時間：2023-05-30 09:28:11
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇電源技術，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
為了向讀者介紹最新的電源與電源管理技術，本刊采訪了一些著名公司，包括Ns，Maxim，Linear，ON Semiconductor，Microchip，Fairchild，Renesas Technology，Infineon等，他們就電源與電源管理技術的發展趨勢、創新技術、新產品及其應用、典型解決方案等發表了獨特見解。下面是訪談錄。
電源供應及電源管理技術將朝著以下的幾個方向發展：
容易使用：
可靠的防護設計：
較高的功率密度。
容易使用
許多客戶都并非電源管理技術的專家，他們只想利用高效率的開關穩壓器為他們設計的電路提供穩壓供電。自1990年以來，美國國家半導體(NS)便一直為客戶提供Simple Switcher開關穩壓器。目前推出的 Simple Switcher開關穩壓器及SimpleSwitcher控制器屬于第5代的產品，其特點是適用于寬輸入電壓范圍。而且體積極小，但可以輸出極高的電流，只需極少外置元件。美國國家半導體的WEBENCH設計工具一直大受客戶歡迎。現在這套工具的功能又有進一步的提升，以便客戶設計新產品時可以獲得更可靠的技術支持。WEBENCH設計網頁是個一站式的設計平臺。客戶可以通過這個平臺挑選電源管理芯片，就電路設計進行模擬測試，以便微調及優化系統設計，而且整個設計過程只需幾分鐘便可完成。
可靠的防護設計
若要確保產品高度穩定可靠，客戶必須采用加設了可靠防護裝置的電源管理產品。許多新推出的電源管理產品都有基本的周期限流功能，以免系統出現過載及短路情況。此外，許多新產品還另外提供多一重的防護。例如打嗝或電壓／頻率折回(foldback)功能。美國國家半導體降壓穩壓器的限流保護點非常準確。以LMZ0000系列降壓穩壓器為例，在指定溫度范圍內的溫度操作，這系列產品的限流值都極為準確，偏差不會超過±10％。相較之下，市場上同類產品的偏差率高達±20％至30％。
較高的功率密度
由于供電系統占用越來越少印制電路板的板面空間，因此電源管理解決方案的功率密度必須不斷提高。目前有多個辦法可以解決這個問題，例如采用更高的開關頻率、更先進的封裝技術以及更精密的生產工藝。作為電源管理芯片生產工藝的領導者，NS擁有先進的技術及豐富的設計經驗，因此可以解決客戶的供電系統設計問題。
NS響應電源管理技術的發展趨勢推出多款新產品，其中包括以下幾種。
LM2267x及LM22680芯片(屬于第5代Simple Switcher的產品)適用于寬輸入電壓范圍(4.5V至42V)，而且可以輸出高達5A的電流。客戶可以利用WEBENCH設計工具挑選合適的Simple Switcher開關穩壓器，然后按照自己的要求設計電源供應系統，整個設計過程只需幾分鐘便能完成。
LM20000系列降壓穩壓器是設計高能源效率、高度可靠電源供應系統的理想解決方案。LM20000系列芯片與Simple Switcher開關穩壓器大致相同，共有14個不同的型號，各有不同的電壓及電流額定值。這系列芯片的限流值保護點非常準確，偏差不超過±10％，而且一旦過載情況持續，會利用電壓／頻率折回功能解決問題。
LM34917A是另一款高功率密度的穩壓器芯片。這款開關穩壓器適用于高輸入電壓，而且方案體積小巧，最適用于汽車攝影機等必須采用高輸入電壓的系統。1.25A的LM34917A開關穩壓器可以承受高達33V的輸入電壓，而且采用只有1.97×2.30mm2的μSMD封裝。
電源與電源管理的發展趨勢是：
安全、可靠的電池充電器設計仍然是便攜式消費類產品關注的問題。Maxim利用專有的半導體工藝，將高壓充電FET集成在PMIC內部，無需外部過壓保護電路即可保證充電的安全性。MAX8677A允許Ac適配器輸入和USB輸入，內部功率開關和控制電路實現充電／系統供電電源的智能選擇。系統供電管理電路可以在沒有電池連接或電池已經深度放電、或者是給設備充電時，繼續為負載供電。
功能越來越豐富、尺寸越來越小。例如：在手機，特別是智能手機中集成wiFi、GPS、8M像素照相機、QWERTY鍵盤等功能：Maxim創新的模塊化設計可大大降低系統成本和元件數量，較高的開關頻率允許使用微小的外部元件。從而為便攜產品設計提供強大支持。不同的手機制造商會采用不同的基帶和應用處理器，Maxim PMIC：的模塊化設計能夠針對用戶的特殊需求，提供定制設計。
MAX8660／MAX8661 PMIC專為基于第三代MarvelI Xscale技術的Monahans應用處理器而設計，可以支持Xscale處理器工作于智能手機、PDA、便攜媒體播放器，GPS導航器以及其它需要大量計算和多媒體能力的低功耗設備中。MAX8660在5mm×5mm×0.8mm、40引腳TQFN封裝內集成有8路高性能、低工作電流的電源，I2C接口，以及監控功能。器件完全兼容于Monahans電源的I2C寄存器設置，滿足所有Monahans處理器的電壓門限、電源排序以及上電斜率要求。該器件的高度兼容性可使軟件開發和上市時間最小化。
3G是2009年到2010年的目標市場，高效的PA電源管理方案有助于延長電池的使用壽命，Maxim針對高端智能手機推出了可動態調節PA集電極電壓的電源管理IC MAX8805。器件采用2ram×2mm晶圓級封裝(WLP)，用于支持WCDMA／NCDMA功率放大器(PA)供電。內部集成了高效降壓轉換器，適用于中等功率和小功率無線傳輸應用，同時還具有60mQ的旁路FET，可提供1.5A的峰值電流。
通過分析若干即將在LED驅動器IC需求量增長過程當中發揮作用的“催化劑”，我們不難發現LED將迅速成為一種主流照明光源。其中的4個主要的推動力是汽車照明、LED光輸出、LED成本因素及其有望取代白熾燈泡的潛在用途。
許多中高檔多媒體移動電話、PMP播放器和DSC基本上都采用具1Ah至1.2Ah容量的電池，而迷你型亞筆記本電腦／平板個人電腦則采用1.5Ah-2Ah容量電池。因此，凌力爾特(Linear)采用專利熱調整電路的線 性電池充電器產品線成功地解決了由高電流線性穩壓器所引起的潛在熱問題(當充電器IC位于器件內部時)。由于電池容量的增加以及人們對快速充電時間需求的繼續存在，因此對于保持合理的PCB溫度而言，線性熱調整將變得日益重要起來。此外，如果需要大于IA的電池充電電流，凌力爾特則為客戶提供了效率接近95％的單片式同步開關電池充電器，從而能夠最大限度地減少熱設計的約束。
凌力爾特的LTC3562是一款四通道、高效率、2.25MHz、同步降壓型穩壓器，能夠從一個3mm×3mmQFN封裝桌提供雙通道600mA和雙通道400mA連續輸出。每個通道都能夠通過板載I2C接口(兩個通道通過I2C，兩個通道通過RUN引腳)進行獨立控制(包括輸出電壓)，從而使其適合于諸如微處理器等要求動態調整輸出電壓的應用。
凌力爾特擁有眾多旨在滿足LED驅動設計要求的產品。LT3595、LT3518和LT3755便是部分產品實例。
LT3595降壓模式LED驅動器具有16個單獨的通道，備通道能夠從高達45V的輸入來驅動一個由多達lO個50mA LBD所組成的LED串。每個LT3595將能夠驅動多達Z60+SOmA白光LED。一臺46英寸LCD TV將需要為每部HDTV配用約10個LT3595。它的16個通道均可以獨立控制，并具有一個能夠提供高達5000：1 PwM調光比的單獨PWM輸入。
凌力爾特最新推出一款LT3513。該轉換器具有5個獨立受控的穩壓器，用于提供一個TFT-LCD屏內部所有必要的電源軌。
LT3755／-1是一款60V、高壓側電流檢測DC／DC控制器，專為從一個4.5至40V的輸入電壓范圍來驅動高電流LED而設計。LT3756／-1采用了相同的設計，但可以從6V至IOOV的輸入來提供至100V的輸出。這兩款器件都非常適合于眾多的應用，包括汽車、工業和建筑照明。對于那些需要高于40V輸入電壓(比如：48V電源軌)的應用，LT3756／-1將是優選的解決方案。
電源和電源管理技術發展的焦點仍將是利用恰當的技術以用更少的電能來實現與日增多的應用功能，從而提升電源能效，這涉及提高電源工作效率、降低待機能耗及改善功率因數(PFC)等。
我們看到人們越來越需求極高能效的終端產品，而世界各國的能效規范標準也在不斷演進。所以電子制造商將需要在不同輸入電壓和負載條件下，推出能在真實世界環境下具高能效的電源產品。
如在計算機市場，安森美半導體除了具備vcore的專長，還開發多種系統電源產品，如控制器、驅動器、音頻放大器、MOSFET和EEPROM，用于增強我們在筆記本、臺式電腦和服務器領域的價值主張。以筆記本應用為例，最新的7位可編程多相同步降壓開關穩壓控制器ADP3212，可編程進行1相、2相或3相操作，完全符合IMVP 6.5版規范，用于英特爾下一代處理器的筆記本電源。這器件的一項重要優勢是能夠動態地追蹤變化的電壓識別(VID)代碼，使移動處理器的Vcc。電壓能夠無須重設控制器或CPU而進行改變，使CPU在工作中能夠動態地降低內核電壓，降低電池電能消耗、延長使用時間。
