两个独立电压源为何不能并联?
题主这个问题具有很好的工程运用价值。
我们在电力监控中采用PLC实现现场通信管理。由于PLC的工作十分重要,为它提供电能的24V电源必须采取主从两只开关电源并联,于是就会产生题主的问题。此时电源之间会产生环流及剧烈发热。为了解决这个问题,我们必须配套阻环流二极管元件。
以下我们来探讨题主的问题。
1.关于并联直流电源产生的环流以及抑制方法
我们看下图:
图1的左侧我们看到两只1.5V电池并联。其中E1电池的内阻是0.2Ω,E2电池的内阻是0.3Ω。
分析方法就是叠加原理。
图1的右上图中,我们把E1短路,我们看到E2产生了2路电流,其中I12流过负载电阻R,而I11则流过电池E1的内阻r1(0.2Ω);图1的右下图中,我们把E2短路,E1同样也产生2路电流,其中I22流过负载电阻R,I21则流过E2的内阻r2(0.3Ω)。我们看到负载电阻R处的电流是叠加的,而两电池上的电流就是各自本身电流与被并联电池产生的电流之差。
如果两电池的内阻相同,且电动势相同,则电池间的环流等于零。然而电池的内阻一般都不相同,电动势也存在一定的偏差,故并联电池必定会产生环流,造成发热。具体可看以下帖子:
(高中) 问:两节1.5V的干电池并联后两端电压为多少?解决的办法是什么?就是在电池正极出口处串接一只二极管,见下图:
在实际工程中,阻环流二极管有现成的产品,如下:
一般地,我们采用图3所示菲尼克斯产阻环流二极管即可实现电源并联。
2.在实际工程中处理控制回路供电电源的方法
在电力监控和工控中,直流控制电源和交流控制电源的处理十分重要。设想,我们可以把控制系统设计得十分完美,但如果电源部分发生问题,则一切完美都归零。也因此,对控制回路电源的运作实施监控,是电力监控和工控的重要内容之一。
我们以最简单的直流稳压电源为例来说明吧,我们看下图:
阻环流二极管的用途前文说过,这里不重复。
我们注意到直流电源的供电是交流电源。在实际工程中,控制回路交流供电电源取自于供配电系统的母线,并经过在线式UPS后产生,见下图:
交流控制电源为全系统的断路器控制回路、继电保护控制回路、电动机测控装置等控制系统统一供电,而为PLC供电的直流24V主从开关电源亦由交流控制电源供电。可见,交流控制电源的可靠性和稳定性也是十分重要的。
一般地,交流控制电源配套了多功能电力仪表,以监视交流控制电源的电压和电流。同时,重要的直流电源出口处也配套多功能电力仪表实施监控,这些电力仪表和UPS的数据总线一起把信息传送给后台电力监控系统,以便电力监控系统时刻掌握控制回路电源的工作情况。
题主说两个直流电源直接并联会报错,这是肯定的。在设计之初,若发现把两只直流开关电源直接并联处理,这种设计本身就是违反设计规程且不允许的,它们的出口处必须配套阻环流二极管元件。
可见,在实际工程运用中,电压源的并联还是很常见的。
就写到这里吧。