1 計(jì)算機(jī)高功率綠色電源模塊
高速開展的計(jì)算機(jī)技能帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,一起也促進(jìn)了電源模塊技能的敏捷開展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面選用了開關(guān)電源,首先完結(jié)計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技能相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備范疇。
計(jì)算機(jī)技能的開展,提出綠色電腦和綠色電源模塊。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個(gè)人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“動力之星"計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)備,在睡覺狀況下的耗電量若小于30瓦,就契合綠色電腦的要求,進(jìn)步電源功率是下降電源耗費(fèi)的根本途徑。就現(xiàn)在功率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源本身要耗費(fèi)50瓦的動力。
2 通訊譽(yù)高頻開關(guān)電源模塊
通訊業(yè)的敏捷開展極大的推進(jìn)了通訊電源的開展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技能已成為現(xiàn)代通訊供電體系的干流。在通訊范疇中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)改換器稱為二次電源。一次電源的效果是將單相或三相溝通電網(wǎng)改換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。現(xiàn)在在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源替代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)經(jīng)過MOSFET或IGBT的高頻作業(yè),開關(guān)頻率一般操控在50-100kHz范圍內(nèi),完成高功率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。
因通訊設(shè)備中所用集成電路的種類繁復(fù),其電源電壓也各不相同,在通訊供電體系中選用高功率密度的高頻DC-DC阻隔電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)改換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、便利保護(hù),且設(shè)備、添加十分便利。一般都可直接裝在規(guī)范操控板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通訊容量的不斷添加,通訊電源容量也將不斷添加。
3 直流-直流(DC/DC)改換器
DC/DC改換器將一個(gè)固定的直流電壓改換為可變的直流電壓,這種技能被廣泛運(yùn)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和操控,一起使上述操控取得加快平穩(wěn)、快速響應(yīng)的功用,并一起收到節(jié)省電能的效果。用直流斬波器替代變阻器可節(jié)省電能(20~30)%。直流斬波器不只能起調(diào)壓的效果(開關(guān)電源), 一起還能起到有效地按捺電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的效果。
通訊電源的二次電源DC/DC改換器已商品化,模塊選用高頻PWM技能,開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。跟著大規(guī)模集成電路的開展,要求電源模塊完成小型化,因而就要不斷進(jìn)步開關(guān)頻率和選用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),現(xiàn)在已有一些公司研發(fā)出產(chǎn)了選用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技能的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的進(jìn)步。
4 不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通訊體系以及要求供給不能中止場合所有必要的一種高牢靠、高功用的電源。溝通市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成溝通,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器毛病時(shí)仍能向負(fù)載供給能量,另一路備用電源經(jīng)過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來完成。
現(xiàn)代UPS遍及了選用脈寬調(diào)制技能和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器材,電源的噪聲得以下降,而功率和牢靠性得以進(jìn)步。微處理器軟硬件技能的引進(jìn),可以完成對UPS的智能化辦理,進(jìn)行長途保護(hù)和長途確診。
現(xiàn)在在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS開展也很敏捷,已經(jīng)有0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等多種標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品?！?/span>
5 變頻器電源
變頻器電源主要用于溝通電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動體系中占有的地位日趨重要,已取得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均選用溝通-直流-溝通計(jì)劃。工頻電源經(jīng)過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻改換器, 將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的溝通輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動溝通異步電動機(jī)完成無級調(diào)速。
世界上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)面世。八十年代初期,日本東芝公司最先將溝通變頻調(diào)速技能運(yùn)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已到達(dá)日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等長處。國內(nèi)于90年代初期開端研討變頻空調(diào),96年引進(jìn)出產(chǎn)線出產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐步構(gòu)成變頻空調(diào)開發(fā)出產(chǎn)熱門。估計(jì)到2000年左右將構(gòu)成高潮。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化操控戰(zhàn)略,精選功用組件,是空調(diào)變頻電源研發(fā)的進(jìn)一步開展方向。
6 高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高功用、高效、省材的新式焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的開展方向。因?yàn)镮GBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著寬廣的運(yùn)用遠(yuǎn)景。
