电源技术范例(3篇)
电源技术范文
[关键词]不间断电源干扰稳态电压瞬态响应负载并机技术
中图分类号：TN86文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）36-0365-01
一、引言
随着经济的飞速发展以及基层央行对网络建设认识的不断加深，中心机房的建设和改造如火如荼。对于一些重要行业，在其机房中，如果设备比较多，布置比较集中，应该优先考虑使用大功率不间断电源。本文主要针对大功率的不间断电源，特别是对几个能反映生产技术水平，也是用户关心的特性参数进行探讨。
二、不间断电源的输出电压特性
不间断电源的功能有两个：一是市电断电时不间断地对设备供电，另一个就是隔离市电干扰，给负载提供波形稳定而纯净的正弦波。因此，考察一个不间断电源首先就要看它的电压特性。不间断电源输出电压特性主要由下面3个参数来描述。
1）稳态电压精度。
电压太高或太低会使用户设备的寿命缩短，严重时会烧毁设备，使用在线式不间断电源可以提供稳定的电源电压，因此对保护设备和提高设备的寿命是非常有利的。稳态电压精度在平衡负载和非平衡负载时能达到的值一般是不一样的，如果不加区别，厂家应给出非平衡负载时的稳态电压精度。市场参考值是：平衡负载±1%，非平衡负载±2%。
2）瞬态响应特性。
电网在受干扰时会产生电压的瞬时降低或突然升高，极端的电压降低或升高对设备的寿命和可靠性是个威胁，使用在线式不间断电源可使电网电压波动的影响减至尽可能小的程度。瞬态响应特性指负载从0%-100%突加或从100%-0%突减时输出电压的精度，市场参考值是±4%。
3）谐波失真度。
电力经输配电线路传送至用户端时，其间由于各种设备（特别是非线性设备）的使用，往往造成用户端子电压的失真，失真了的电压和电流波形对民网中的敏感设备是一种干扰，谐波电流则会使输电线路的输电能力下降，使输变电设备发热等。一般要求谐波失真度小于5%，在线式不间断电源的失真度小于3%。
4）频率稳定度。
在我国，电网频率是50Hz，但是电网中的发电机运转会由于客户端用电量的突然变化导致发电机转速发生变化，其结果是电网频率产生偏移，然而，在线式不间断电源的输出可提供稳态的频率。
5）突波保护。
在线式不间断电源内部安装有突波吸收器件，用以吸收突波，保护用户设备的安全。
6）电源监控。
配合不间断电源的智能型通信接口及监控软件可记录市电电压频率、停电时间及次数来达到电源的监控，并可安排不间断电源定时开机及关机的时间以节约能源。
三、不间断电源带非线性负载的能力
不间断电源的负载主要是计算机，而计算机电源是开关电源，它们吸取的电流并非正弦波，称为非线性负载，市电容量大，阻抗小，对非线性负载供电时问题不大，不间断电源却有较大的输出阻抗，非线性负载会在不间断电源的输出端产生谐波电压，特别是在谐振频率附近的谐波电压更大，使不间断电源的输出电压失真，而且不间断电源本身的容量也有限，必须要有好的对策对付高波峰因数的负载电流，否则不间断电源可能在带这类负载时经常切换到限流工作，引起输出电压降低，进而影响计算机负载的正常运行。所以现在考虑不间断电源的容量时，也应该考虑非线性负载的影响，因为不间断电源的标称容量同其他电气设备一样，是按负载功率因数0.8来定的，而非线性负载的功率因数常常只有0.6.-0.65，如果要不间断电源带满负荷的这类负载，势必无能为力，所以核定不间断电源容量时，应该进行适当放大。
四、不间断电源的输入特性
不间断电源的输出特性主要决定于不间断电源的逆变器，而不间断电源的输入特性主要取决于不间断电源的整流特性。过去人们不太重视不间断电源的输入特性，谈到输入部分只谈输入电压范围、频率，对输入功率因数、谐波影响则不太关心。有的厂家提供了输入滤波器，功率因数能提高到0.9以上，但出于经济上的考虑，仅仅将其作为可选件，并且还是手动接入的断开的。
其实，设备的功率因数低、谐波电流大会给电网带来很多危害，归纳起来主要有：1）干扰其他用电设备；2）增大输入电流在传输线上的损耗；3）增加前级设备的功率容量，提高投资；4）增大中线电流。
为了达到对负载的不间断供电，不间断电源还经常与柴油发电机配合使用，这时低功率因数的不间断电源对柴油发电机和其负载的危害会更明显。
传统开关电源的功率因数，由于使用PFC（功率因数矫正）电路，普遍能达到0.99以上，高频PWM整流技术更为大功率不间断电源的输入特性的改善提供了可行性，相信高功率因数的不间断电源将是人们今后追求的选择。
五、不间断电源并机技术
目前主要有两种并机的拓扑结构：一是串联，另一种是并联。
（1）串联结构
两整的不间断电源同步工作，但一台不间断电源的输出接到另一台不间断电源的静态开关，前者是从机，后者是主机，平常主机输出全部负载电流，主机故障时切换到从机，这种结构的并机系统最大的问题是主机的静态旁路没有备份，如果主机的转换控制失灵或出现静态旁路故障，即使从机正常，也不能切换给负载。
（2）并联结构
并联结构有两种工作模式：一种是功率均分方式，另一种是热备份方式。
功率均分方式是：两台不间断电源在正常情况下平均承担负载电流，一旦有一台不间断电源出现故障，间断电源退出，另一台承担全部负载电流。这种方式的并机系统既可以用于容量扩充，又可以用于系统备份，比如，两个30VA的不间断电源在功率均分模式下并机工作，可以带60kVA的负载，但如果要实现备份，则负载容量必须限制在一台不间断电源的容量，即30kVA之内。
