电线路的后备保护

基于现有的保护装置而言，由于应用种类比较单一，可靠性比较差，故障发生后，会由于故障的因素，导致直流输电线路和交流输电线路之间不存在本质性的差异，只有从不同的角度入手，对系统进行有效的评估，才能保证系统设计的有效性和完善性。输电线路的后备保护设计起到一定的填补作用，在进行设计的过程中，必须控制好线路两端的故障，结合实际情况，对接地距离和设备形式进行有效的分析。距离的设定不能局限于现有的装置，只有合理设计四边形、圆形等形式，才能将其他装置保护起来。可以将微机保护充分的利用起来，从根本上提升系统运行的安全性[4]。

3.并联电器的保护

并联电器的保护是继电保护的重要组成部分，部分保护装置过于单一、可靠性差、在故障后相当长的时段内缺乏反应于故障的保护原理。高压直流输电线路如果出现严重的故障，线路会发出相应的命令，采用自动化设计形式，对各个设计要点进行分析，能起到良好的保护作用。如果故障类型比较特殊，超出了高压直流输电线路的应用标准，需要及时将两侧的电路断开，保证输电线路设计的有效性和合理性。相关工作人员必须对设计形式引起重视，从不同的角度入手，及时对现有的设计技术进行评估和分析，满足继电保护装置的整体性要求。

4.自动重合闸

在直流输电线路设计阶段，必须对各个重合闸进行有效的设计。由于过电压的水平比较特殊，为了避免出现电压操作不当或者格局分配不合理的情况，可以采用单相重合设计的形式。在进行设计的过程中，考虑到线路两端时间间隔和顺序的设计，必须对控制标准进行分析，以现有的继电保护设计形式为主，为了完善保护技术，需要以顺序为基础，对其进行合理的设计。

三、高压直流输电线路设计技术分析

针对高压直流输电线路保护模式的特殊性，为了突出应用重点，要从不同的角度入手，考虑到设计要点及布控形式的变化，对各类技术进行有效的分析。以下将对高压直流输电线路设计技术进行分析。

1.暂时保护

如果高压直流输电线路出现严重的故障，会发生反行波，要想对电力系统进行有效的保护，需要及时对其进行保护，在高压直流输电线路应用过程中，必须从现阶段设计要点入手，考虑到不同方案的设计要求，对各个电压和应用原理进行有效的分析。和其他线路相比，当前常用的设计方案分SIEMENS方案与ABB方案，其中SIEMENS方案是电压积分原理的一种保护措施，时间大约在16-20s左右，和ABB方案相比，由于保护速度比较慢，抗干扰能力比较强，如果存在突变量不足或者保护不到位的现象，可以及时采用电压、微分启动或者电流图设计方式，对各项技术进行有效的评估。ABB采用的是波保护技术，在常规情况下，可以应用电压、微分启动或者电流图等设计形式，及时对各个技术形式进行评估和分析。不同保护装置的保护能力是有限的，由于电阻能力不理想，理论体系也存在很多缺陷，为了提升其应用效果，可以从梯度技术和数学形态两方面入手，对各类技术形式进行有效的保护，必要时对其进行深入的分析。

2.微分欠保护

微分欠保护是一种基于电压幅度水平和电压微分数值的一种保护措施，兼顾了主保护和副保护功能。在现有继电保护系统的要求下，要及时对电压水平和电压微分进行有效的评估和分析，在满足现有设计标准的前提下，起到后备保护的作用。SIEMENS方案与ABB方案的主体是一致的，只有做好现有保护工作，才能达到理想的保护目的。设计人员要以现有的保护装置为主，突出应用重点，对各类保护模式进行有效的分析和评估。

结束语

高压直流线路的优势比较明显，同时也对继电保护装置提出了更高的要求，只有对现有的装置和形式进行有效的分析，才能适应继电保护系统的后续要求。从直流输电线路的应用现状可知，继电保护技术存在很多问题，相关工作人员要从系统设计现状入手，及时对系统设计要点和控制形式进行分析，考虑到各类技术形式的特殊性，满足已有控制系统的要求，使其适应设计系统的整体化要求。

参考文献：

[1] 宋国兵，高淑萍，蔡新雷，张健康，饶菁，索南加乐.高压直流输电线路继电保护技术综述[J].电力系统自动化，2012，22：123-129.

[2] 黄华斌.高压直流输电线路继电保护技术研究[J].通讯世界，2015，21（12）：202-203.

