電子電力用高頻整流電源的控制技術(shù)研究

黃允明

摘要：隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和科技的快速進(jìn)步，我國的電子通信技術(shù)和電力操作電源系統(tǒng)也隨之得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，這種發(fā)展直接體現(xiàn)在了電子通信系統(tǒng)技術(shù)核心的高頻開關(guān)電源整流電源和電力高頻開關(guān)電源技術(shù)上。高頻開關(guān)技術(shù)的主要特點(diǎn)是超級(jí)安全，久耐用性，正因?yàn)槠涮攸c(diǎn)經(jīng)常被用于通信系統(tǒng)，電力運(yùn)行電力系統(tǒng)，電力設(shè)備采用該技術(shù)，具有高效可靠的維護(hù)優(yōu)勢(shì)。本文通過分析電子電力行業(yè)用高頻整流電源，討論其結(jié)構(gòu)，探究其工作機(jī)理，并將其應(yīng)用于整流電源，期待其發(fā)展，從而提升電子電力行業(yè)的整體發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高頻開關(guān)電源；通信系統(tǒng)；整流電源

一、高頻開關(guān)電源整流電源的組成

開關(guān)穩(wěn)壓器利用開關(guān)電源進(jìn)行電力的有效地轉(zhuǎn)換，主電路，控制電路，檢測(cè)電路，輔助電源共同構(gòu)成高頻開關(guān)電源整流電源。通信用高頻開關(guān)電源的主電路由輸入濾波，逆變，整流，輸出整流濾波四部分組成。輸入濾波的主要作用是可以濾除雜波，阻礙本機(jī)的雜音傳播到公共電網(wǎng)；通過逆變器可實(shí)現(xiàn)整流直流到高頻交流的轉(zhuǎn)換；整流的作用是可以將輸入的來自電網(wǎng)的交流電轉(zhuǎn)為直流電然后輸出；輸出整流濾波的功能是消除紋波并消除噪聲，從而提供穩(wěn)定的直流電源。用于通信的高頻開關(guān)電源與其他電源相同。直流負(fù)載，可將電源從直流或交流電轉(zhuǎn)移到另一個(gè)電子設(shè)備。通信高頻開關(guān)模式電源整流電源和線性電源有很大差異，可以在全開和全關(guān)之間連續(xù)切換。晶體管消耗的時(shí)間非常少，并且低耗散和高耗散轉(zhuǎn)換中減少了能量浪費(fèi)。相反，通過線性開關(guān)電源連續(xù)消耗傳輸晶體管中的功率來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的靈活調(diào)整。高頻開關(guān)電源整流電源的優(yōu)點(diǎn)是功率轉(zhuǎn)換效率高。高頻開關(guān)電源整流電源與線性電源比較，更小、更輕便是由于其變壓器重量更輕、尺寸更小。但是更復(fù)雜、能耗更小、效率更高、速度更快、可靠性更強(qiáng)、擴(kuò)容和維護(hù)也更加容易。開關(guān)電流的抑制會(huì)減輕由此而引起的電噪聲問題，功率因數(shù)較差也可能是由于設(shè)計(jì)過于簡(jiǎn)單。

二、電子電力通信用高頻開關(guān)電源整流電源應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)

線性穩(wěn)壓器工作效率高是高頻開關(guān)電源整流電源的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，變壓器重量輕，尺寸小雖然是高頻開關(guān)電源整流電源的特點(diǎn)，但是它設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝更加復(fù)雜，優(yōu)勢(shì)也更加明顯，工作效率更高，所以在開關(guān)晶體管時(shí)功耗很小。由于變壓器尺寸較小，且比重型線路變頻器輕，因此發(fā)熱較少，待機(jī)時(shí)功率損耗較小，待機(jī)功率損耗通常遠(yuǎn)小于變壓器。有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。制作和設(shè)計(jì)的復(fù)雜性是高頻整流開關(guān)電源的劣勢(shì)，避免電磁干擾可通過低通濾波器對(duì)高幅度，高頻率產(chǎn)生的能量阻擋來實(shí)現(xiàn)紋波電壓和諧波頻率在開關(guān)頻率處的下降。由于其很容易受到電磁的干擾，就還很可能會(huì)引起諧波失真。

