Emerson艾默生電源充電監控模塊

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最后更新：	2015-09-08 06:31:22
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前級三相無源PFC電路由輸入EMI和三相無源PFC組成，用以實現交流輸入的整流濾波和輸入電流的校正，使輸入電路的功率因素大于0.94，以滿足DL/T781-2001中三相諧波標準和GB/T 17794.2.2-2003中相關EMI、EMC標準。后級的DC/DC變換器由PWM發生器控制前級PFC輸出的DC電壓、經過高頻變壓器輸出后再整流濾波輸出DC電壓等電路組成，用以實現將前級整流電壓轉換成電力操作系統要求的穩定的直流電壓輸出。輔助電源在輸入三相無源PFC之后，DC/DC變換器之前，利用三相無源PFC的直流輸出，產生控制電路所需的各路電源。輸入檢測電路實現輸入過欠壓、缺相等檢測。DC/DC的檢測保護電路包括輸出電壓電流的檢測，散熱器溫度的檢測等，所有這些信號用以DC/DC的控制和保護。

前級三相無源PFC電路由輸入EMI和三相無源PFC組成，用以實現交流輸入的整流濾波和輸入電流的校正，使輸入電路的功率因素大于0.94，以滿足DL/T781-2001中三相諧波標準和GB/T 17794.2.2-2003中相關EMI、EMC標準。后級的DC/DC變換器由PWM發生器控制前級PFC輸出的DC電壓、經過高頻變壓器輸出后再整流濾波輸出DC電壓等電路組成，用以實現將前級整流電壓轉換成電力操作系統要求的穩定的直流電壓輸出。輔助電源在輸入三相無源PFC之后，DC/DC變換器之前，利用三相無源PFC的直流輸出，產生控制電路所需的各路電源。輸入檢測電路實現輸入過欠壓、缺相等檢測。DC/DC的檢測保護電路包括輸出電壓電流的檢測，散熱器溫度的檢測等，所有這些信號用以DC/DC的控制和保護。
DC/DC變換是將可變的直流電壓變換成固定的直流電壓，也稱為直流斬波。斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調制方式Ts不變，改變ton(通用)，二是頻率調制（
（1）Buck電路——降壓斬波器，其輸出平均電壓U0小于輸入電壓Ui，極性相同。
（2）Boost電路——升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于輸入電壓Ui，極性相同。
（3）Buck－Boost電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電感傳輸。
（4）Cuk電路——降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓U0大于或小于輸入電壓Ui，極性相反，電容傳輸。還有Sepic、Zeta電路。
上述為非隔離型DC-DC變換器電路，隔離型DC-DC變換器有正激電路、反激電路、半橋電路、全橋電路、推挽電路。
當今軟開關技術使得DC/DC發生了質的飛躍，美國VICOR公司設計制造的多種ECI軟開關DC/DC變換器，其最大輸出功率有300W、600W、800W等，相應的功率密度為(6.2、10、17)W/cm3，效率為（80～90）%。日本TDK-Lambda公司最新推出的一種采用軟開關技術的高頻開關電源模塊RM系列，其開關頻率為（200～300)kHz，功率密度已達到27W/cm3，采用同步整流器（MOSFET代替肖特基二極管），使整個電路效率提高到90%。
AC/DC變換是將交流變換為直流，其功率流向可以是雙向的，功率流由電源流向負載的稱為“整流”，功率流由負載返回電源的稱為“有源逆變”。AC/DC變換器輸入為50/60Hz的交流電，因必須經整流、濾波，因此體積相對較大的濾波電容器是必不可少的，同時因遇到安全標準（如UL、CCEE等）及EMC指令的限制（如IEC、、FCC、CSA），交流輸入側必須加EMC濾波及使用符合安全標準的元件，這樣就限制AC/DC電源體積的小型化，另外，由于內部的高頻、高壓、大電流開關動作，使得解決EMC電磁兼容問題難度加大，也就對內部高密度安裝電路設計提出了很高的要求，由于同樣的原因，高電壓、大電流開關使得電源工作損耗增大，限制了AC/DC變換器模塊化的進程，因此必須采用電源系統優化設計方法才能使其工作效率達到一定的滿意程度。

