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高频开关电源设计与应用实例
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本书以高频开关电源应用为主线，在简要介绍国内外技术发展趋势的基础上，重点讲述了高频开关电源中的电子元器件、基本电路结构、开关电源控制技术、功率因数校正电路、软开关控制电路、电荷泵、开关电源可靠性设计等内容。为了便于读者理解和掌握，书中还介绍了许多新型开关电源集成电路的功能特点和应用方法，给出了典型实用电路。本书内容新颖，通俗易懂，具有较高的实用价值，可供电信、信息、航天及家电等领域从事高频开关电源设计和应用的工程技术人员阅读，也可供高等院校相关专业的师生参考。
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authors : '朱金生\\n凌云'《高频开关电源设计与应用实例》
《高频开关电源设计与应用实例》以高频开关电源应用为主线，在简要介绍国内外技术发展趋势的基础上，重点讲述了高频开关电源中的电子元器件、基本电路结构、开关电源控制技术、功率因数校正电路、软开关控制电路、电荷泵、开关电源可靠性设计等内容。为了便于读者理解和掌握，书中还介绍了许多新型开关电源集成电路的功能特点和应用方法，给出了典型实用电路。
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高频开关电源的特点及在电力系统的应用
    摘要： 高频开关电源具有体积小、重量轻、平安靠得住、自动化水平及综合效率高、噪音低等特点，今朝，电力系统已慢慢采用这类电源系统。关头词： 高频开关电源； 特点； 运用
Characteristics of High-Frequency Switch Power and Its Application to Electric Power System
LIN Xiao-dong(Shantou Electric Power Bureau,Shantou 515041,China)
Abstract： High-frequency switch power has the characteristics of high softy,reliability and automation,small size,light weight,high integrated efficiency and low noise.At present,this type of DC power supply has been adopted in electric power system.Keywords： high-fr application
在电力系统中，直流电源作为继电庇护、自动装配、控制操作回路、灯光音响旌旗灯号及事故照明等电源之用，是发电厂和变电站比力重要的装备。因直流电源故障而引发的事故时有发生，所以，对直流电源的靠得住性、稳定性具有很高要求。传统的直流电源大都采用可控硅整流型。近几年来，许多直流电源厂家推出智能化的高频开关电源，这类电源系统具有许多优点：平安、靠得住、自动化水平高、具有更小的体积和重量、综合效率高和噪音低等，顺应电网成长的需要，值得推行使用。 今朝，我国电力系统采用的直流电源也正由传统的相控电源慢慢向模块化的高频开关电源转变。高频开关电源整流器的工作原理：交流电源接进整流模块，经滤波及三相全波整流器后酿成直流，再接进高频逆变回路，将直流转换为高频交流，最后经高频、整流桥、滤波器后输出平稳直流。这类高频开关电源主要由高频开关充电模块、集中监控器和组等组成，其中充电模块和集中监控用具有内置微处置器，智能化水平高。高频开关电源系统正常运行时，充机电的输出与组并联运行，给经常性负荷供电，同时对蓄电池进行浮充电，以弥补蓄电池的自放电。当交流电源输进中断后，由蓄电池组给负荷供电，以保证对负荷接连不中断供电，当交流电源恢复正常后，系统自动对蓄电池进行均充电，对蓄电池年夜量放电落后行电能的快速弥补。 智能型高频开关电源与传统的相控电源比力，主要技术指标均优于部标1～2个品级以上，具有以下特点。 (1) 相控电源硅整流器采用1+1主从备份方式，而高频开关电源采用N+1模块冗余并联组合方式供电，即若是N个模块的输出电流能知足充电电流需要，则采用N+1模块平均分配，是以，可提高系统运行靠得住性。个体模块故障时，可带电更换，不影响系统的正常运行，扩容维护利便。 (2) 可控硅整流器运行于浮充电方式时，直流输出的纹波系数较年夜，曾发生中央旌旗灯号装配误动作和高频继电庇护误发旌旗灯号等事故，按部颁要求纹波系数不年夜于2%。另外，可控硅整流器与蓄电池并联运行，纹波系数较年夜时，若浮充电压波动或偏低会泛起蓄电池脉动充电放电现象，对蓄电池晦气。高频开关电源的充电装配采用多个智能化模块并联组合供电，使得供电质量和技术参数较着提高。模块采用准谐振技术(或脉宽调制技术)和电流电压双环控制技术，提高开关工作频率，开通消耗小，输出电压的纹波系数很小，一般≤±0.1%额定电压，进而可避免蓄电池脉动充电放电，延长蓄电池的使用寿命，靠得住性更高。 (3) 高频开关电源整流模块具有内置微处置器，是提高装备经管水平的根蒂根基，在知足直流系统故障旌旗灯号应尽量完善的条件下，使接线简单，安装调试快捷。