电容储能的自动化终端备用开关电源设计

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。

2参数设计

2.1变换器的下限工作电压

电压骤升和凹陷都是由于变换器对于电压或负载突变的动态响应过程造成的，但对于电容储能备用电源，其输入电压为电容电压不会突变，因此电压骤升和凹陷主要由于负载突变引起。

1）电压凹陷

开关频率f取为50kHz，则在Vi-Io平面上该变换器的全部工作范围内，变换器都处于CCM。

根据被该FTU控制的柱上真空断路器操动机构的规格，确定操作储能电容器选用470 F/600V。经实验验证，该电容器可确保在交流电压失去的条件下对该柱上真空断路器进行2次可靠的合闸或分闸操作。

基于上述参数，研制了一台电容储能开关电源，功率开关管采用MOSFETIRF9540，二极管采用MBR20100，PWM控制器采用TL494，工作储能电容采用1F/50V的超级电容器。

在工作电容充电电压为30V条件下，分别采用电阻器作为负载模仿待机、发信和控制状态，并用开关分别接入和断开，测得待机时间达到143s。用该电源为GEA-PFT2W型FTU供电，在成功地进行两次控制操作和两次上行通信后，待机时间达到141s，达到设计要求。实验中发现，输入电压在8.93V以上时，FTU仍可以正常工作。

采用电阻器作为负载，并用开关分别接入和断开进行了从空载到满载和从满载到空载的实验，输出电压的波形如图4所示。

4结论

采用电容储能的自动化终端备用电源能够满足在失去正常供电电源后自动化终端待机、操作和通信的需要。

所进行的理论分析符合实际情况，所建议的设计方法是可行的。

所建议的电容储能的自动化终端备用电源已经应用于作者研制的配电自动化终端设备中，运行结果表明其是可行的。

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