在汽車市場，我們與領先的汽車OEM協作，發揮我們的設計、銷售和供應鏈資源優勢、配以豐富的產品系列。包括AsIC、cAN和LIN收發器、馬達控制、驅動器、MOSFET和分立器件等。以NCV7708A為例，這是一款完全保護的雙6路半橋驅動器，特別適合汽車中的運動控制應用。6個低端控制器和6個高端驅動器能夠自由配置，并能單獨控制，支持高端、低端和H橋控制。這器件在休眠模式下的靜態電流極低。
在電源市場，我們新推出的GreenPoint 255 w ATX公開參考設計在所有負載點都提供88％高的電源能效，且在真實世界(而非實驗室)條件下提供極高能效，遠高于市場標準，而且其配置可立即投產。高效電子(Hipro Electronics)臺式電腦電源應用。
在便攜消費市場，我們提供用于顯示和背光、音／視頻、互連和電源管理等四個主要關鍵子系統的解決方案。如我們的照明管理集成電路NCPS890在極小封裝中集成了LCD背光、裝飾光控制和環境樂感測功能，能夠根據環境光的亮度來調節背光電流，從而延長電池使用時間。
而在不斷興起的LED應用領域，安森美半導體提供一系列的LED驅動電源解決方案，包括可集成最高700V高壓FET的離線型AC-DC開關電源解決方案、寬輸入范圍的中等電壓LED應用DC-DC電源解決方案和LED便攜背光應用電源解決方案等。
能源成本的驟增(也可以說是不可預期)促進了對節能技術的需求。無論是電子消費品還是商業應用，電機和照明在總能耗中都占相當大的比重。嵌入式單片機(MCU)及相關模擬外設具有高效的電源轉換功能，還提供可降低能耗的智能工作模式。
利用8位、16位和32位MCU可以實現廉價的電機控制方案。PIC16HV616等MCU包含PWM模塊及其他模擬外設，能對步進電機以及有刷和無刷電機進行控制。
Microchip Technology(美國微芯科技公司)的dsPIC33珂12MC201 DSC提供了高度優化、兼具成本效益的解決方案，能實現三相電機的高級控制。這款20引腳的DSC(數字信號控制器)器件包含一個快速模數轉換器(ADC)和一個電機控制PWM模塊，前者能夠同時采集多通道的信號，后者則具備管理三相電機功率控制級所需的功能。
許多國家如今已經貫徹了將逐步淘汰低能效白熾燈的規劃。目前，熒光燈是使用最廣泛的替代品。但是，LED在普通照明應用中的使用也與日俱增。LED的工作壽命非常長，最終能夠提供比熒光技術更高的效率。
道康寧推XIAMETER品牌建最大有機硅交易平臺
日前，道康寧公司宣布，正式升級在線交易平臺，強化XIAMETER品牌來建立世界最大的網上有機硅產品市場。
據XIAMETER業務部全球執行總監雪莉女士介紹，2002年推出的XIAMETER商業模式并不適用于所有用戶，隨著客戶需求的不斷變化，此次全面對XIAMETER商業模式進行升級，使其可以為更多數的客戶服務。
據了解，新的XIAMETER商業模式所提供的產品數量增加了一倍以上，在全球各地由道康寧生產的標準有機硅產品現在都可以在XIAMETER品牌下購買到。產品家族系列從二甲基硅油和乳液至DIY及專業建筑工程所需的密封 膠，還有橡膠基膠、混合物和有機硅烷等。這些原料是個人護理、建筑、汽車、紡織、造紙業、能源和其他等工業提升效能的必需品。
雪莉表示，如果需要，客戶可以繼續大量地以油罐車或貨柜車為單位來購買。不過，很多客戶需要以更小量訂購。雖然該公司仍有最低起訂量的要求，但客戶現在可以以托盤數量或以更符合自己需要的小批量來購買產品。史無前例地，客戶可從當地經銷商處購買到XIAMETER品牌下的產品。這樣可以配合一些喜歡享受當地采購的便利或采購數量低于最低購貨量的客戶。
雪莉說：“我們的經銷商是我們成功的重要因素，并將繼續與道康寧和XIAMETER品牌共存。”
LED需要高效的恒流驅動器。該驅動器結合智能控制技術，使LED很可能會成為一種非常獨特的光源。
可采用不同的策略將智能控制與LED驅動器相結合。首先，可將小型MCU與提供功率調節功能的外部模擬Ic相連。PICIOF200(單片機)可向功率Ic提供控制信號以調節LED的亮度或顏色。諸如MCP1631等器件可從MCU接收開關時鐘和參考信號以提供功率調節功能。同一個McuN連接多個MCP1631器件，以對多個功率通道進行控制。
實現智能LED驅動器的另一個方法是將模擬外設與MCU功能相結合。PICl6HV785是一款8位的MCU，它集成有高速比較器、運放和一個參考電壓模塊。可使用模擬外設來構建所需的任何開關式或線性功率調節電路。
采用全數字方式也能實現智能LED驅動器功能。不采用模擬元件，而是使用AIDc來測量LED電流并使用軟件算法對其進行調節也能實現功率調節。dsPIC30F1010 DSc具有特殊的PWM外設、高速ADc和其他旨在支持各種開關電源應用的模擬外設。
發熱是LED的一個不利因素，也可能是照明裝置設計人員所要解決的最關鍵的問題之一。必須限制LED的工作溫度以保證較長的使用壽命。電子溫度檢測是工作在惡劣環境(比如汽車或戶外)下的LED驅動器應用的理想之選。MCP9509是一款邏輯輸出溫度傳感器，可安裝在照明裝置中LED附近，以檢測其工作溫度。MCP9509的溫度跳變點可由一個電阻設定，其漏極開路輸出可直接輸入給模擬基準電路，以便根據比較結果切斷LED電流或將電流降至安全的工作水平。如果需要比例溫度控制，則可使用MCF?9700溫度傳感器，該傳感器提供的線性電壓輸出信號可連接到MCU的ADc，或直接用來控制模擬基準信號。
所有類型的光源均能從通信網絡獲益以達到節能目的。諸如IEEE802，1S.4等網絡協議為傳感器、控制電路和光源間可靠的無線通信提供了一種經濟有效的途徑。Microchip的MRF24J40M無線收發器模塊向設計人員提供了將低功耗2.4GHz無線控制技術集成到任何應用的簡便方法。該模塊提供經過認證的解決方案，使最終用戶無需進行RF設計。
電子應用中電能的高效使用預期將成為未來數年的主要推動力量，能夠提高效率水平、減少電力需求或延長電池壽命的解決方案將在未來占據重要的地位。我們認為從高能效中獲益最多的領域為：電機、照明和電源。在所有這些應用中，電子含量正在增加，這為半導體供應商帶來了機會，提供在這些應用中實現更高能效的電源解決方案。
FAN9612是飛兆半導體提供的臨界導通模式(BCM)交錯式功率因數校正(PFC)控制器，用于數字電視、臺式電腦和入門級服務器、前端電信系統，以及額定功率范圍從100W至1000W的業電源系統之電源。由于FAN9612采用交錯方式，并在所有運作條件下都保持兩個功率級精確的180度相差，因此能夠降低導通損耗。這些節能優勢是幫助用戶滿足最新的“能源之星”和“電腦節能拯救氣候行動”要求所不可或缺的。通過電源軌的交錯排列，FAN9612還可以減小輸入濾波器尺寸，較其它解決方案能減少線路板空間多達10％。這種更小系統尺寸的優點在于降低了解決方案的總體成本。
FANS355是用于動態電壓調節(DVS)應用的同級最佳3MHz解決方案，能夠提供高達1A的電流。這一產品在手機和上網本中的典型應用包括：用于處理器的動態功率調整和用于DDg2g~LFDDR2內存的供電。FANS361是世界上最小的600mA解決方案。其尺寸之所以能夠減小是由于采用了6MHz的開關頻率，允許使用微小的低成本片式電感器和電容器。FANS361具有6MHz下最高效率。
FAN2108是完全集成的8A同步降壓轉換器，可在寬泛的輸入電壓范圍(3v至24V)提供高效率輸出，適用于機頂盒、圖形卡、負載點和工業電源網絡設備等應用。同類的解決方案如要達到高效率，需要使用附加的分立組件或大量電路板空間一因而延長了設計時間和加大了終端應用的尺寸。TinyBuck器件在纖細的5ram×6ramMLP封裝中集成了控制器、MOSFET和啟動二極管，構成業界最小的8A解決方案。
飛兆半導體的EZSWITCH初級端調節控制器FSEZ1216和FANl02集成了初級端調節PWM控制器，其中PsEZl216更集成了一個功率MOSFET，都無需復雜的次級端反饋電路就能夠輕松獲得出色的恒壓和恒流性能。相比振鈴扼流圈轉換器(RCC)分立式方案，這些PsR控制器可以簡化設計；省去額外的組件；并降低總體系統成本。FSEZ1216和FANl02能夠滿足能源之星EPS 2.0標準所規定的更高效率要求，這一規范的強制效率要求較EPS1.1高出6％。
面向PC和服務器應用的功率MOSFET
隨著需要處理的數據量的增加以及計算機服務器、膝上型電腦和通信器件等應用的存儲容量的增大，CPU、GPU和存儲器的技術指標也得到了提高，具體表現在低電壓、大電流處理和高速率上。因此，除了快速響應和高精度以外，用于驅動CPU等器件的電源還必須具有出色的低電壓和大電流處理特性。此外，出于環境保護的考慮，對高能效的需求也在不斷增加，而且它使得功率MOSFET必須具有高性能、高效率、小尺寸和低損耗。為了滿足這種需求，瑞薩科技公司開發了第10代功率MOSFET系列產品，其采用超細工藝節點以及優化的結構設計和封裝技術來降低損耗和提高效率，并且目前正在擴展其產品系列。
穩壓器(vR)電源通常用于服務器和膝上型電腦中，能夠從12～20V的輸入電壓上為CPU和其它內部器件生成1～1.8V的輸出電壓。它是利用功率MOSFET通過高速開關(f=300kHz～1MHz)實現這種電壓轉換的。這就意味著，功率MOSFET必須是低損耗元件，并且能夠在從小電流 區(輕負載)到大電流區(重負載)的寬范圍內進行脈沖寬度為幾十毫微秒的方波的高速、高精度轉換。
