交流開關(guān)電源系統(tǒng)一般由“交流配電、整流模塊、監(jiān)控模塊和直流配電”四部分組成.
交流配電——輸入市電或油機(jī)電,將交流電分配給各路交流負(fù)載。當(dāng)市電中斷或市電異常時(shí)(過壓、欠壓、缺相等),配電屏能自動(dòng)發(fā)出告警信號(hào),有的電源系統(tǒng)還能自動(dòng)切換到第二路市電或自動(dòng)切斷交流電源,保護(hù)系統(tǒng)。
整流模塊——從交流配電取得交流電能,將交流電整流成直流電,輸出到直流母排。交流異?;蛑绷鬏敵霎惓r(shí)發(fā)出告警或自動(dòng)保護(hù)。整流模塊發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí),自動(dòng)關(guān)機(jī),退出工作。
監(jiān)控模塊--是高頻開關(guān)電源系統(tǒng)中的智能裝置,對開關(guān)電源系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行統(tǒng)一的管理。
直流配電--位于整流器與通信負(fù)載之間,主要用于整流器、蓄電池組的接入和直流負(fù)荷的分配。
交流開關(guān)電源反饋環(huán)路的增益,既不是越大越好,也不是越小越好。當(dāng)反饋環(huán)路的增益過高時(shí),輸出電壓會(huì)圍繞著平均值來回跟蹤,輸出電壓上下波動(dòng)很厲害,增益越高,波動(dòng)的幅度就越大,嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)振蕩;當(dāng)反饋環(huán)路的增益過低時(shí),輸出電壓又會(huì)不穩(wěn)定,因?yàn)殡妷焊櫜坏轿?,?huì)存在一個(gè)滯后誤差。
交流開關(guān)電源工作頻率的選擇主要與開關(guān)電源的工作效率和體積大小有關(guān),而開關(guān)電源的工作效率又主要與開關(guān)電源管、開關(guān)變壓器的損耗(磁滯損耗和渦流損耗)有關(guān),這兩者的損耗均與頻率成正比。開關(guān)電源管的損耗主要由開通損耗(導(dǎo)通時(shí)間損耗)和關(guān)斷損耗(關(guān)斷時(shí)間損耗)組成,開關(guān)電源管的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間越長,這兩個(gè)損耗就越大。
一般大功率開關(guān)電源管的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間都比小功率開關(guān)電源管的導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間長很多,所以大功率開關(guān)電源的工作頻率一般都取得比較低。在考慮開關(guān)電源的工作效率時(shí),如果從開關(guān)電源的體積和成本等方面考慮,選工作效率為80%左右較為合適,此時(shí),開關(guān)電源管的損耗大約占總損耗的50%,開關(guān)變壓器的損耗大約占總損耗的30%,其余電路的損耗大約占總損耗的20%。開關(guān)變壓器的匝數(shù)比與輸入輸出電壓的比值有關(guān),與開關(guān)電源的占空比有關(guān)。
交流開關(guān)電源主要功能:
交流配電——輸入市電或油機(jī)電,將交流電分配給各路交流負(fù)載。當(dāng)市電中斷或市電異常時(shí)(過壓、欠壓、缺相等),配電屏能自動(dòng)發(fā)出告警信號(hào),有的電源系統(tǒng)還能自動(dòng)切換到第二路市電或自動(dòng)切斷交流電源,保護(hù)系統(tǒng)。
開關(guān)電源是有電路來控制開關(guān)管而進(jìn)行高速的道通和截止。是將直流電轉(zhuǎn)化成高頻交流電來給變換器進(jìn)行變壓,使其產(chǎn)生所需要的一組或多組電壓,開關(guān)電源是做什么用的,轉(zhuǎn)化為高頻交流電的道理是高頻交流在變壓器電路中的效率要比市電50Hz或60Hz高。因此開關(guān)電源變壓器可以做到體積很小,在開關(guān)電源工作的時(shí)候不會(huì)很熱,產(chǎn)品價(jià)格比工頻直流穩(wěn)壓電源低,開關(guān)電源是做什么用的,如果不將50Hz或60Hz變?yōu)楦哳l電,那么開關(guān)電源就沒有任何意義。開關(guān)電源大體可以分為隔離和不隔離這兩種,是隔離型的一定有開關(guān)電源變換器,而不隔離的未必一定有開關(guān)電源變換器。開關(guān)電源是做什么用的,開關(guān)電源與傳統(tǒng)直流電源相比具有體積小、重量輕、和效率高等優(yōu)點(diǎn)。
