信息产业仍将成为国民经济增长的焦点推动开关电源发展的重要动力

   2019-09-23 工业品商城172
核心提示:1.高频化——是缩小电源体积重量、提高功率密度的重要技术途径;高频化又是提高电 源动态品质的重委保证。小功率DC/DC直流二

  1.高频化——是缩小电源体积重量、提高功率密度的重要技术途径;高频化又是提高电 源动态品质的重委保证。小功率DC/DC直流二次电源,开关频率将达到1兆赫或更高。功率密 度也将由现在的每立方英寸50W提高到100w以上。 

    2.高效率——作为电源,效率是重要的指标之一。效率高,发热损耗小,散热容易,才 容易做到高功率密度。 
    高频化的结果使开关损耗显著增加。因此,80年代后期以来,软开关变换技术的研究, 始终是电源技术研究的热门课题。80年代后期,美国弗基尼亚电力电子研究中心应用谐振软 开关技术成功地制造出了兆赫级开关频率、功率密度为50瓦/英寸3的开关电源。这种电路结 构,在较大功率输出时,又表现出不足。因为功率器件开关损耗极小(理论上为零),但是 谐报电流很大,引起导通损耗增加,由此效率并未能提高。由于谐报电压也较大,线路中LC 元件并不能由于频率提高而明显减小体积。又因为采用调频控制输出的大小,输出谐波频谱 随控制而改变,这给输出滤波设计带来困难,因此不得不在最坏的情况下(即工作频率最低 时)设计滤波器,结果体积常常偏大。 
    针对谐振变换软开关技术存在的不足,在90年代初,美国弗基尼亚电力电子研究中心主 任李泽元教授提出了“软开关P.W.M”概念,即功率开关器件只是在开关转换前后的一个小 区间与线路外加 LC元件工作在谐振状态,以构成电压或电流的过零点来实现功率器件的软开 关,在开关全周期仍工作在P.W.M模式。由于“开通”、“关断”都是零电压,因此又称 “零电压转换”(ZVT,Zero VoltageTransition)。这种电路结构在高频电能变换中,即组 成各种高频开关电源中,将得到广泛应用。 
    软开关技术理论上可使开关损耗为零;实际上,可使目前的各种电源模块的变换效率由 80%提高到90%以上,达到了高频率、高效率的功率变换。 
    3.无污染——一电力电子装置和电源的大量广泛应用,使输入电流中的谐波显著增加, 功率因数显著降低,使供电网受到污染。开关电源的输入端常常是二极管整流一电容滤波的 组合电路,其输入电流波形呈尖脉冲状,交流侧功率因数只有0.6-0.7。 
    为了限制电器设备对电网发射谐波电流,国际上已经制订了许多标准,如针对中小功率 电器设备的IEC555-2,适用于大功率电器设备的IEC1000-3-2等。 
    提高AC-DC(高频开关整流电源)开关电源的输入端功率因数,可用有源或无源功率因 数校正(PFC)技术。无源校正技术简单,即应用LC滤波网络,可以满足IEC1000-3-2标准, 功率因数可以达到0.92以上,只不过滤波网络体积重量较大。有源校正技术是在输入整流和 DC-DC功率变换之间加一级有源功率因数校正(APFC)电路,实际上也是一种DC-DC变换器, 利用控制电路(现在有专用集成控制芯片),使输入端电流波形接近正弦并保持与电压同相, 从而使输入端功率团数接近于1,电路成本约增加 20%。据报道,国外已将软开关技术应用 于APFC有源校正,采用单相Boost主电路应用IGBT功率器件,用本电压转换(ZVT)PWM技术, 工作频率100KHZ,功率1KW,交流输入电压180-260V,效率达到了97%。 
    现在国内正在研究开发单级高功率因数电路,即APFC电路和开关电源只用一级主电路构 成。成本只增5% 于计首先在小功事AC-DC开关电源上实现。 
    实现三相有源PFC要比实现单相的APFC,困难得多。现在已提出了多种方案,但只有理论 分析和某些实验结果,成熟的商品还很少。 
    4.模块化—一以适应分布式电源系统供电的需要。过去功率不大时,电源均是采用单一 集中的供电方式。近年来均是采用分布式供电。这是由于: 
    (1)分布式供电,具有节能、高效经济、维护方便、可靠性高的优点。 
    (2)适用于低传输损耗,超高速型集成电路低电压电源(2.2V、3.3V)的供电要求。 
    (3)当需要大功率输出时,可采用小功率电源模块、大规模控制集成电路做基本部件, 组成积木式智能化大功率供电电源。这样做带来的好处是:①极大地减轻了对大功率元器件 的研制压力;②减轻了对大功率电源装置的研制压力。 
    (4)联系到通信系统供电的实际,分布供电就是将大型的通信局(站)的通信设备分 割成几部分,每一部分将由一套容量最为合适的电源设备供电,不仅使电源设备工作安全性 提高,而且把电源设备故障的影响限制在一定范围内。分布式供电,使电力室至通信设备机 房的馈电线由直流48V改为交流220V,提高了馈线送电效率。分布式供电也分散了蓄电池室, 使每一蓄电池室降低了供电负荷,提高了蓄电池组工作的安全性。分布式供电缩短了蓄电池 室和通信设备机房之间的距离,大幅度减少了直流送电的损耗。


 
 
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