計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源的概念。綠色電腦是泛指對(duì)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、環(huán)保、低諧波干擾的電源,根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)署l992年6月17日“能源之星”計(jì)劃規(guī)定,桌上型個(gè)人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為80%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身就要消耗40瓦的能源,顯然,這與當(dāng)前的能源緊張的局面形成了明顯的對(duì)比,因此,待機(jī)功耗1W的開關(guān)電源已經(jīng)成為當(dāng)前的主要奮斗目標(biāo)。
2.通信用高頻開關(guān)電源
通信行業(yè)的迅速發(fā)展極大地推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。
目前在程控交換機(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)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-300kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率、低諧波和小型化。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,但就主設(shè)備的可靠性運(yùn)行和需求來看,主流的高頻開關(guān)電源模塊的輸出容量基本上可以分為單相:48V/30A、48V/50A,三相:48V/100A。
3.不間斷電源(UPS)
不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷交流供電的場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的交流不間斷電源系統(tǒng)。
交流市電輸入經(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)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS)來實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。
目前,在線式UPS的最大容量已可作到600kVA,從實(shí)際應(yīng)用上看,單機(jī)容量越大,意味著危險(xiǎn)系數(shù)也越大,因此,很多廠家正在積極研究模塊化的UPS,以單臺(tái)為15KVA/20KVA/30KVA/50KVA為單元,通過模塊的逐步并聯(lián),來達(dá)到滿足客戶負(fù)載的需求,這樣,不僅可以實(shí)現(xiàn)N+1或者N+x的備份供電模式,更可以合理配置交流供電系統(tǒng),達(dá)到最佳的用電狀態(tài)。
4.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應(yīng)用于工業(yè)類設(shè)備:如靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備,電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW,還有一個(gè)應(yīng)用將是在IT業(yè)的IDC數(shù)據(jù)機(jī)房的供電上。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),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)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上;并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?,采用全橋零電流開關(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,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
5.電力有源濾波器
傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(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(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由全橋橋開關(guān)功率變換器和偵測(cè)控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:
1)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;
2)電流環(huán)基準(zhǔn)信號(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。
6.分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)