交流開關(guān)電源用途:
開關(guān)電源廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制、軍工設(shè)備、科研設(shè)備、LED照明、工控設(shè)備、通訊設(shè)備、電力設(shè)備、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、半導(dǎo)體制冷制熱、空氣凈化器,電子冰箱,液晶顯示器,LED燈具,通訊設(shè)備,視聽產(chǎn)品,安防監(jiān)控,LED燈袋,電腦機(jī)箱,數(shù)碼產(chǎn)品和儀器類等領(lǐng)域。
主要組成器件
?。ˋ)交流輸入空開:交流接入一般通過空氣開關(guān),交流接入開關(guān)的容量即為交流配電屏的容量。
?。˙)整流器交流輸入開關(guān):交流配電單元分別為系統(tǒng)的每一個(gè)整流器提供一路交流輸入,開關(guān)容量根據(jù)整流器容量確定。
?。–)交流切換機(jī)構(gòu):有自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)和手動(dòng)切換機(jī)構(gòu)。自動(dòng)切換機(jī)構(gòu)由機(jī)械電子雙重互鎖的接觸器或ATS組成。
?。―)交流采樣電路:由變壓器和整流器件組成的電路板,將交流電壓、電流和頻率等轉(zhuǎn)換成監(jiān)控電路可以處理的電信號(hào)。
(E)交流切換控制電路:完成兩路交流自動(dòng)切換、過欠壓保護(hù)、告警等功能。
?。‵)交流監(jiān)控電路:集散式監(jiān)控中專門處理交流配電各種信息的微處理器電路,可以完成信號(hào)檢測、處理、告警、顯示以及與監(jiān)控模塊通信等功能。
?。℅)C級(jí)與D級(jí)防雷器。
開關(guān)電源的發(fā)展方向是高頻、高可靠、低耗、低噪聲、抗干擾和模塊化。由于開關(guān)電源輕、小、薄的關(guān)鍵技術(shù)是高頻化,因此國外各大開關(guān)電源制造商都致力于同步開發(fā)新型高智能化的元器件,特別是改善二次整流器件的損耗,并在功率鐵氧體(MnZn)材料上加大科技創(chuàng)新,以提高在高頻率和較大磁通密度(Bs)下獲得高的磁性能,而電容器的小型化也是一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。SMT技術(shù)的應(yīng)用使得開關(guān)電源取得了長足的進(jìn)展,在電路板兩面布置元器件,以確保開關(guān)電源的輕、小、薄。開關(guān)電源的高頻化就必然對傳統(tǒng)的PWM開關(guān)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS的軟開關(guān)技術(shù)已成為開關(guān)電源的主流技術(shù),并大幅提高了開關(guān)電源的工作效率。對于高可靠性指標(biāo),美國的開關(guān)電源生產(chǎn)商通過降低運(yùn)行電流,降低結(jié)溫等措施以減少器件的應(yīng)力,使得產(chǎn)品的可靠性大大提高。
模塊化是開關(guān)電源發(fā)展的總體趨勢,可以采用模塊化電源組成分布式電源系統(tǒng),可以設(shè)計(jì)成N+1冗余電源系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)并聯(lián)方式的容量擴(kuò)展。針對開關(guān)電源運(yùn)行噪聲大這一缺點(diǎn),若單獨(dú)追求高頻化其噪聲也必將隨著增大,而采用部分諧振轉(zhuǎn)換電路技術(shù),在理論上即可實(shí)現(xiàn)高頻化又可降低噪聲,但部分諧振轉(zhuǎn)換技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用仍存在著技術(shù)問題,故仍需在這一領(lǐng)域開展大量的工作,以使得該項(xiàng)技術(shù)得以實(shí)用化。