高速發展的計算機技術帶領人類進入了信息社會,同時也促進了電源模塊技術的迅速發展。八十年代,計算機全面采用了開關電源,率先完成計算機電源換代。接著開關電源技術相繼進入了電子、電器設備領域。
計算機技術的發展,提出綠色電腦和綠色電源模塊。綠色電腦泛指對環境無害的個人電腦和相關產品，綠色電源系指與綠色電腦相關的高效省電電源,根據美國環境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規定,桌上型個人電腦或相關的外圍設備,在睡眠狀態下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。
開關電源模塊
通信業的迅速發展極大的推動了通信電源的發展。高頻小型化的開關電源及其技術已成為現代通信供電系統的主流。在通信領域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網變換成標稱值為48V的直流電源。當前在程控交換機用的一次電源中,傳統的相控式穩壓電源己被高頻開關電源取代,高頻開關電源(也稱為開關型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關頻率一般控制在50-100kHz范圍內,實現高效率和小型化。近幾年,開關整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。
因通信設備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
變換器
DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術被廣泛應用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩、快速響應的性能,并同時收到節約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源), 同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術,開關頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規模集成電路的發展,要求電源模塊實現小型化,因此就要不斷提高開關頻率和采用新的電路拓撲結構,當前已有一些公司研制生產了采用零電流開關和零電壓開關技術的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
UPS
不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經逆變器變成交流,經轉換開關送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉換開關來實現。
現代UPS普遍了采用脈寬調制技術和功率M0SFET、IGBT等現代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術的引入,可以實現對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發展也很迅速,已經有0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等多種規格的產品。
自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術,將市電整流后逆變為3kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關電源技術迅速發展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關元件,將電源的開關頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術成功的應用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統的體積進一步減小。
國內對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經整流變為直流,采用全橋零電流開關串聯諧振逆變電路將直流電壓逆變為高頻電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。
濾波器
傳統的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現裝置網側功率因數惡化的現象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網側三次諧波含量可達(70~80)%,網側功率因數僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動態抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統LC濾波器的不足,是一種很有發展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關功率變換器和具體控制電路構成。與傳統開關電源的區別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流; (2)電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。
供電系統
分布式電源供電系統采用小功率模塊和大規模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產效率。
八十年代初期,對分布式高頻開關電源系統的研究基本集中在變換器并聯技術的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術的迅述發展，各種變換器拓撲結構相繼出現,結合大規模集成電路和功率元器件技術,使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關電源系統研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學界的研究熱點,論文數量逐年增加，應用領域不斷擴大。
分布供電方式具有節能、可靠、高效、經濟和維護方便等優點。已被大型計算機、通信設備、航空航天、工業控制等系統逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應加熱電源、電動機驅動電源等領域也有廣闊的應用前景。
高頻開關直流電源采用了全橋移相式脈寬調制軟開關控制技術，使得模塊效率進一步提高，諧波減小。高頻開關直流電源模塊采用三相三線380VAC平衡輸入，無相序要求，無中線電流損耗，在交流輸入端，采用先進的尖峰抑制器件及EMI濾波電路。高頻開關直流電源由全橋整流電路將三相交流電整流為直流，經無源功率因數校正（PFC）后，再由DC/DC高頻變換電路把所得的直流電逆變成穩定可控的直流電輸出。高頻開關直流電源脈寬調制電路（PWM）及軟開關諧振回路根據電網和負載的變化，自動調節高頻開關的脈沖寬度和移相角，使輸出電壓電流在任何允許的情況下都能保持穩定。電力高頻開關電源既可單機工作完成各種基本功能，又可并聯組合工作，并具有良好的并機均流效果。高頻開關直流電源通過與微機連接，可實現"遙測、遙信、遙控、遙調"四遙功能。高頻開關直流電源具備完善的保護功能，保證模塊或模塊組獨立運行和微機監控下系統的安全、穩定。高頻開關直流電源模塊采用總線采樣主、從均流控制方式。在并機運行時，高頻開關直流電源模塊組中能自動選出一臺主模塊，將分流器采集到的電流、電壓等外部參數進行處理，集中控制每一臺模塊的輸出電壓、電流。從而，即使在小電流時，也能得到較好的均流效果。

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