第10代功率MOSFET系列(漏，源電壓容差30V)降低了3種主要的、會影響功率MOSFET VR電源操作的損耗：傳導損耗、開關損耗和驅動損耗。跟第9代產品相比，其導通電阻(RDson)約低30％，與RDson具有互反關系的漏，柵負載(Qgd)約低30％，柵電荷(Qg)約低27％(后兩者均與具有同等導通電阻的早期器件相比)。第10代功率MOSFET系列產品整合了高速開關和低驅動損耗，從而實現了小型電源、降低了損耗、提高了效率。
采用的封裝形式包括LFPAK(無損耗封裝，瑞薩科技公司封裝編號)小型封裝，具有出色的散熱性能和低感抗特性，這在高效電源領域是為大家所公認的；WPAK(瑞薩科技公司封裝編號)超薄封裝，其中用鋁帶代替了傳統的金絲，可以將封裝電阻降低一半：SOP-8。用戶可以選擇最符合其應用要求的封裝。
該系列中即將推出的產品包括：
面向服務器和膝上型電腦電源的低導通電阻系列產品(如RJK0 346DPA(WPAK)，Rns(on)=1.5mΩ(典型值)。)
作為一種小型解決方案，WPAKDual型產品在單個封裝內整合了優化的高端和低端元件(這2種元件采用了SBD，并且能夠在高頻和更低的EMI水平下提供更高的效率。)
歸入第10代功率MO SFET的WPAK Dual(RJK0383DPA)將輸出電流從先前的5A左右提高到了10-15A。各種版本的產品均提供針對通信基站或計算機服務器分布式電源系統用磚式電源內的一級切換和二級同步整流進行了優化的特性。漏，源電壓容差為40～200V的產品也將納入該產品系列的行列。
MOSFET滿足新能效目標
電腦產業拯救氣候行動計劃(Climate Savers)發起的80PLUS Gold金牌認證規定的新能效目標(圖1)，要求在美國能源之星計劃當前的要求基礎上，再使計算機的能效提高約10％。英飛凌(Infineon)為此大力改進其MOSFET。6月中旬，在深圳舉行的第十五屆中國國際電源展覽會暨第十三屬中國變頻器及電子變壓器展覽會上，英飛凌推出了多款MOSFET，包括全球首發高端功率晶體管CoolMOS c6，還有中低端的OptiMOS 3家族的75V產品。
CooIMOS C6凌空出世
高性能MOSFET 600V CoolMOS c6系列可使諸如PFC(功率因數校正)級或PWM(脈寬調制)級等能源轉換產品的能源效率大幅提升。c6融合了現代超結結構及包括超低單位面積導通電阻(例如采用TO－220封裝，電阻僅為99mΩ)在內的補償器件的優勢，同時具有更低的電容開關損耗、更簡單的開關控制特性和更結實耐用的增強型體二極管。
C6系列是英飛凌推出的第五代CoolMOS。英飛凌在CoolMOS c3f第三代)和CoolMOS CP(第四代)的基礎上，進一步提高了開關速度并降低了導通電阻。C3目前是該公司應用廣泛的產品系列，但是c3價格進一步下降的空間有限，c6以更高的性價比可替代c3，英飛凌同時也認為C6更適合對價格比較敏感的中國市場，因此把C6的首發地選在中國。不過，CP系列由于開關損耗更低，仍將在市場上長期存在。
繼承了前代產品的易用性和高能效特性，加上更高的輕載效率，將使CoolMOS c6系列成為硬開關應用的基準。另一方面，存儲在輸出電容中的極低電能和出類拔萃的硬換流耐受性，使該器件成為諧振開關產品的較好選擇。
c6器件可降低設計難度，非常適合于各種高能效應用，例如面向PC、筆記本電腦、上網本或手機、照明(高壓氣體放電燈)產品以及電視機和游戲機等消費電子產品的電源或適配器。
CoolMOS誕生于上世紀90年代，是業界高性能MOSFET的先驅，以大批量生產和高可靠性引領潮流。
75V豐富OptiMOS 3產品線
OptiMOS 3 75V功率MOSFET系列具備領先的導通電阻(Rpson)和品質因素(FOM,Qg’RDson)特性，可在任何負載條件下，降低開關電源、電機控制和快速開關D類功放等電源產品的功率損耗并改善其整體能效。
1．1問題的提出
80PLUS是一項針對電源所做的新標準，它的核心是加載主動式PFC電路模塊用于提升計算機設備的使用效率。保證電源設備在22%、48%，以及滿載時有大于84%的轉換效率。簡單的說，就是在不同的負載程度，能夠減少多余電能轉換成的廢熱，來降低電源的使用成本。在中國這筆費用是由各個電源生產商向國家節能減排部門進行申報后獲得的。該標準最早是由美國能源局制定的效率標準，針對桌面型臺式機、高性能刀片服務器及工作站所制定的節能規范，希望借此來提高計算機內部電源設備的效率與功率因數比值，減少EMI諧波危害，降低設備的發熱量，以達到節能目的。圖1顯示轉換效率從低到高分別是80PLUS的6個標準:白牌(標準版)、銅牌、銀牌、金牌、鉑金、鈦金從上到下依次提升。PFC效率因子數值越高表示這臺電源越優秀。相比普通的被動PFC電源，80PLUS標準有許多優點。
1．2主動PFC電路設計能夠延長的使用壽命
圖2顯示了被動PFC電源的熱功耗模式，根據功率校正決定電源適配器轉換效率的關鍵在于能將百分比之多少的輸入轉換為輸出，由于剩下的電能會轉換成廢熱。廢熱的產生會增加很大的電源噪音，而風扇需以高轉速來帶走廢熱，來保證電源內部不會過熱觸發報警裝置。目前我們所使用的電源風扇都是普通油封軸承，這種軸承的好處就是成本低，便于大面積使用。缺點是壽命短，油一旦消耗完后會產生巨大的摩擦噪音。因此，減少廢熱、保持低散熱需求的好處即是增加電腦電源的耐用度。
1．3主動PFC電路設計能夠減少熱輻射功耗
例如，一個轉換效率65%的額定600瓦的電源設備，在100%負載時會消耗600瓦的電力，剩下的180瓦則會轉換成多余的熱能。如果該電源供應器轉換效率為80%，在90%負載時只需要540瓦的電力供應，那么就只有60瓦的電力轉換成熱能。所以如何減少這些熱能非常重要，由于目前科學技術的限制，人類還無法去收集這些多余熱能進行儲存。因此，減少這些無用的電子消耗顯得非常重要。采用溫控裝置的電源風扇就不必在高轉數情況下進行工作，這將有效的降低電源噪音和電源內部的發熱量。讓電源內部的元器件保持在正常溫度系數范圍內進行工作。
2主動PFC技術的實用價值
2．1有源PFC電路模塊的重要性
節能減排一直是很多單位關注的，80PLUS電源能夠做到為機房節能。這得益于80PLUS標準電源的高功率因數(PFC值)。PFC的全英文名為“PowerFactorCorrection”，意思是“功率因數調整值”，用來表示有效功率與總耗電量(視為額定功率)之間的比值。電網供給電源的能量并不能100%被電源所利用，在電源和電網之間會存在不小的電能損失部分。這個時候PFC就誕生了，目前的PFC電源分為主動式(active)和被動式(pas-sive)兩種。被動PFC電路的功率因數一般只有70－78%，有的甚至連70%都達不到。而且電源非常沉重，不利于運輸。而主動PFC的功率因素通常保持在90%以上，甚至達到95%。由于不需要龐大的電感，因此重量得到了大幅度的減輕。
2．2寬頻電壓輸出
主動PFC還有另外一項重要的附加價值，即它可以適應90Vdc－260Vdc的全范圍電壓，可以全球通用，特別是對于電壓不穩的地區有重要的使用價值。在我國的貧困地區，及地震災區，當地電力部門無法保障220V穩定電壓的環境下，使用主動PFC的設備能夠有效緩解電力異常波動造成的瞬時斷電設備重啟問題。在邊遠地區使用主動PFC設計的電源系統能夠有效保障學校、醫院重要部門的不間斷運作。
2．3單位耗電量的下降
注意:為了滿足能源之心(ENERGYSTAR)的規范指標以及國家降低碳排放的強制要求，即功率因數越大，對節約電力能源越有好處。主動PFC電源為了保證更高的轉換效率，在產品的設計與用料上，都較傳統電源要復雜和考究得多，這帶來了生產成本的上升。但考慮到在工業用電方面的開支減少，特別是現在很多大學機房機器數量都在數千臺以上，是一些專業實驗室，常年24小時開機進行數據運算實驗。如果按照一年一臺PC即可節省200元人民幣，這筆費用擴建機房升級設備都綽綽有余，從長遠利益來看，未來終端用戶應該多考慮帶有主動PFC模塊的電源。
3主動PFC技術的實現
圖3顯示的為PFC升壓預轉換器的構成，這里需要安置一個線圈，通過一個二極管和一個PF開關。藍色箭頭所指的波形電感需要一枚加載PFC預調節器而設計的功率因數校正控制器電路。這里我們使用ONSEMI半導體(MC33368和MC33260)，均工作在臨界導電模式中，而NCP1650則工作于連續導電模式。通常將臨界導電模式用于300W以下的功率因數控制電路。而CCM連續導通模式用于400W以上的功率因子電路模塊。隨著機房在教學上開設了matlab，大型數據庫等課程，這些課程對計算機的硬件要求非常高，特別是大數據運算這樣的模型搭建。為了滿足這些設施要求，必須使用額定功率在400W以上的電源才能滿足需求。CCM電路拓撲就是為了通過80PLUS標準設計的，一般采用正激拓撲(又分為單端正激拓撲和雙管正激拓撲)較之前機房所使用的被動PFC普通電源，通常采用半橋拓撲。半橋拓撲均采用三極管做主開關管，正激拓撲采用MOS管進行設計，但是這樣的設計會導致開關損耗均遠大于MOS管。而且這類電源非常笨重。因此，半橋拓撲的轉換效率一般剛剛能夠突破70%，而雙管正激拓撲的轉換效率基本都能接近80%，設計和用料較好的就能達到85%以上。雙管正激拓撲相對于半橋拓撲的另一個優勢就是紋波要小得多(由其工作原理所決定)。開關電源的輸出電壓會有一些不規則的小幅波動，波動幅值范圍一般是幾十毫伏，稱為紋波。紋波干擾在機房是非常普遍的一種電磁干擾，特別是機房其它的非兼容設備比較多的情況下。會造成液晶顯示器摩爾紋的顯示故障。這種故障會影響顯示器使用者的體驗感受。從另外一個方面來說，計算機的板載芯片對紋波有一定的耐受能力，但這樣的范圍是非常有限的，這將會導致聲卡的模擬放大電路會受紋波影響導致音質失真。特別是語音室對雜音過濾的要求非常的高，而正激拓撲的紋波更小，即電源輸出的電壓更平穩，電流更純凈，從而延長各部件的使用壽命，更可以減少令人頭疼的EMI電磁干擾問題。