直流电路范文第4篇

【关键词】变电直流屏；超级电容；充电电路

随着世界科学技术的发展，随之产生了许多新型元器件并运用在各个领域，超级电容是其中之一，它是一种专门用于储能的特种电容，实现了电容量由微法向法拉级的飞跃，是一种理想的大功率物理电源。它不需要任何维护和保养，寿命长达10年以上，用它来代替老式电容储能硅整流直流屏和蓄电池直流屏将产生革命性的进步。

首先我们将超级电容直流屏与蓄电池直流屏的性能进行对比。

1、蓄电池过充电、过放电都会缩短使用寿命，而超级电容不存在过充电、过放电的问题，只需限制每一个超级电容单元的最高充电电压就行了。

2、蓄电池有较大的维护量，即便是免维护蓄电池，同样需要维护；而超级电容只需定期检测其容量是否下降就行了，做到了真正意义上的免维护。

3、蓄电池一旦过放电，要恢复其容量得充电数小时；而超级电容恢复到额定电压，仅需几分钟。

电网停电后，直流屏依靠蓄电池放电来维持直流母线电压，电池组的能量究竟有限。停电时间过长，会使电池的能量放完，如不加限制，必然会导致电池组电压下降到终止电压以下而受损，甚至无法再充电而报废。而超级电容当电网停电后，在带有经常性负荷的情况下仍可保证几百次的跳闸和数次合闸。假如是母线短路，引起电网电压过低，只要继电保护能正确动作，在短短的几秒钟内，更能可靠的跳闸，事故跳闸后，没有必要维持一定时间的直流供电。当事故处理完毕后，电网恢复供电，在几分钟内，将超级电容充满电，实施合闸。

为了解决串联超级电容分压不均长期使用而损坏的问题，美国MAXC(DOUBLE LAYER CAPACITORS PRODUCT INFORMATION & APPLICATION DATA)公司双电层电容器(超级电容器)产品信息和应用资料上介绍的两种简单方法图1、图2所示，但这两种电路只适用于在相对负载小的设备中运用，其次，分压电阻消耗能量大，充电电流相对也不能太大，使用范围比较窄。

在直流屏中合闸电压直流220V，电流100A。超级电容标称容量1.2F，耐压280V。超级电容耐压高容量大，必须将82只容量100F耐压3.4V大容量超级电容串联起来使用才能达到目的。为了克服以上串联使用存在的问题，我提出以下方案共探讨。

具体实施方案。图3所示，实用串联多个大容量超级电容使用的方块图，在图3中以三个大容量超级电容A、B、C作为实施例说明，可看出在串联的两个大容量超级电容A、B与或B、C间连接有能量均衡装置1、la，该能量均衡装置1、la能检测到两个大容量超级电容A、B或B、C的充电电压高低电位差，同时通过能量均衡装置，能够让每一大容量超级电容的电压均衡和达到能量均衡分布的效果，使其不论在充、放电时，均能让各大容量超级电容的电气特性保持一致，串联大容量超级电容通过能量均衡装置，会有效提升其整体电压稳定和功率输出，可提高推动直流屏操作机构跳闸、合闸可靠性，且达到能量均匀分布的状态；其中该能量均衡装置1、la旁按保护电路2、2a，令该保护电路2、2a得以检测大容量超级电容A、B、C的电压和温度变化，当有发现任一大容量超级电容A、B或C充、放电时电压高低异常(例如过高或过低)或是超过警戒温度，该保护电路2、2a均可发出警告讯号，同时透过输出入端口3、3a通知该连接的充电或放电设备4、5进行处理，进而保护大容量超级电容A、B、C和其连接的充、放电设备4、5。

图4为能量均衡装置的示意图，其中该能量均衡装置1，包含由控制单元11和第一、第二分配电路12、13所组成，且该控制单元11与两个大容量超级电容A、B并联，并通过以检测取得两个大容量超级电容A、B的电压，经其内部电路比较后，由控制单元11送出信号，以选择并致动第一或第二分配器12或13导通；该第一、第二分配器12或13分别与该大容量超级电容A、B呈并联状态，其间并具互斥连动的特性；例如当该控制单元11经比较两大容量超级电容A、B的耐压具有高低差异时，即会输出一信号通知第一(或第二)分配器12或13导通，且使第二或第一分配器13或12截止，由于该第一或第二分配器12或13与大容量超级电容A、B并联，借此该电压较高的大容量超级电容A或B即会透过该第一或第二分配器12或13将电量输送往电压较低的大容量超级电容B或A，而达到电量均衡分布和能量均匀分布的状态。