逆變焊機(jī)電源大都選用溝通-直流-溝通-直流(AC-DC-AC-DC)改換的辦法。50Hz溝通電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻改換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合, 整流濾波后成為安穩(wěn)的直流,供電弧運(yùn)用。
因?yàn)楹笝C(jī)電源的作業(yè)條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路替換改變之中,因而高頻逆變式整流焊機(jī)電源的作業(yè)牢靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。選用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)操控器,經(jīng)過對多參數(shù)、多信息的提取與剖析,到達(dá)預(yù)知體系各種作業(yè)狀況的意圖,進(jìn)而提前對體系做出調(diào)整和處理,處理了現(xiàn)在大功率IGBT逆變電源牢靠性。
國外逆變焊機(jī)已可做到額外焊接電流300A,負(fù)載繼續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)理范圍5~300A,分量29kg。
7 大功率開關(guān)型高壓直流電源
大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛運(yùn)用于靜電除塵、水質(zhì)改進(jìn)、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流到達(dá)0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開端,日本的一些公司開端選用逆變技能,將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開關(guān)電源技能敏捷開展。德國西門子公司選用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率進(jìn)步到20kHz以上。并將干式變壓器技能成功的運(yùn)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器體系的體積進(jìn)一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研發(fā),市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?選用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最終整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓到達(dá)55kV,電流到達(dá)15mA,作業(yè)頻率為25.6kHz。
8 電力有源濾波器
傳統(tǒng)的溝通-直流(AC-DC)改換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入很多的諧波電流,引起諧波損耗和攪擾,一起還呈現(xiàn)設(shè)備網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)按捺諧波的新式電力電子設(shè)備,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的缺乏,是一種很有開展前途的諧波按捺手法。濾波器由橋式開關(guān)功率改換器和詳細(xì)操控電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不只反應(yīng)輸出電壓,還反應(yīng)輸入均勻電流; (2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號為電壓環(huán)差錯(cuò)信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
9 分布式開關(guān)電源供電體系
分布式電源供電體系選用小功率模塊和大規(guī)模操控集成電路作根本部件,使用最新理論和技能成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,然后使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,下降大功率元器材、大功率設(shè)備(會集式)的研發(fā)壓力,進(jìn)步出產(chǎn)功率。
八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源體系的研討根本會集在改換器并聯(lián)技能的研討上。八十年代中后期,跟著高頻功率改換技能的迅述開展，各種改換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼呈現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器材技能,使中小功率設(shè)備的集成成為可能,然后敏捷地推進(jìn)了分布式高頻開關(guān)電源體系研討的展開。自八十年代后期開端,這一方向已成為世界電力電子學(xué)界的研討熱門,論文數(shù)量逐年添加，運(yùn)用范疇不斷擴(kuò)大。
分布供電方法具有節(jié)能、牢靠、高效、經(jīng)濟(jì)和保護(hù)便利等長處。已被大型計(jì)算機(jī)、通訊設(shè)備、航空航天、工業(yè)操控等體系逐步采用,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為抱負(fù)的供電方法。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)驅(qū)動電源等范疇也有寬廣的運(yùn)用遠(yuǎn)景。
10 現(xiàn)狀和開展：
現(xiàn)代電力電子技能是開關(guān)電源技能開展的根底。跟著新式電力電子器材和適于更高開關(guān)頻率的電路拓?fù)涞牟粩喑尸F(xiàn),現(xiàn)代電源技能將在實(shí)際需要的推進(jìn)下快速開展。在傳統(tǒng)的運(yùn)用技能下,因?yàn)楣β势鞑墓τ玫南拗贫归_關(guān)電源的功用受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器材的特性,使器材功用對開關(guān)電源功用的影響減至最小,新式的電源電路拓?fù)浜托率降牟倏丶寄?可使功率開關(guān)作業(yè)在零電壓或零電流狀況,然后可大大的進(jìn)步作業(yè)頻率,進(jìn)步開關(guān)電源作業(yè)功率,規(guī)劃出功用優(yōu)秀的開關(guān)電源。電力電子及開關(guān)電源技能因運(yùn)用需求不斷向前開展,新技能的呈現(xiàn)又會使許多運(yùn)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會開辟更多更新的運(yùn)用范疇。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的完成,將標(biāo)志著這些技能的老練,完成高功率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,跟著通訊行業(yè)的開展,以開關(guān)電源技能為中心的通訊譽(yù)開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,招引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進(jìn)行開發(fā)研討。開關(guān)電源替代線性電源和相控電源是大勢所趨,因而,相同具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源體系的國內(nèi)市場正在發(fā)動,并將很快開展起來。還有其它許多以開關(guān)電源技能為中心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_發(fā)。
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