4改造主動PFC電源負載性能測定試驗環境
INTELXEONE－1230v316GAPACERDDR31866×28×2TRAID0磁盤陣列。額定600W電源運行測試國際象棋算法及圖形4D渲染。電路板在滿負載、低電壓線路下工作30分鐘后進行測量。所有測量是在沒有中斷的情況下連續進行的。采用HP34401A萬用表在測試端直接測量。輸入功率根據如下公式計算:Pin(avg)=Vin(rms)•Iin(rms)•PF機箱蓋板打開、側板無12cm風扇、僅使用slient模式CPU風扇運轉。圖4600W額定電源測試的轉換效率這些結果是在一種相對高頻的應用中獲得的，軌跡線顯示了線電壓在不同負載時的效率，以中國境內230V電壓標準，效率始終高于95%。100%負載下轉換效率略有下降，且此時電源發熱量會非常大，但相比于被動式PFC的電源來說，這樣的發熱量已經減少了很多。
5結語
1新型冗余電源
在傳統的冗余電源設計中,雖然采用二極管具有電路簡單的優點,但其缺點也非常明顯:(1)二極管正向導通時,從電源到負載由于通過二極管以后會有一個二極管的壓降;(2)在大電流的情況下功耗大,發熱量大,電源整體轉換效率損耗大。即使采用壓降較小的肖特基二極管,根據二極管的正向特性曲線,隨著電流的增大,二極管本身的正向導通壓降也會隨之增大。通常,肖特基二極管的正向導通壓降在0.4V左右,這對于3.3V的電源而言其電壓跌落將高達12%[3]。而且在大電流(例如10A)的情況下,就會產生4W的功耗,因此還需考慮散熱的問題,這會增加機載設備散熱的負擔。新型的冗余電源方案采用“或”方式場效應晶體管(MOSFET:Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor)控制器來驅動大功率的MOSFET管來代替傳統電路中的肖特基二極管(如圖2所示)。其中,N溝道功率MOSFET導通內阻可以達到幾毫歐,這樣就能大大降低正向導通壓降和大電流流過MOSFET所產生的功耗,減少了設備的發熱量,提高了系統整體轉換效率。
2MAX8536在新型冗余電源中的應用
MAX8536是MAXIM公司的一款具有快速故障隔離的冗余電源“或”方式MOSFET控制器[4]。它不僅具備基本的“或”的功能,還具有欠壓、過壓、電流反向保護的功能。它構成的冗余電源電路如圖3所示。在MAX8536這款控制器中,當控制器的電源輸入端(VCC:VoltageofCircuit)達到并超過啟動門限后,芯片開始工作。同時在芯片內置一個充電泵,為GATE腳提供一個VCC+5V的電壓來驅動Q1、Q2導通。在TIMER和GND之間連接一個電阻,通過改變這個電阻的大小來調節充電泵的工作頻率以及外部MOSFET開關的速度,當把TIMER接地時,則能控制外部MOSFET關斷。該芯片的CS腳連到輸出總線的正端,通過檢測外部MOSFET兩端的壓降(即VCC和CS兩點的電壓),來確定電流的方向。當VCC-CS>10mV時,則認為是電流正向;當CS-VCC>30mV時,則認為是電流反向。把VCC通過電阻網絡分壓,采樣后作為欠壓保護的輸入連接到芯片的UVP端,與芯片內部的基準電壓進行比較來判斷是否欠壓。同樣,將CS的電壓通過分壓采樣后作為過壓保護的輸入連接到芯片的OVP端,與內部基準電壓比較,再根據電流方向判斷是否過壓。當芯片處于欠壓、過壓和電流反向的情況下,則認為有故障,FAULT則會輸出低電平,并關閉外部MOSFET,快速隔離故障電源。在測試板實驗中采用了兩路冗余的方式,其原理如圖4所示。由圖4中可見,采用了2個背靠背反向連接的MOSFET電路,這樣的連接方法可以避免單個MOSFET的體二極管導通對輸入、輸出之間的影響,因為單管的時候,關斷MOSFET后,由于MOSFET自身的體二極管的存在,還是會存在導通通路,會對模塊或輸出總線產生影響。該電路的輸入為+3.3V穩壓電源。對于低電壓大電流的應用場合,需要在滿足條件的情況下,選取導通電阻盡可能小的MOSFET,這里選用了Vishay的SUB75N03-04,其導通電阻RDS(on)為0.004Ω左右。當電流為10A時,MOSFET的理論導通壓降僅為0.04V,導通損耗僅為0.4W。與原來采用二極管的方法相比,極大地減小了原來二極管上的導通壓降和損耗。根據不同的負載大小,對該電路測試板進行了測試。MOSFET上的壓降可由圖5看到:橫軸表示輸出負載電流的大小,縱軸表示電路中電流流過兩個背靠背反向連接的MOSFET的壓降。根據歐姆定律,在MOSFET的導通電阻幾乎不變的情況下,它兩端的壓降和電流是成正比的。由圖5可見,MOSFET的壓降隨著電流的增大線性增大,當輸出電流達到10A時,兩個MOSFET的壓降為64mV。MOSFET的導通損耗如圖6所示。其中,橫坐標為輸出電流,縱坐標為導通損耗。根據公式2P=UI=IR可知,在MOSFET導通電阻基本不變的情況下,它的導通損耗和輸出電流的平方成正比。由圖6可見,MOSFET的導通損耗和電流的平方成正比。當輸出電流達到10A時,這兩個反向連接的MOSFET導通損耗為0.64W。對于一個輸出3.3V@10A、輸入-輸出效率為80%的電源來說,如果用二極管的冗余方案,實際輸出電壓需要抬高到3.7V左右以補償二極管的導通壓降,系統的總效率為71%;而采用導通電阻4mΩ的MOSFET冗余方案,幾乎不需要電壓補償,總效率可以達到79%,效率損失很小,因此,即便二極管的方案電路簡單、更易實現,但是在低電壓、大電流的應用里,二極管較大的導通壓降、功率損耗以及必須考慮的散熱問題,成為該方案應用最大的弱點,采用“或”方式MOSFET控制器來驅動大功率的MOSFET管來代替傳統電路中的肖特基二極管降低了約84%的導通壓降和損耗,因而該方案在低電壓、大電流應用場合中更具優勢。
3結束語
在新型冗余電源設計中,采用了“或”方式MOSFET控制器對MOSFET進行控制,代替了原來簡單的二極管方案。相比原來二極管的方案,雖然電路稍微復雜一些,但是對于冗余電源電路的優化是顯而易見的。達到了減小壓降,降低損耗的目的,還能起到在故障時隔離模塊與輸出總線的作用,并且可以有效提高電源系統轉換效率,降低散熱設計負擔,在低電壓、大電流的機載二次電源系統應用中是更好的解決方案。
【關鍵詞】全橋軟開關電源；負載-效率最佳工作點；電源休眠；綠色；節能；創新
1.解決損耗的辦法
1.1變硬開關為軟開關
在眾多損耗中，最重要的損耗是開關電源在開關過程中由于電流和電壓的交叉導通產生的熱損耗，所以改變電源的工作狀態，即變硬開關電源為軟開關電源是根本解決辦法。
1.2提高電源的負載
從圖1可以看出：開關電源在40%額定電流輸出區間以下，整流器的效率是比較低的，而且輸出電流越小效率越低。但整流器的持續工作電流過大一旦達到或者超過額定工作電流，其工作穩定性要受到影響，因此，從提高整流器的工作效率來講，我們有必要采取措施確保開關整流器工作在40%-80%的負載區間內。
綜上所述，現有開關電源系統的缺陷是：開關整流器沒有得到合理的利用，工作效率低，熱損耗大，浪費資源。有必要采取合理的技術措施，避免多個整流器工作在效率較低的負載率區間內，提升整個開關電源系統的工作效率，降低熱損耗，達到節能的目的。
2.解決電源損耗帶來的問題
2.2可靠性的問題
電源的可靠度是時間和負載的函數，時間越長，可靠度下降，負載越大可靠度越低，本來電源是并聯工作在小負載狀態，當認為提高負載后電源的可靠度下降，故可靠性設計重要的一個方面是負載率的設計，根據元器件的特性及實踐經驗，元器件的在小負載率下工作時，電源系統的可靠性較高的。
2.2電源冗余設計的問題