除能在面板上直接显示输出电流和电压及模块的各类运行状态外，还能经由过程监控模块与电力系统的自动化网或变电工区直流班监控系统通讯，进行远程监视和对模块各项操作，实现四远功能。传统的直流电源一般在屏柜上装设电流、电压表和其它专用装配对装备进行监视，且这些丈量值不能经通讯口实现远程监视(微机型除外)。即使有远测，也是采用直流采样方式，采样点不多，对反映各类运行状态的旌旗灯号也以接点方式接至光字牌或远信屏，是以，接线繁琐，自动化水平低，实现远控和远调功能的难度较年夜。 (4) 按部颁要求，充电时稳流精度误差≤±5%，浮充电时稳压精度误差≤±2%。而高频开关电源稳压、稳流精度更高，其误差一般≤±0.5%，可避免对蓄电池过充、欠充，保证蓄电池运行在最好状态。阀控式电池容量年夜、维护量小、放电倍率低，适用于年夜容量的直流电源。从原理性能看，高频开关模块适合与阀控式电池配套使用。 (5) 高频开关电源整流模块具有并联运行方式下自动均流功能。同时，设有过流、过压及瞬时短路庇护，平安靠得住的防雷措施，能有用地承受输出短路冲击。另外，接纳多重有用措施，避免高频电源及谐波对交流电网侧的干扰。 (6) 高频开关电源综合转换效率高，大都厂家的转换效率到达90%以上，而相控电源转换效率一般只有60%～80%。 由于这类电源系统装设有微机型集中监控器，可以支持多种通讯协议，与调剂中心或变电工区的直流班监控系统通讯，对直流系统进行四远监控，主要功能为： (1) 经由过程MODEM和电话网与监控中心通讯，从通讯口读取高频开关电源的信息； (2) 丈量模块的输出电流和电压、直流母线电流和电压、电源的输出电流和电压、电池充放电电流和电压等； (3) 控制电源的输出电流和稳流，控制电源的开关机等； (4) 控制高频开关电源实现对蓄电池浮充、均充方式的自动转换； (5) 控制硅链的自动或手动投切，保证控制母线的稳压精度，进而保证微机和晶体管庇护用电的靠得住性，避免造成庇护误动； (6) 调理充电限流值和总输出电流稳流值； (7) 具有当地和远程控制方式，采用密码允许或制止方式操作，以增强系统运行靠得住性。 同时，这类系统装设有专用微机尽缘监察装配，能实时显示母线电压和正、负母线对地尽缘电阻的年夜小及发出异常报警，对各回馈线的尽缘情况进行巡检，指示具体发生故障的回路，这类选线功能为查找直流接地带来极年夜利便。 今朝，我国正年夜力实施变电站的无人值班经管，是以，对装备的选择将会朝着小型化、无油化、少维护或免维护及自动化水平高的标的目的成长。高频开关直流电源正能顺应这类要求，经过这几年的运行考验，这类产物的性能已慢慢成熟、稳定。凭着优越的技术性能和优秀的价格性能比，高频开关电源将成为直流电源更新换代的首选产物。
作者简介：林晓东(1969-)，女，工程师，从事电气二次及变电站自动化系统设计。
作者单元：(汕头电力工业局，广东 汕头 515041)
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类型：非专利
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所在地：安徽合肥
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我所在高频开关电源的应用研究方面主要是针对用户的实际需要，从可靠性出发，在满足性能指标前提下，采用比较成熟的主电路拓扑结构和控制线路实现电源的设计和实验要求。在已研发的高频开关电源相关应用项目上，对于中大功率电源，其主电路一般采用桥式或半桥式逆变电路，对小功率开关电源，一般采用单端反激式或正激式开关变换电路，系统针对不同的电压和电流等级设计要求选择功率开关器件，常用的是IGBT和功率MOS管。
对于桥式逆变电路的控制采用过移相谐振软开关控制技术，大功率(1KW－10KW)高频开关其效率一般在90%以上，小功率（200W-500W）开关电源效率一般在85%以上，以下为曾经研发过的相关高频开关电源项目：
1． 315A高频逆变电焊机。
2． 电力直流屏高频开关电源蓄电池充电器。功率为（2KW－5KW），输入电压为三相380V/50HZ，输出电压等级220VDC。
3． 3KW-10KW电流电压可控式高频直流开关电源，电压范围在（100V－600V）。该电源用于太阳电池阵列的伏安特性模拟，其电压电流的指令受上位计算机的运算控制，以满足实验需要。
4． 200W-600W高频变换工频方波输出逆变电源。直流输入电压为12V、24V、36V、48V，交流输出波形为方波，有效值为220V，频率为50HZ。主要应用领域为光伏发电应用系统的户用逆变电源，其特点是重量轻、效率高。
5． 高压钠灯电子镇流器。主要特点是节能、延长使用寿命和适应电压范围宽，并可消除熄弧现象。
技术的应用领域前景分析：
随着高新技术的发展，应用领域十分宽广。
效益分析：
本发明具有明显的社会效应和很大的经济效益。
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预期收益法&&&&&重置成本法
1、预期收益是指如果没有意外事件发生时根据已知信息所预测能得到的收益,利用其评估技术的方法即是预期收益法。
2、重置成本法,就是在现实条件下重新研发一个全新的可替代被评估技术,所需的全部成本乘以成新率的结果,以其作为被评估技术现实价值的一种评估方法。