三、電子電力高頻開關(guān)電源整流電源技術(shù)的應(yīng)用

電力運(yùn)行電源是用于發(fā)電廠和各種變電站的DC電源裝置，包括供給斷路器的斷開和閉合。二次回路儀表，繼電保護(hù)，控制，應(yīng)急照明等低壓設(shè)備。中國的電力目前正在使用晶閘管相控直流開關(guān)電源。不盡人意的是此種高頻開關(guān)電源在整機(jī)效率低和輸出紋波電壓低，高頻開關(guān)整流電源體積大。隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，高效率，高可靠性的大功率高頻開關(guān)電源及其技術(shù)已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)，航空航天，儀器儀表，通信等方面。體積小，重量輕，效率高，輸出紋波小，模塊疊加N+1熱備份設(shè)計(jì)是高頻開關(guān)電源優(yōu)于計(jì)算機(jī)管理優(yōu)勢(shì)。在通信系統(tǒng)中，高頻開關(guān)電源用于諧波分析與處理，靜態(tài)無功補(bǔ)償器用于異常諧波。抑制與平波處理是通過有功功率濾波器的組合系統(tǒng)來進(jìn)行的。通過高頻開關(guān)電源從輸入交流電轉(zhuǎn)換出穩(wěn)定的直流輸出，其具有高效運(yùn)轉(zhuǎn)的特征，它能夠不斷隨著負(fù)載發(fā)生時(shí)根據(jù)實(shí)際情況來變化，先天休眠功能是高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，可以進(jìn)一步提高工作效率。前提是確保輸出功率保持不變，為了便于實(shí)現(xiàn)降低能源消耗的目的，盡可能的減小輸入功率。若需要直流輸出時(shí)變壓器的交流電壓則輸出整流電壓。研究發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)采用靜態(tài)無功補(bǔ)償器和有源電力濾波器相結(jié)合，具有功率因數(shù)校正，電壓穩(wěn)定和諧波抑制。據(jù)分析，電力運(yùn)行電源組合系統(tǒng)配置及組合系統(tǒng)原理進(jìn)行的控制方法，是通過使用合適的濾波器將這些諧波電壓及調(diào)節(jié)系統(tǒng)之間最小化，進(jìn)而形成相互作用。通過濾波器的設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)降低諧波電流并消除電力系統(tǒng)與負(fù)載之間的相互作用，它可以根據(jù)負(fù)載發(fā)生時(shí)的實(shí)際情況變化，實(shí)現(xiàn)N+1模塊的軟關(guān)斷或軟啟動(dòng)，在該操作的操作期間，確保了工作效率比值可以達(dá)到峰值。

四、用于電力通信的高頻開關(guān)電源整流電源的技術(shù)和前景

實(shí)際生產(chǎn)和生活中，有功功率濾波器和靜態(tài)無功補(bǔ)償器的組合具有穩(wěn)定電壓、校正功率因數(shù)、抑制和諧波的作用。根據(jù)實(shí)際情況的這種組合控制可以通過晶閘管或二極管轉(zhuǎn)換器有效的向DC電源提供動(dòng)態(tài)或者靜態(tài)無功補(bǔ)償，以解決工業(yè)電力系統(tǒng)的供電問題。變換器拓?fù)涫峭ㄐ庞酶哳l開關(guān)電源整流電源技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，它可以幫助降低開關(guān)損耗和開關(guān)應(yīng)力及幫助減小電源變換器的質(zhì)量體積大小，這又有助于延長通信的高頻開關(guān)電源的使用壽命?，F(xiàn)在科技發(fā)張突飛猛進(jìn)，數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于通信用高頻開關(guān)電源的發(fā)展也愈加深入，數(shù)字化技術(shù)除了可以保護(hù)控制通信用高頻開關(guān)電源、監(jiān)控電路，還可以控制電路的控制功率、閉環(huán)控制、開關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)，幫助數(shù)字化技術(shù)更好地服務(wù)于通信用高頻開關(guān)電源整流電源。據(jù)研究，電器的體積重量和供電頻率的平方根呈反比關(guān)系，所以高頻化就可以實(shí)現(xiàn)通信用高頻開關(guān)電源整流電源設(shè)備的質(zhì)量和體積的減小，這樣一來除了可以節(jié)約材料，還可以節(jié)約電能。在另一個(gè)領(lǐng)域，研究發(fā)現(xiàn)，高頻化和磁集成之間存在相互滲透的關(guān)系，兩者關(guān)系有嚴(yán)謹(jǐn)化、合理化的特點(diǎn)，并且在熱和機(jī)械層面都實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。這樣就為充分發(fā)揮通信用高頻開關(guān)電源整流電源的作用提供了很有效的技術(shù)支持，可以進(jìn)一步推動(dòng)通信行業(yè)的發(fā)展。

五、結(jié)語

電子電力高頻整流電源技術(shù)不僅能夠在一定程度上提高整體工廠的工作效率，還能夠減少其對(duì)環(huán)境的污染，在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)努力保護(hù)環(huán)境效益，充分實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益共存的未來社會(huì)發(fā)展目標(biāo)?，F(xiàn)代開關(guān)電源替代線性電源和相控電源是時(shí)代潮流，將成為未來電力運(yùn)行電力系統(tǒng)快速發(fā)展的基礎(chǔ)和核心。還有許多其它專用電源和工業(yè)電源以開關(guān)電源技術(shù)為中心，等待人們開發(fā)。穩(wěn)定直流電源的輸出是高頻開關(guān)電源整流電源的優(yōu)點(diǎn)，可以有效地將輸入交流電轉(zhuǎn)化成直流電源高效運(yùn)行，并隨負(fù)載率的發(fā)生產(chǎn)生隨機(jī)變化，且高頻開關(guān)電源整流電源先天的自然休眠功能可以進(jìn)一步的提高操作的工作效率，根據(jù)其特點(diǎn)識(shí)別，進(jìn)行的應(yīng)用推廣值得提倡，應(yīng)大力的在社會(huì)發(fā)展中推廣應(yīng)用。希望通過這篇文章可以讓讀者比較深入直觀地了解到通信用高頻開關(guān)電源整流電源技術(shù)，可以認(rèn)識(shí)到通信用高頻開關(guān)電源整流電源近年來的智能化發(fā)展方向，引起廣大學(xué)者和同行的反思和交流，推動(dòng)通信用高頻開關(guān)電源整流電源技術(shù)的發(fā)展，共同為我國通信領(lǐng)域的進(jìn)步做出貢獻(xiàn)。

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（作者單位：廣東順德三揚(yáng)科技股份有限公司）