冗余電源是用于服務器中的一種電源，是由兩個完全一樣的電源組成，由芯片控制電源進行負載均衡，當一個電源出現故障時，另一個電源馬上可以接管其工作，在更換電源后，又是兩個電源協同工作。冗余電源是為了實現服務器系統的高可用性。除了服務器之外，磁盤陣列系統應用也非常廣泛。電源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷備份、并聯均流的N+1備份、冗余熱備份等方式。容量冗余是指電源的最大負載能力大于實際負載，這對提高可靠性意義不大。冗余冷備份是指電源由多個功能相同的模塊組成，正常時由其中一個供電，當其故障時，備份模塊立刻啟動投入工作。這種方式的缺點是電源切換存在時間間隔，容易造成電壓豁口。并聯均流的N+1備份方式是指電源由多個相同單元組成，各單元通過或門二極管并聯在一起，由各單元同時向設備供電。這種方案在1個電源故障時不會影響負載供電，但負載端短路時容易波及所有單元。冗余熱備份是指電源由多個單元組成，并且同時工作，但只由其中一個向設備供電，其他空載。主電源故障時備份電源可以立即投入，輸出電壓波動很小。對于一些需要長時間不間斷操作、高可靠的系統，如基站通信設備、*設備、服務器等，往往需要高可靠的電源供應。冗余電源設計是其中的關鍵部分，在高可用系統中起著重要作用。冗余電源一般配置2個以上電源。當1個電源出現故障時，其他電源可以立刻投入，不中斷設備的正常運行。這類似于UPS電源的工作原理：當市電斷電時由電池頂替供電。冗余電源與UPS的區別主要是由不同的電源同時供電，而UPS則是一個電源供電另一個則隨時備用，有需要時自動切換。傳統的冗余電源設計方案是由2個或多個電源通過分別連接二極管陽極，以“或門”的方式并聯輸出至電源總線上。如圖1所示。可以讓1個電源單獨工作，也可以讓多個電源同時工作。當其中1個電源出現故障時，由于二極管的單向導通特性，不會影響電源總線的輸出。
3.兩全其美的解決辦法
3.1軟件辦法的電源休眠技術
從2009年開始，國內各開關電源廠家陸續推出了結合自身電源產品的軟件休眠節能技術，其普遍的技術原理是：廠家根據自身的開關整流器的負載-效率特性，預設一個合理的負載率區間，通過電源系統監控單元實時采集整流器輸出電流與總負載電流，計算判斷需要工作的整流器數量，然后通過整流器遙控開/關機命令實現對整流器的軟關機和開機，達到休眠節能的目的。
3.2硬件辦法的電源輪流工作技術
節能控制器不依賴于開關電源監控單元，而是獨立實現對整流器輸出電流總和各模塊工作狀態的檢測，通過預先設定的整流器工作效率區間，判斷當前負載情況下需要工作的整流器數量，然后控制加裝在整流器交流輸入前端的繼電器，控制整流器的市電輸入通斷，通過冷備份方式來達到休眠節能的目的。
4.結束語
采用電源休眠技術控制的開關電源，不僅可以提高整個電源系統的工作效率，減少能源損耗，還可以對電源輸出狀況進行監控，有效實現了“該干活時就掄起膀子大干，該休閑時就安靜的休閑”的工作模式杜絕了“干也不好好干，休也休不好”的工作模式，減少了因電源閑置和怠工產生的浪費和損失。
參考文獻：
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【關鍵詞】：含分布式電源；配電網保護技術；影響；技術策略
1、導言
近年來，隨著DG接入配電網，其對電網結構、潮流、故障特征等產生了深遠影響。配電網故障時短路電流大小及分布均有變化，變化的程度與DG的容量、接入位置等因素直接相關；網絡各處保護所受影響也不盡相同，導致現有配電網保護無法準確判斷故障的位置而出現拒動、誤動現象。本文通過研究近幾年有關分布式發電的文獻資料和科研成果，對含分布式電源的各種配電網保護方案進行歸類與分析，展望了其今后的發展方向。
2、含分布式電源對配電網保護技術的影響
2.1對重合閘的影響
目前，自動重合閘已被廣泛使用，可能會使含DG的配電網在故障時出現以下幾種現象：配網處于孤島運行狀態，部分負荷由DG供電，此時若自動重合閘動作，則會導致重合閘失敗；DG在饋線斷路器跳閘后持續供電，故障點電弧無法熄滅，導致自動重合閘失敗。當瞬時性故障發生時，自動重合閘能夠迅速恢復供電，但是當DG接入配網后，相應的配電線路會變成雙側電源供電，重合閘的動作需要考慮到兩側保護的時間配合問題與兩側電源的同步問題。
2.2計及保護影響限制DG準入容量
接入配電網DG容量越大，故障時DG對配網保護動作正確性產生的影響也越大，從限制DG對配網保護影響出發，可合理分析計算DG的準入容量。可通過PSCAD仿真軟件，根據配電網電流保護定值，求取出網絡各處DG的準入容量，在準入容量以內，可以避免因DG接入造成保護誤動。分析了DG對配網保護的影響，并結合電網實際，提出了DG準入容量計算的約束條件。限制DG準入容量，雖然配網保護無需任何改動，但電網消納DG的能力有限。
2.3對短路電流的影響
當DG并網運行時，即便潮流方向不變，在短路時短路電流值都會受到影響，流過保護的短路電流值會發生變化，并且這種變化是不定向的，無法預測，隨著故障位置和DG的運行狀態不同，流經保護處的故障電流值會增大或減小。這些故障電流值的具體變化情況隨配電網中DG種類和接入數量的增加而變得更加的復雜。如配電網仍采用原有保護配置方案，從保護可靠性的角度考慮，DG的接入點、接入數量和準入容量等都會受到很大的限制。
3、含分布式電源的配電網保護技術策略
3.1采用距離保護
距離保護的測量量是保護安裝處母線電壓與線路電流之比，反映測量阻抗的降低而動作。正常時，距離保護測量的是負荷阻抗；故障時反映的是保護安裝處到故障點的阻抗，其大小只與保護安裝處到故障點距離相關。距離保護具有方向性、保護范圍穩定、靈敏度高、不受運行方式變化影響等特點，比較適合作為含DG的配電網保護。并通過仿真分析表明，DG的接入位置對測量阻抗產生了一定影響，距離保護安裝在DG上游時，DG的分流作用會使保護范圍有所減小；距離保護安裝在DG下游時，不影響距離保護的正確動作。對于長短線配合系統，距離保護可能失去選擇性，但隨著DG容量增加，此影響呈較小趨勢甚至消失。
3.2運用合理的計算方法對分布式電源在配電網中進行規劃
一切的對于分布式電源使用的規劃都離不開合理的計算方法的支持。在進行分布式電源的規劃中應該合理的采用遺傳算法。在遺傳算法的使用上，要注重對曾經的數據經驗進行有效的應用，通過學習之前的經驗，提出各種的問題方案，再根據問題提出相對應的解決方案，最終才能在規劃的過程中找到最優的解決方案。另外還要合理的使用模擬計算法。在進行模擬計算法的使用上，要通過預設一個分布式電源在配電網規劃中出現的問題，并通過在現實生活中一次次的進行有效的一對一的實驗，最終得到整個問題的最全的解決方案。但是這種算法的使用也是存在著諸多的弊端的，因為它具有實脫離際，隨意模擬現象的出現，所以應該配合著遺傳算法上的使用。最后要合理的進行粒子群算法的使用。粒子群算法，就是在眾多的粒子中尋找到最優的粒子進行發展，已達到通過一個粒子來影響全局的作用。在進行粒子群的計算上，可以明確的算出在進行分布式電源的規劃中所要使用的費用，最后通過對比，選擇出最有利最經濟的規劃方案。
3.3基于相鄰電流保護間通信的三段式電流保護技術改造方案
將相鄰線路保護作為一個保護單元，利用后級線路方向性電流保護閉鎖前級三段式方向電流保護。該方案邏輯簡單，新增輔助設備少；本線內故障全線速動切除，避免了DG投退造成保護定值頻繁改動；通過本側保護聯跳對側斷路器，線路對側無需安裝保護裝置，簡化了保護配置。在實際應用中，通信設備的可靠性對保護的影響至關重要，需要設計通信系統冗措施確保保護動作正確性；需要考慮運行方式變化對該保護方案帶來的不利影響并加以改進。
3.4做好自適應保護
自適應保護的思想是盡可能地讓保護適應電力系統的變化，改善保護的性能。自適應保護的方法主要是存儲基準信息，對線路的各個電氣量實時采樣計算，然后將兩者比較，根據結果來確定故障范圍和對此故障應該采取的保護方案。但是該方法需要對每個點進行信息采集，而配電網絡的覆蓋面廣，運行維護較困難。明確自適應保護方法，可用計算機對電網的運行狀況進行實時監控，依據系統運行方式的變化，使保護裝置的定值能夠進行動態調整。
4、結論
綜上，對分布式發電繼電保護技術的研究工作雖取得了一定的成果，但多數研究成果局限于理論研究，普遍缺乏工程實踐。為適應分布式發電的發展，應著重開展以下幾個方面的研究工作：可從實際工程應用的角度出發，強化理論成果的可移植性；加強高滲透率情況下的配電網保護技術的研究，提高電網對DG的消納能力；將廣域網保護與配電自動化系統有機結合，實現硬件資源與數據共享，隨著配電網自動化建設的不斷深入，廣泛采集配電網實時運行參數，以逐步實現遠方控制配電網開關設備。
【參考文獻】：
[1]馬靜，王希，米超，王增平.含分布式電源的配電網自適應保護新方法[J].電網技術，2011，10：204-208.
為了給安全監測系統供電,所配備的電源應能提供12V可靠穩定的直流電。由于鐵路罐車運輸范圍廣、溫度變化大,電源應能滿足鐵路罐車運營環境溫度的要求,即-40℃~+50℃。并且,鐵路罐車的最短檢修周期為1年,在此期間,一般無專人維護,因而,電源的供電時間應不小于1年。
2三種電源應用于鐵路罐車安全監測系統的分析
根據鐵路罐車安全監測系統電源的要求,從環境溫度、安裝方式和供電方式等方面分別對閥控式鉛酸蓄電池、鋰亞硫酰氯電池和太陽能發電三種電源進行分析、對比。
2.1閥控式鉛酸蓄電池