并联热备份方式是：两台不间断电源同步工作，但平时只有一台对外输出功率，另一台处于热备份状态。一旦一台出现故障，立即切换到另一台，热备份方式没有容量扩充的功能，值得一提的是，目前有的厂家又提出了改进型的热备份方式，它把两台不间断电源的蓄电池并联起来，系统除了有整流器1和逆变器1，整流器2和逆变器2组成的通路外，还提供由整流器1和逆变器2组成的通路和由整流器2和逆变器1组成的通路，也就是说，系统大大减少了自身整流器和逆变器故障引起的到静态旁路的切换次数，同时，两台不间断电源的蓄电池并联在一起也避免了可能发生的一组蓄电池经常放电，而另一组蓄电池长期不放电的现象，这对蓄电池的维护很有意义，而且在蓄电池上花同样的钱可以获得两倍的延时，所以说，这种热备份方式不失为一种好的选择。
参考文献
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一、电力电子技术概述
电力电子技术，又称功率电子技术，学术上称电力电子学，是指应用于电力领域的电子技术，使用电力电子器件对电能进行变换和控制的电子技术。电力电子技术包括电力电子器件、电力电子设备和系统及其控制三个方面，涉及电力电子器件（上游）、电力电子设备和系统（中游）、电力电子技术在各个行业的应用（下游）三个领域。电力电子技术将各种能源高效率地变换成为高质量的电能，是采用电子信息技术改造传统产业的有效技术途径。电力电子技术具有高效、节能、省材的特点，对于我国乃至世界范围内的经济发展具有极为重要的作用，是现代科学、工业和国防的重要支撑技术。
二、电力电子技术在新能源领域的应用研究
电力电子技术是实现节能环保和提高人民生活质量的重要技术手段，在执行当前国家“发展新能源”和“节能减排”基本国策的过程中起着重要的作用。下面以一些能源的开发利用为例，对电力电子技术在新能源领域的应用进行研究。
1、水力发电
没有水就没有生命。这句话充分说明了水的重要性：水是生命的源泉，地球上没有水，也就不会有生命的存在。有聪明才智的人抓住水在流动过程中产生的动能可以充当天然的推动力这一有利条件，再加上一些物理知识和电路原理，以著名的三峡水电站为标志的一大批水电站挺立起来了。这一创新，不仅仅降低了对媒体等不可再生能源的消耗，更创造性的为人类寻找可再生能源并加以利用的道路提供了方向。在水利发电的基础上，一系列电力电子技术在新能源的开发利用中得到了创新。
2、风力发电
风是大自然产生的一种自然现象，具有清洁、可再生、储量大的特点，而风能则顺理成章的成为了一种能够被高效利用的低碳能源。风力发电技术的出现，可以有效的减少二氧化碳的排放量、减缓全球气候变暖，为我们保护环境、节约能源、减少资金成本带来了突破性进展。这项技术不但将取之不尽、用之不竭的风能转换成源源不断的电能，而且有利于缓解能源危机和供电压力，随着风电技术的不断发展和完善，风力发电组等产品的数量和质量逐渐增多增强，在价格和效用上自然也会更具优势。在当前形式下，除水电技术外，风力发电技术比其它可再生能源技术更为成熟、成本更低、对环境破坏更小，因此还有改善生态环境的重要作用。
3、太阳能发电
在大自然赐予地球的能源中，太阳能也是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源之一，阳光是人类赖以生存的因素之一，世间万物离开了太阳就难以继续维持生命。据统计，我国2/3以上国土面积的年日照时间在2200h以上，年辐射总量在502万kJ/m2以上，为太阳能的利用创造了丰富的资源和有利条件。目前太阳能在利用中，主郭建要采用了三种技术：太阳能光电技术、太阳能光热技术和太阳能光伏发电技术。这些技术的产生和发展，对于新能源的开发利用起到了巨大的作用。太阳能电池是电力电子技术在新能源领域的应用中的典型案例。太阳能热水器、蔬菜大棚的照明、药材和果脯的干燥、太阳能路灯等，都是利用了太阳能发电发热的原理。可以说，太阳能发电技术，在未来生活中具有更广泛、更有前途的发展前景。
4、潮汐能发电
在波涛汹涌的大海上，潮汐狂妄的拍打着海面，巨大的潮汐能为新能源的开发和利用带来了契机，通过电力电子变换装置，发电机将巨大的潮汐能转换成电能，也就是能使这些波动能（潮汐能）的电能以恒压恒频方式输出，再通过其他的电力装置，为电力系统提供电力，其提供的电能既能源源不断输出，又对克服能源危机（煤、石油、天然气等化石类能源匮乏）提供了重要的解决措施，可以说，自然界的可再生资源也是无穷无尽的，只要我们拥有一双善于发现的眼睛，并采用先进的各项技术加以不断创新和完善，就可以在循环利用的基础上不断创造出各种新的清洁、高效、可再生、无限利用的能源。
三、结束语
电源技术范文篇3
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成高潮。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。
总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
参考文献
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(2)季幼章:迎接知识经济时代,发展电源技术应用,电源技术应用,N0.2,l998
(3)叶治正,叶靖国:开关稳压电源。高等教育出版社,1998
张国君,男,1962年生,博士后,副总工程师,1997年5月于天津大学测控博士后流动站出站,现从事通信电源和电力直流操作电源系统的研究开发工作,并在清华大学电力电子研究中心进行第二站博士后研究工作。