直流电路范文第5篇

关键词：复杂直流电路；计算方法；对口升学

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.196

首先我们要了解什么是复杂直流电路。复杂直流电路并不是指电路元件很多，线路很复杂，而是指不能用串、并联分析方法化简为无分支的单回路的电路，即无法用闭合电路欧姆定律解题的电路，而能够运用这些方法计算的就是简单电路了。复杂直流电路的计算方法有很多，考试大纲中所要求掌握的有四种：支路电流法，叠加定理，戴维南定理，电压源与电流源等效变换。复杂直流电路计算方法其实就是把复杂直流电路转换成简单直流电路来分析的方法，掌握了这些分析方法，就可以运用简单电路的方法进行计算了。所以，要学好复杂直流电路的计算，必须先熟练掌握简单直流电路的计算方法。以下我们逐一介绍各种复杂直流电路计算方法。

1 叠加定理

叠加原理是线性电路的重要基本原理，它说明了线性电路中各个电源对电路的影响是独立的。我们只需要将各个电源单独作用的电路图分别画出来，并明确该电源对待求元件作用的电压或者电流的方向，之后就是运用串、并联电路特点和欧姆定律进行计算了，最后根据方向确定几个单独作用的电压或电流叠加是相加还是相减。需要注意的是，叠加定理只适用于线性电路，只能用来计算电压和电流，而不能计算功率。可以启发学生根据功率公式P=I2R或P=U2/RM行分析。

在实际运用中，学生出现问题的地方主要有以下这些：把电源置零的状态记反了；将各个电源单独作用时电压或者电流的方向标错了；不会计算并联电路的分电流等。可以针对这些问题对学生进行强化练习。

2 基尔霍夫定律

学习基尔霍夫定律首先要了解清楚支路，节点，回路，网孔这四个概念。支路电流法的解题步骤为：（1）任意设好各支路的参考电流方向和网孔的绕行方向；（2）列节点电流方程，方程数为节点数减一；（3）列回路电压方程，方程数为支路数减节点电流方程数；（4）运用消元法解方程组，解得的值为负，则表示之前所设的参考方向与电流的实际方向相反。支路电流法列式很容易，但若支路太多，解方程组时比较繁琐。学生主要出问题的地方就是方程组解不出，其次是在列回路电压方程时电位的升降有时判断不清。近些年湖南省对口升学高考没有出支路电流法的解答题，但在选择填空题中多次出现。

3 戴维南定理

戴维南定理可以说是对口高考考得最多的一种方法，其常规题型可以分成以下三个步骤：（1）断开待求支路或元件，根据开路电压等于电源电动势的原理，将开路电压等效为一个等效电压源，可运用电位或KVL进行计算；（2）将电源置零（同叠加定理），得无源二端网络，求其等效电阻；（3）将有源二端网络等效成一个实际电压源，再把之前断开的待求支路或元件接回去，利用闭合电路欧姆定律计算。三个部分实际上就是三个知识点，电位计算，电阻混联计算和闭合电路欧姆定律，掌握这三点，做戴维南定理的常规题并不难。需要注意的事，有时我们发现，断开待求支路或元件后，剩下的有源二端网络依然是个复杂电路，则需要将其再次运用复杂直流电路计算方法计算。

除了常规计算题，戴维南定理也有很多技巧题，大部分都是利用了闭合电路欧姆定律的特点。如湖南省对口高考2009到2012连续考的负载获得最大功率的问题，此时负载电阻等于二端网络等效电阻；如保持有源二端网络不变，改变外电路状态，解二元一次方程组等，都是把有源二端网络直接看作实际电压源来分析，在选择填空题中多次出现。

学生主要出现的问题的地方就是等效电压源的计算，可通过电位计算的题型进行训练，电位计算也是对口高考的常考题型。

4 电压源与电流源等效变换

对于特定的一些题目，运用电压源与电流源等效变换的方法进行计算非常快捷方便。首先要明确两点：（1）只有实际电压源和实际电流源才能够相互转换；（2）待求元件不参与转换，这也是很多学生容易出错的地方，可以像戴维南定理那样先把待求元件断开，转换到只剩一个电源时再把待求元件接回去。具体方法是：（1）几个实际电源串联时，全部转换成电压源利用串联分压的原理合并；并联时，全部转换成电流源利用并联分流的原理合并；（2）实际电源与电阻或理想电源串、并联时，同样根据串并联特点讲实际电源转换后再与电阻或理想电源合并；（3）特别的，与理想电压源并联的元件和与理想电流源串联的元件可以全部去掉（不含待求元件）。熟练掌握电源等效变换对快速解选择填空题和验证计算题答案非常有帮助。

学生常犯的错误除了前面所说的将待求元件进行转换外，还有电源转换的方向分不清，这可以按电源上电流方向为电动势从低到高的方向来记忆；分不清电阻的串、并联等。

5 其他应用