閥控式鉛酸蓄電池因結構密封,充、放電過程中不會漏液,也不需要定期加水或加酸液,并且,電池內部設置了可以調節氣壓的安全閥,因此,這種電池也被稱為“免維護”閥控密封式鉛酸蓄電池,為二次電池。這種電池因具有電壓穩、充放電可逆性好、使用溫度范圍廣、安全性高、免維護、環保等特點,廣泛地應用于國防、交通、電力、通訊、冶金、石油化工以及城市軌道交通的通信系統、信號系統、供電系統等[1]。閥控式鉛酸蓄電池在-40℃~+60℃范圍內可正常使用,使用壽命為5年,能夠滿足鐵路罐車運營環境溫度和檢修的要求。然而,由于結構原因,散熱困難,其壽命和容量受溫度影響較大。這種電池在25℃的環境下兼具使用壽命長和容量高的最佳綜合性能。長期運行溫度若升高10℃,使用壽命約降低一半[2];當溫度降低至-40℃時,蓄電池的容量減少到原來的1/3左右[3]。為了延長使用壽命,蓄電池應避免陽光直射,并進行適當的通風。并且,由于蓄電池的體積和重量較大,如容量為38Ah的閥控式鉛酸蓄電池外形尺寸為200mm×169mm×176mm,重量約19kg。因此,蓄電池在鐵路罐車上的安裝采用獨立式設計,并在保護殼上設置通風孔,可與安全監測系統的其他部件一起固定在罐頂,或懸掛于罐車的底架上以便于臨時檢修。在確定蓄電池的容量時,需綜合考慮用電負載功耗、蓄電池的放電深度(一般取75%)、自放電(25℃時,每天自放電率小于額定容量的0.1%)和溫度對蓄電池容量的影響等因素。由于蓄電池在一次充電后給負載的供電時間應不低于1年,因此,采用閥控式鉛酸蓄電池給監測系統供電時,只能進行間歇式供電,不能實現實時監控的目的。并且,根據用電負載的功耗,在考慮蓄電池體積和重量的基礎上,選擇適當的容量,從而確定供電的間隔時間。
2.2鋰亞硫酰氯電池
鋰亞硫酰氯電池因具有比能量高(實際比能量為405Wh/kg[4])、工作電壓高且平穩(在90%容量范圍內,電壓變化小于0.2V[5])、儲存壽命長(15年)、體積小、重量輕、耐振動和沖擊等優點,已廣泛地應用于電子計量、檢測儀表、監控報警系統、電子醫療設備、GPS定位追蹤設備等。目前工業化生產的電池為一次電池,國產38Ah鋰亞硫酰氯電池的價格大約為每節75元。鋰亞硫酰氯電池的工作溫度范圍在-55℃~85℃之間,滿足鐵路罐車的運營工況。然而,環境溫度對這種電池的容量和壽命也有一定的影響,當溫度從25℃降低到-40℃時,電池容量降低約30%,高溫(>70℃)對電池的壽命有不利的影響。由于鋰亞硫酰氯電池的開路電壓為3.6V,采用這種電池給12V的直流負載供電時,須串聯4節電池才能達到所需的電壓。該電池因比能量大而具有體積小、重量輕的優點,目前工業化生產的鋰亞硫酰氯電池最大容量為38Ah,外形尺寸為φ34.2mm×124.5mm,重量約0.2kg。因而,采用這種電池給安全監測系統供電時,不需單獨設計安裝結構,可與其他部件一起安裝在保護殼內,并固定于罐頂。為了達到鐵路罐車在最短1年檢修周期內的供電要求,采用鋰亞硫酰氯電池作為安全監測系統的電源時,也只能進行間歇式供電,可采用并聯的方式增加電池的容量。這種電池由于自放電率很低(每年約0.1%),電池的容量僅與用電負載的功耗和溫度有關。在綜合考慮電池的容量和體積的情況下,確定危險品運輸過程中監測的時間間隔。
2.3太陽能發電
太陽能發電是利用太陽能電池半導體材料的光伏效應,將太陽光的輻射能轉換為電能的一種新型發電系統,又稱光伏系統,這是一種對環境無污染的可再生能源,其應用覆蓋航海、航天、電力、交通、民用等領域,尤其是無電網的地區。太陽能光伏發電系統由太陽能電池方陣、阻塞二極管、調節控制器和蓄電池組成[6],其結構示意圖見圖1。目前,工業化生產的太陽能電池是晶體硅太陽能電池,主要包括單晶硅和多晶硅。單晶硅太陽能電池的轉換效率約15%,多晶硅太陽能電池的轉換效率在10%左右[7]。由于材料容易制取,多晶硅太陽能電池的成本較低。現階段,市場上晶體硅太陽能電池組件的價格大約為15元/瓦,預期使用壽命25年。與太陽能發電系統配套使用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池。太陽能電池的正常工作溫度是-65℃~+125℃,在給定的光強下,工作溫度升高會降低轉換效率,導致輸出功率減小、使用壽命降低。研究表明相對于電池的額定工作溫度25℃,溫度每升高1℃功率會降低0.3%[8]。由于鐵路罐車屬于移動式設備,運輸范圍遍及全國,為了使車輛運輸途中太陽能電池組件能夠最大限度地獲得太陽能,提高發電效率,太陽能電池組件的安裝須選取合適的傾斜角(太陽能電池組件平面與水平地面的夾角)。鑒于最佳傾斜角與地理緯度有關,通過調研1998年~2005年全國主要城市的日輻射量,成都和貴陽的日輻射量均較低,因此,鐵路罐車太陽能電池組件安裝傾斜角的確定以這兩個地區作為參考,分別為32°和34°。同時,考慮到傾斜角大于30°時有利于組件表面的積雪滑落,因而,太陽能電池組件在鐵路罐車頂部安裝的傾斜角可選在30°~35°之間。采用太陽能發電可以提供源源不斷的能量,為鐵路罐車的安全監測系統連續供電,不僅可以滿足鐵路罐車的檢修要求,而且能夠達到實時監控的目的。
2.4三種電源的對比
閥控式鉛酸蓄電池在鐵路罐車上已有成熟的應用經驗,可懸掛于鐵路罐車的底架上,便于臨時檢修或更換電池。這種電池存在體積和重量大的缺點。采用該電池給安全監測系統供電時,只能進行間歇式供電。鋰亞硫酰氯電池因具有體積小、重量輕的優點,應用于鐵路罐車可以實現安全監測系統的小型化和輕量化。然而,該電池存在低溫放電電壓滯后、短路和重負載條件下存在安全隱患等缺點。這種電池作為安全監測系統的電源時,危險品運輸過程中的監測也只能是間歇式的。采用太陽能發電的方式給鐵路罐車安全監測系統供電時,可以達到在1年的檢修期內給系統持續供電的目的,實現危險品裝卸運營全過程的實時監測。太陽能電池組件存在體積大、產業鏈不完整、標準不完善、價格高等缺點。
【關鍵詞】YAG激光器；電源；節能技術
在現代工業激光、醫療激光等研究領域中，YAG激光器均是其重要的分支，加強對于其設計、加工及應用中相關技術問題的深入研究與探討，對于現代激光技術的創新與發展具有重要的意義。在YAG激光器的應用中，光電效率低、無故障壽命較短等問題是不容忽視的，客觀限制了其推廣與應用。因此，在今后的技術研究工作中，必須注重YAG激光器電源節能的問題，以實現耗能少、無故障壽命長的基本要求。
1、YAG激光器的工作原理及對于電源的基本性能要求
在YAG激光器光源的選擇中，氣體連續放電燈管因具有良好的性能而成為首先，此類激光燈管必須配備專業的電源才能保證穩定、安全、高效工作。YAG激光器的工作原理為：YAG激光器普遍是采用氣體放電燈激勵的，較為常見的YAG連續激光器多是應用連續氖燈泵浦，在滿負荷情況下試燈的使用壽命約為200h，在70%的負荷下使用壽命約為1000h。一般情況下，YAG激光器采用燈激勵每秒幾十次重復頻率的激光器，其最大峰值功率可達幾百兆瓦，連續輸出的最高功率已超過1000W，串聯激光器的連續輸出功率可達數千瓦。YAG激光器應用的電源為專用電源，其基本性能要求主要包括以下幾方面：
1.1氣體放電電流波紋應盡可能小，在激光打標、精密加工等過程中，對于激光功率的穩定性要求較為嚴格，由于受到熱慣性作用的影響，激光燈所輸出的激光功率波紋會明顯低于激光燈管氣體放電電流波紋，所以，YAG激光器的電源必須具有理想的高頻及低頻波紋抑制與調節功能，以實現對于氣體放電電流波紋的有效調控。比如在精細網紋輥的精細打孔工業中，必須要求極其優異的接近衍射極限的光束質量，標準的TEM00單模輸出，輸出波長為1.06微米，單脈沖能量1MJ，準直后光束直徑10mm，M2<1.8，光束發散角0.24mrad；經焦距為50mm的透鏡聚焦后，光斑直徑可以小于6微米（只有多模的Nd:YAG激光器的1/10左右），工作點的峰值功率密度非常高，達109W/cm2,使20瓦平均功率的脈沖光纖激光器用于激光制輥時的效果超過平均功率100瓦的YAG激光器，才可以適合于進行精細網紋輥的精細打孔等應用。
1.2提升引燃燈管的可靠性，并且保證其平滑的過渡至連續放電狀態，由于YAG激光器的引燃系統、恒流系統共用一個輸出，應特別注意的是在引燃過程中，必須關注恒流控制系統的安全性問題。
1.3大功率、高效率、節能，根據國家的相關規定與要求，要求YAG激光器專用電源的實際工作效率必須保持在93%以上。
1.4軟啟動的特性，在初次進行電源與啟動連接時，電源的輸入電流必須小于負荷電流，應避免對于電網產生任何沖擊。
1.5高精度、快速的電流跟蹤能力，YAG激光器是否輸出激光或者激光輸出功率的大小，主要是由流經激光燈管的電流量決定。因此，在YAG激光器的設計中，必須采取有效的措施進行輸出電流的調控，并且注重輸出電流與電流給定信號的快速跟隨。在激光功率調定電流的情況下，激光燈管的直流電流必須穩定在調定電流的范圍內。
1.6全方位保護性，YAG激光器的電源必須保證安全性與可靠性，因為一旦出現電源質量或安全問題，極有可能導致整套激光設備處于癱瘓狀態，所以，在YAG激光器的設計中，必須對于電源采取全方位保護性的措施，例如：輸出/輸入保險管、電壓電流保護、電源監測保護、頻率快速保護及雙重電流保護等。
2、YAG激光器中的電源節能技術分析
YAG激光器的電源系統主要由開關型主電源電路、CPU控制電路、預燃電源電路、觸發電源電路、儲能電容放電時間控制電路等組成（見圖1）。泵浦氪燈作為整個YAG激光器電源的負載，根據氣體氪燈的伏安特性要求，氪燈必須保證有效點燃，進而產生泵浦光波。YAG激光器電源的基本工作流程為：1）觸發電源部分提供的高壓（約為2萬千伏），電離擊穿激光燈管內的惰性氪氣，以實現觸發；2）在電離觸發過程中，輸出電壓（約為2千伏）的預燃電源部分，促使氪燈處于低燃弧預燃的狀態；3）打開晶體管開關，使得儲能電容器內部的主電源能量迅速通過氪燈，以形成放電回路，氪燈此時處于強輝光放電的狀態。以國內自主生產的某品牌YAG激光器為例，對比傳統的電源形式，筆者提出了具體的節能改造措施。
