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大功率高壓電源/開關電源發展趨勢極快
發布時間:2020-3-25 11:24:53 閱讀:
有報道稱,中國的開關電源近年來發展很快。本世紀頭十年,年銷售增長超過10%,年銷售額超過2000萬臺(見《開關電源現狀及發展趨勢分析》)。仔細閱讀后,發現該數字包括百瓦級以下的低功率開關電源,如個人電腦和家用電器。本文只討論千瓦級以上電力電子范圍內的開關電源。應該肯定的是,大功率開關電源的發展速度應該是跳躍式的。

一、大功率高壓電源的分類

一般來說,大功率電源可以分為線性電源和開關電源。

(1)線性電源主要包括工頻變壓器、大功率整流電路、輸出整流濾波器、控制電路、保護電路等。該方法通過變壓器變換交流電,通過整流電路整流濾波得到直流電壓,通過電壓反饋調節輸出電壓得到高精度直流電壓。

(2)開關電源通過電子技術實現。首先,電網的輸入交流整流到DC,開關管由逆變器高頻脈寬調制信號控制,輸出鋸齒形高頻交流電壓,施加到開關變壓器的初級。開關變壓器的次級感應出高頻電壓,該電壓被整流和濾波以提供負載所需的DC電壓,同時防止高頻噪聲干擾負載。輸出部分通過一定的電路反饋給控制電路,控制脈寬調制占空比,達到穩定輸出的目的。

其特點是當功率相同時,開關頻率越高,開關變壓器的體積越小,但對開關管的要求越高。開關變壓器的次級可以具有多個繞組,或者一個繞組可以具有多個抽頭,以獲得所需的輸出。

事實上,已經有了具有很高集成度的特殊芯片,這使得外圍電路非常簡單,甚至無需調試。例如,開關電源芯片(或模塊)可以通過匹配一些阻容元件和開關變壓器而制成基本的開關電源。

(3)根據不同的要求,在不同的場合使用直流電。線性電源的輸出是線性直流。這項技術非常成熟。它能實現高穩定性、高質量、小紋波、無干擾和無噪聲,可用于高要求的場合。其缺點是體積大、重量大、功耗高、轉換效率低。這種電源不適合計算機和其他設備的需要,將逐漸被開關電源所取代。這是過去使用的傳統線性電源。其次是開關電源,它會在工作過程中產生大的尖峰干擾和大的紋波。應該采取措施。其優點是重量輕、容量大、效率高、體積小、熱損失小。它的缺點是噪音大和電磁干擾,但目前的屏蔽技術已經到位。

二、開關電源的現狀

20世紀90年代,開關電源相繼進入電子電氣設備的各個領域。開關電源已廣泛應用于程控交換機、通信、電子檢測設備電源和控制設備電源。開關電源還具有電路復雜、射頻干擾和電磁干擾大的缺點。隨著電子技術的發展,上述缺點正在被逐步克服。整個電路分為主電路和控制電路。主電路包括輸入整流濾波、功率轉換和輸出整流濾波。大容量電源產品需求快速增長,開關電源市場穩步增長。由于國家越來越重視能源和環境保護問題,電力工業的結構調整勢在必行。隨著電力電子技術的進步,開關電源在節能、降耗和環保方面發揮著越來越重要的作用。高效率、大容量的機組逐漸成為市場的主力軍,有效地拉動了供電市場的需求。因此,中國供電市場的這一變化與我國的宏觀政策取向和電力行業的影響密切相關。受國家宏觀政策影響,中國電力產業結構進行了調整。小型火電機組相繼停運,大型高效機組投入運行。電力行業的這一結構性變化極大地推動了市場對大容量電源的需求,從而有效地推動了開關電源市場的穩定增長。

市場集中度相對較低,制造商之間的競爭也相對激烈。中國擁有近1000家電源制造商,分布廣泛分散,市場規模相對均衡。所有制造商的市場份額都低于10%。開關電源市場集中度相對較低,制造商之間的激烈競爭已經成為開關電源市場的主要特征之一。隨著競爭的加劇,供電企業充分重視市場規模效應和技術研發能力,以提高品牌影響力和市場競爭力。

技術進步推動產品創新。電源產品與電子技術的進步和發展密切相關。近年來,隨著我國電力電子技術的飛速發展,開關電源產品也朝著高頻、高功率密度、高功率因數、高效率、高可靠性和高智能化方向發展。這種由技術進步驅動的產品創新也得到市場的認可?!熬G色”電源和模塊化電源的出現在節能、降耗和環保方面發揮了重要作用,對緩解我國能源和環境問題大有裨益。

總之,開關電源是電力電子發展的必然產物,符合時代的發展。它的出現帶來了技術創新。目前,國內外都在發展開關電源,其前景十分廣闊。開關電源在一定程度上取代傳統電源是必然趨勢。

三、開關電源的發展趨勢

在電力電子的各種供電系統中,開關電源技術是核心。對于大規模電鍍電源,傳統的電路非常龐大和笨重。采用高墩開關電源技術,將大大減小其體積和重量,大大提高電源的利用效率,節省材料,降低成本。在電動汽車和變頻驅動中,開關電源技術是必不可少的。開關電源可以改變功耗的頻率,從而實現近乎理想的負載匹配和驅動控制。高頻開關電源技術是各種大功率開關電源(逆變焊機、通信電源、高頻加熱電源、激光電源、電源操作電源等)的核心技術。)。21世紀開關電源的技術追求和發展趨勢可以概括為以下三個方面

(1)高頻理論分析和實踐經驗表明,電氣產品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。因此,當我們將頻率從50Hz增加到20Hz,再增加400倍時,電氣設備的體積和重量一般會下降到1/20。

(2)模塊化有兩層含義,一是電源設備的模塊化,二是電源設備的模塊化。

(3)數字信號和數字電路變得越來越重要。數字信號處理技術越來越完善和成熟,顯示出越來越多的優勢。因此,對于智能開關電源,當需要計算機控制時,數字技術是必不可少的。

(4)綠色供電系統的綠化有兩層含義:首先,顯著的節電可以減少環境污染。其次,這些能源不會(或更少)污染電網。開關電源需要是綠色的。

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