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直流电源的发展与应用前景


  来源: 电子发烧友 时间:2020-01-03 编辑:马致远
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计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源的概念。绿色电脑是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、环保、低谐波干扰的电源,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外围设备,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80%的200瓦开关电源而言,电源自身就要消耗40瓦的能源,显然,这与当前的能源紧张的局面形成了明显的对比,因此,待机功耗1W的开关电源已经成为当前的主要奋斗目标。


2.通信用高频开关电源


通信行业的迅速发展极大地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50-300kHz范围内,实现高效率、低谐波和小型化。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,但就主设备的可靠性运行和需求来看,主流的高频开关电源模块的输出容量基本上可以分为单相:48V/30A、48V/50A,三相:48V/100A。


3.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交流供电的场合所必须的一种高可靠、高性能的交流不间断电源系统。


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自动转换开关(ATS)来实现。


现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率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,从实际应用上看,单机容量越大,意味着危险系数也越大,因此,很多厂家正在积极研究模块化的UPS,以单台为15KVA/20KVA/30KVA/50KVA为单元,通过模块的逐步并联,来达到满足客户负载的需求,这样,不仅可以实现N+1或者N+x的备份供电模式,更可以合理配置交流供电系统,达到最佳的用电状态。


4.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工业类设备:如静电除尘、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,还有一个应用将是在IT业的IDC数据机房的供电上。


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。


5.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。滤波器由全桥桥开关功率变换器和侦测控制电路构成。与传统开关电源的区别是:


1)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。


6.分布式开关电源供电系统

关键词:电源 负载 功率 测试    浏览量:1633

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