2.1常用的YAG激光器電源形式
本款YAG激光器的氪燈采用原有電源，點燈的可靠性為96%，維持電流為45A。在500h出現偶爾熄燈的現象，氪燈壽命約為900h。在維持電流＜3.6A的情況下，激光器基本上無法保持正常工作。
2.2YAG激光器電源的節能技術改造
關鍵詞：引風機；變頻器；控制電源；備用；改造
本生物質電廠引風機采用2臺×50%額定負荷量的離心式風機，配變頻電機、電路，轉速可控調節。電機電源分別取自各自機組的6KV廠用電A、B母線上；平時采用變頻調節運行，當變頻器故障時自動切換到工頻運行，但工頻需要手動切頻運行。
1引風機主要參數
2設備現況
本生物質電廠引風機變頻器控制部分采用兩路電源供電，在變頻器內部進行兩路電源切換功能，兩路電源經過切換繼電器供給UPS，及引風機控制部分，故UPS也是作為引風機控制備用電源的一部分，但是該UPS的供電時間一般為5分鐘或更短。而我廠#1、2爐引風機變頻器的兩路控制電源都取自除灰MCC段，由此可見，任何由于單一的除灰MCC段的失電都將造成#1、2爐引風機變頻器失去控制電源的極大安全隱患。所以引風機控制電源的需要進行改造，使其具備真正的兩路控制電源控制模式。
3設備現況的技術分析
（1）引風機變頻器控制電源取自除灰MCC段，除灰MCC段電源由廠區公用A、B段經過雙電源切換開關提供。從電源來源看，引風機控制電源取自對應機組廠用電的可靠性要高于取自廠區公用段的電源，也就是多了一層失電可能。（2）從除灰MCC段看，引風機變頻器控制電源單一，只有MCC段供給，失去了引風機兩路控制電源互為備用的設計理念。
4改造建議
（1）將#1爐引風機變頻器控制電源1由除灰MCC段移至#1爐布袋除塵器MCC配電段，保留引風機變頻器控制電源2在除灰MCC段。（2）將#2爐引風機變頻器控制電源1由除灰MCC段移至#2爐布袋除塵器MCC配電段，保留引風機變頻器控制電源2在除灰MCC段。（3）將引風機變頻器控制電源1經過10A空氣開關后接入對應的布袋除塵器MCC段。
5實施方案及技術關鍵
5.1實施方案
（1）在#1爐布袋除塵器#1配電柜間隔裝設端子排及2極空氣開關（端子排要求10mm2接線、數量不少于6個，控制開關額定電流10A）。拆除除灰MCC段AOBLB03E1開關（#1爐引風機變頻器電源1）的出線電纜（變頻器側不動），并將此電纜敷設到#1爐布袋除塵器#1配電柜間隔、接至所裝開關的出線側，開關進線側接入#1爐布袋除塵MCC段的PC-02的QL7電源開關。（2）在#2爐布袋除塵器#1配電柜間隔裝設端子排及2極空氣開關（端子排要求10mm2接線、數量不少于6個，控制開關額定電流10A）。拆除除灰MCC段AOBLB03E2開關（#2爐引風機變頻器電源1）的出線電纜（變頻器側不動），并將此電纜敷設到#2爐布袋除塵器#1配電柜間隔、接至所裝開關的出線側，開關進線側接入#2爐布袋除塵MCC段的PC-02的QL7電源開關。5.2技術關鍵電源接入時要測試好220V電源的A相與零線，保證引風機變頻器控制電源的L端子接220V控制電源的A相，N端子接入220V電源的中性線。由于引風機控制電源取自除灰MCC段及布袋除塵器MCC段，而除灰MCC段電源又取自廠區公用A、B段，而#1機組布袋除塵器電源取自#1機組廠用380VI段和II段，所以引風機變頻器控制電源只能進行間斷性切換，而不能并聯切換。故要做好電源切換的實際測試，方式到送電等情況的發生。
6改造后的要求達到的效果
（1）改造后引風機控制電源真正實現兩路互為備用。當引風機變頻器控制電源1所在的布袋除塵器MCC配電段失電時，引風機變頻器控制電源2在除灰MCC段沒有受到影響，能保證引風機變頻器繼續運行。（2）為了保證電源的安全，即使引風機變頻器控制電源1上有故障也不影響布袋除塵器MCC段上的其他設備運行，必須在布袋除塵器MCC段開關接入前加裝匹配的空氣開關。（3）改造后不能因為某段公用段的失電或停電，而造成引風機控制電源失電，最后造成引風機停止運行的隱患。（4）電纜敷設必須經過電纜橋架敷設，不能亂拉亂掛，使之有條有理，簡單明了。
7整體評價
經過對引風機變頻器兩路控制電源的改造，提高了引風機變頻器運行的安全可靠性，使得引風機變頻器控制電源由原來的單一形式變成互為備用形式。從電源供給模式看布袋除塵器電源是從機組廠用380VI段和II段經過雙電源切換開關供給，所以引風機控制電源達到了一路由機組本身廠用380V段供給，另一路由廠用公用段供給的，而廠用公用段#1、#2機組互為備用，這種給電方式的可靠性是非常高的，能夠有效保證引風機變頻器的控制電源保持有電，不至于因為引風機變頻器的控制電源失電而導致引風機跳掉。這個技術改造，基本沒什么花費經費，并且改造量及工作量不大，但是卻消除了一個重大安全隱患。
參考文獻
[1]王仁祥.電力新技術概論[M].北京：中國電力出版社，2009.
[2]戈東方.電力工程電氣設計手冊[M].北京：中國電力出版社，1989.
[3]熊信銀.發電廠電氣部分[M].北京：中國電力出版社，2009.
【關鍵詞】便攜式移動電源產品認證 認證基本流程 檢測標準 送樣要求
1 CQC推出便攜式移動電源產品認證的市場背景
近些年來，手機、數碼相機、ipad、暖手寶等便攜式電子產品的市場占有率越來越高，為這些便攜式電子產品充電的各類便攜式移動電源也越來越多，該類產品種類繁復，在迅速發展的同時卻面臨著國家行業標準缺失，沒有有效市場監管的情況，許多制造移動電源的廠家并沒有對產品進行專業的檢驗就上市銷售，不少消費者在購買后，安全性能和基本性能都得不到有效保障，為了促進便攜式移動電源產業的健康發展，CQC在2015年初推出了便攜式移動電源產品安全認證業務。
2 便攜式移動電源產品的認證流程
認證模式：產品檢驗+初始工廠檢查+獲證后監督。
具體認證流程見圖1：
以下是流程說明：
（1）提出申請：便攜式移動電源的申請是在網上提出申請，申請時企業需在網上填寫申請，申請的同時遞交規則要求的申請資料和證明資料，根據產品的參數制定測試方案。
（2）產品檢驗階段：檢驗采用送樣原則，申請人提供CQC選取的代表性樣品（樣品必須是出廠檢驗合格的產品）到檢測機構，檢測機構檢測合格后出具試驗報告。
（3）初始工廠檢查：便攜式移動電源工廠檢查的內容為質量體系審查和產品一致性檢查，以認證的技術要求為核心，以設計研發--采購--生產和進貨檢驗―過程檢驗―最終檢驗為基本檢查路線，重點關注關鍵工序和檢驗環節，現場確認影響產品認證技術指標的關鍵原材料/元器件/零部件的一致性，現場驗證工廠的生產能力。
（4）認證結果的評價與批準：CQC對產品檢驗、工廠檢查結果進行綜合評價，評價合格后頒發證書。
（5）獲證后監督：對獲證企業每年需要進行年度監督檢查，檢查內容包括質量體系的復查和獲證產品一致性檢查。一般情況下初始工廠檢查結束后6個月就可以安排年度監督，每次間隔不超過12個月。
3 認證產品的檢測標準、試驗項目、試驗方法及判斷要求
3.1 依據標準
CQC1110-2015《便攜式移動電源產品認證結束規范》；
3.2 試驗項目、試驗方法及判斷要求
移動電源產品應滿足CQC1110-2015的要求，按照CQC1110-2015 中規定的以及該標準引用的檢驗方法和/或有關標準進行檢測。共有15項試驗項目，任何一項不符合標準要求時，則判定該認證單元產品不符合認證要求。部分非關鍵試驗項目不合格時，允許在CQC規定的期限內完成整改，整改后重新進行檢驗，未能按期完成整改的，終止認證。
4 認證產品的適用范圍、認證單元劃分和送樣要求
4.1 適用范圍
認證的便攜式移動電源產品是指USB接口類移動電源產品，主要包括：手機用移動電源、數碼相機用移動電源、PDA、PSP、mp3、mp4、iPad、iPod、GPS等數碼產品、USB可移動式照明（多為LED）、USB暖手寶、USB電風扇、USB加濕器、USB手電、USB剃須刀等具有USB可充電功能的產品用移動電源；電源的標稱充電電壓直流5V，標稱放電電壓直流5V，輸出電流不超過5A的移動電源。
4.2 認證單元劃分
同時符合以下六個條件可以作為一個申請單元：
A、相同的電池種類、型號、數量和容量；
B、相同的保護電路及保護裝置；
C、相同的充放電及電壓調整電路；
D、相同的外殼結構；
E、相同制造商和生產廠；
F、相同的封裝方式（電池的串并聯方式）。
4.3 送樣要求
便攜式移動電源的一個申請單元中只有一個型號的，送本型號的樣品，其送樣數量為：移動電源15個，其內部使用電池21個；
移動電源一個申請單元以系列產品認證時，應從系列產品中選取對性能影響最不利的型號產品作為主檢產品，其余型號產品為覆蓋產品，其送樣要求如下：主型號移動電源15個，其內部使用電池21個；覆蓋型號各送移動電源一個，必要時可以增加覆蓋樣品的數量補充差異試驗。
4.4 便攜式移動電源產品認證證書及標志
便攜式移動電源產品認證的證書是長期有效的，在證書有效期內，證書的有效性通過定期監督檢查維持。
便攜式移動電源產品經過認證后允許使用的認證標志如圖2，不允許使用變形標志，證書持有企業可以在獲證產品的本體、銘牌或說明書、包裝上施加認證標志。
參考文獻
[1]王剛，王寅.CQC11-464115-2015 便攜式移動電源產品安全認證規則[Z].便攜式移動電源產品認證技術規范，2005.
【關鍵詞】三電源；無擾動切換；模糊控制
1.引言
隨著科學技術的不斷進步，計算機技術的普及，越來越多的企事業單位、學校建立機房，告別了紙質辦公方式、一只粉筆的教學模式，采用無紙化的電子辦公模式、多媒體教學方式等，單位各部門的電腦組成一個內部局域網。這種模式極大地提高了工作效率，節約了成本，也為保護地球自然資源做了一定的貢獻。但是也存在弊病，因為機房、電腦是需要電源供電的，一旦在工作過程中出現突然斷電現象，就會造成數據丟失，陷入混亂狀態；對于學校而言，正常的教學次序被破壞，甚至教學工作就不能開展。雖然在十一五期間，國家加大了電網建設方面的投資力度，但有很多因素都會影響電網供電的穩定性，機房內的電腦及網絡設備仍有可能被中斷供電。因此，如何在失去電源后快速重新、無擾動地獲得供電，為機房內的電腦及網絡設備提供可靠電源，是我們必須研究和關注的問題。
本文主要探討某高校機房電源工程，實現多路電源的智能無擾動切換控制。該校機房內設備由UPS供電，UPS前端有兩路市電和一臺自備發電機，即有三路電源輸入。在正常的情況下，市電1使用優先，當兩路市電都無法供電時，啟動自備發電機供電，以確保UPS前端必有一路電源輸入。可見，必須實現電源三選一的智能自動切換控制，為UPS提供可靠的不間斷電源。
2.系統主要功能
UPS供電電源的智能切換控制是以單片機控制器為核心，通過檢測電路來采集外部切換條件，并運用單片機控制器內部實現的模糊控制算法，通過帶電動操動機構的開關器件，自動實現系統中不同電源之間的切換控制。主要功能如下：
（1）檢測與顯示：主要檢測市電一、市電二這兩路三相相電壓、頻率，同時檢測轉換開關的狀態量（合閘、分閘、脫扣）等。狀態指示采用LED發光二極管。
（2）判斷與控制：控制器對檢測電路送來的信號運用微控制器內部實現的模糊控制算法，進行兩路市電的供電質量的分析判斷后，選擇哪路市電供電或是否啟動自備發電機供電，輸出控制信號，控制電動開關器件實現轉換開關切換。
（3）數字化的參數整定：采用數字化調整控制器的所有參數[1]，硬件電路得到了簡化，提高了整機的穩定性和可靠性，且每個參數都可單獨調整。
（4）高性能單片機程序控制，采用模塊化結構設計，具有極強的抗電磁干擾能力。
3.硬件設計
如圖1所示，控制器對市電1、市電2及發電機電壓同時進行檢測，單片機控制電路運用微控制器內部實現的模糊控制算法，對檢測結果進行邏輯判斷，自行選擇電源線路，向開關器件發出分閘或合閘指令。開關器件指帶有電動操動機構的斷路器及附件、機械聯鎖機構等。
4.智能無擾切換控制模塊的模糊控制算法
本系統中，投切電源完全是根據模糊控制算法，具體包括：首先確定輸入電源對應的外部切換條件，其次根據經驗數據和切換原則，建立專家規則庫，對于任何系統狀態均能夠找到相應的經驗性處理規則，通過采集外部切換條件、利用特定的類C編程語言來構建切換控制函數，調用切換控制函數以執行該狀態下專家庫中對應的專家規則，以保自動切換的進行。其主體是一個解決自動切換控制的指令規則集合[2]。模糊控制算法的實施原則為：市電1的使用優先級最高，市電2的使用優先級次之，自備發電機的使用優先級最低。
4.1 選取和確定外部切換條件
外部切換輸入條件為：市電1線路電壓，市電2線路電壓，發電機的電壓；輸出控制量為：市電1線路的電動操動機構開關量Kl，市電1線路的電動操動機構開關量K2和發電機的電動操動機構開關量K3。
4.2 專家控制算法的規則庫
5.測試結果
通過對樣機進行電壓轉換、時間測試，其結果如表2所示。
經過實驗驗證，控制模塊完全按照預定的方法運行，能在不同的設定下對故障情況進行自動識別，并按照要求準確自動切換，做到了真正的過渡自然，無擾切換。
參考文獻
[1]賞星耀，項新建.雙電源智能自動切換系統的研究[J].機電工程，2006（7）：18-20.
關鍵詞：分布式電源；微電網；光伏發電；風力發電；管理控制
Distributed generation and Microgrid control technology
WANG Jun, LIN Li, LI Quan, SUN Zhang, WANG Hui-ling
（Xihua University Institute of electric information, Sichuan Chengdu 610039）
Abstract: Distributed power supply has investment province, flexibility, compatibility with the environment and other characteristics, is the realization of the utilization of new energy sources. In order to reduce the adverse effects of distributed power and make the photovoltaic generating unit, a wind power generation unit, load, energy storage device and control apparatus consisting of small power - micro grid, micro network satisfies the power supply reliability and quality, safety. Micro electric network control technology is stable and reliable operation of micro power system key technology. Based on this, this paper focuses on the introduction of wind and photovoltaic distributed power generation technology, and based on the distributed power control technology of micro net management. To explore the field of research and development prospects.
Keywords: distributed power supply; microgrid; photovoltaic power generation; wind power generation; management and control
全球能源危機及環境惡化已成為全球關注的重點問題。可持續發展思想迅速成為國際社會共識，開發利用可再生能源開始受到世界各國的廣泛關注。我國目前已全面邁出建設堅強智能電網的步伐，滿足經濟快速發展對電力的需求。智能電網建設的一項重要內容便是實現新能源的利用，著力實現可再生能源集約化開發、大規模、遠距離輸送和高效利用，改善能源結構。分布式電源這些技術具有投資省、發電方式靈活、與環境兼容等特點，基于分布式電源建立的微網，又可以提供傳統的電力系統無可比擬的可靠性和經濟性，越來越多應用于電網。
本文闡述了分布式電源的特點，重點介紹了分布式電源的典型技術如太陽能和風能發電技術。并對并網帶來的技術問題進行簡單的探討。與此同時介紹了微網管控技術進行闡述。
1 研究背景
1.1 分布式電源的概念及其背景
分布式電源[1]指小型(容量一般小于50 MW)、向當地負荷供電、可直接連到配電網上的電源裝置。它包括分布式發電裝置與分布式儲能裝置。
分布式發電(DG)裝置一般分為兩類化石能源發電和可再生能源發電。石能源發電常見的如熱電冷聯產發電、燃氣輪機發電和內燃機組發電。可在能能源是近年研究的熱點，它包括水力、風能、地熱、太陽能、生物能及潮汐發電。其中風能在我國發展迅速，近10年，新疆、內蒙、廣東、浙江、遼寧建幾十個風場，總裝機2 000多萬kW，2015年末并網風電裝機容量達1億千瓦。預計到2030年風力發電將為人類提供三成電力 。光伏發電技術已經開始市場化運作，我國兆瓦級的光伏電站有寧夏石嘴10兆瓦光伏電站，上海崇明1兆瓦光伏電站，上海臨港新城1.2兆瓦光伏，浙江2兆瓦級屋頂光伏電站，賀蘭山脈50兆瓦光伏電站。2009年7月21日，財政部、科技部、國家能源局聯合了《關于實施金太陽示范工程的通知》，決定綜合采取財政補助、科技支持和市場拉動方式加快國內光伏發電的產業化和規模化發展，并計劃在2～3年內，采取財政補助方式支持不低于500兆瓦的光伏發電示范項目。該項目誕生意味著太陽能產業在政策面上，將會得到更大力度的支持。
分布式儲能[2](DES)裝置有電化學儲能(如蓄電池儲能裝置)、電磁儲能(如超導儲能和超級電容器儲能等)、機械儲能裝置(如飛輪儲能和壓縮空氣儲能等)，熱能儲能裝置。
1自主休眠
長火影期間,鋰離子蓄電池將長時間為探測器供電,這就可能出現長陰影期中鋰離子蓄電池持續放電甚至過放電。鋰離子蓄電池過放電會改變電池正極材料的晶格結構,負極銅集流體氧化,導致鋰離子蓄電池電性能下降,性能衰減,故可能影響鋰離子蓄電池后續任務的工作性能及壽命,因此針對此次火星探測特殊軌道環境需設計鋰離子蓄電池過放電保護控制,避免鋰離子蓄電池發生過放電。當過放電保護功能作用后,自動發送放電開關斷指令,切斷鋰離子蓄電池組與電源控制器升壓器供電回路,電源分系統斷電,自動停止工作(稱為電源分系統休眠)。電源分系統休眠主要采取軟件控制和硬件電路控制,兩種方式互為備份。a)軟件控制由器上控制軟件采樣鋰離子蓄電池組電壓,當蓄電池持續放電并且其電壓值低于設計閾值時,發送放電開關斷遙控指令,切斷蓄電池組為器上供電的放電回路。b)硬件控制電路采取三取二冗余,硬件采樣鋰離子蓄電池組電壓和基準電壓進行比較,當鋰離子蓄電池組電壓低于設計閾值時,硬件保護電路自動發送“放電開關斷”指令,使蓄電池組斷開供電回路。鋰離子蓄電池組過放電控制硬件保護電路原理如圖3所示。工作原理為:當三路采樣電路采集到鋰離子蓄電池組電壓后,分別與基準電壓比較,當滿足過放電條件后,各自發送信號,當三路電路中有兩路滿足條件時,使三取二表決電路工作,過放電保護電路自動發送放電開關斷指令至鋰離子蓄電池組放電繼電器,將蓄電池組與供電回路斷開。
2自主喚醒技術
YH-1火星探測器進入長火影期,出現電源自主休眠時,器上軟件提前將X3帆板控制繼電器接入蓄電池組充電回路(如圖1所示),電源控制器通過±X3太陽電池陣和體裝太陽電池陣對蓄電池組持續充電;同時電源控制器溫控及喚醒控制電路工作,利用±X3太陽電池陣和體裝太陽電池陣的部分電能對蓄電池組進行加熱,以保證鋰離子蓄電池組的工作環境溫度滿足正常工作環境溫度的需求。當蓄電池組的溫度、電壓滿足喚醒閾值時,電源控制器喚醒控制電路自動接通蓄電池放電開關,電源分系統執行自主喚醒功能。溫控及喚醒控制電路原理如圖4所示。工作原理為:溫控及喚醒控制電路在母線斷電、蓄電池放電開關關斷狀態下,通過±X3帆板太陽電池展開板和體裝太陽電池陣輸出的能量對蓄電池組充電和加熱,該電路采用串聯型供電加熱方式,首先判斷母線是否處于斷電狀態,當母線斷電后K1繼電器初態接通蓄電池組加熱功率正線輸入,K2繼電器初態接通蓄電池組加熱功率正線輸出,通過加熱帶給蓄電池加熱;同時通過蓄電池溫度采樣與溫度基準比較判別是否接通繼電器K2、K3,以實現在母線斷電狀態下維持蓄電池的溫度及蓄電池正常的充電。加熱工作時,蓄電池組溫度逐漸上升至達到允許工作溫度范圍,溫度比較器使K2繼電器置于接通狀態,蓄電池加熱功率回路斷開,加熱電路停止工作,直至蓄電池組溫度降到低于-10℃時再啟動加熱電路,熱敏電阻對蓄電池溫度采樣;當蓄電池溫度達到其允許工作溫度時,且蓄電池組電壓達到蓄電池組喚醒設計閾值后,通過蓄電池電壓基準和蓄電池電壓采樣比較判斷電路判別是否發出放電開關通指令以自動接通放電開關進入蓄電池放電供電模式,即實現自主喚醒控制功能。
3結束語
本文對YH-1火星探測器電源分系統技術進行了研究。隨著科學技術的發展,人類對太空的探測距離終會越來越遠,YH-1火星探測器電源分系統技術可為未來深空探測的電源分系統設計提供參考,為后續火星探測任務的電源分系統設計作了前瞻性的技術支持。
