新型电源技术论文

随着消费水平的提高，对于应用广泛的交通工具—轿车的性能也提出了更高的要求。西方汽车制造商为了使自己的汽车更受消费者青睐，纷纷利用尖端电子技术提高汽车的动力性、安全性、舒适性和经济性。在以节能、环保和安全为中心的现代汽车中，电气设备越来越多，电气负荷越来越大，这就要求汽车电源提供更高的电能，传统的14V电压供电源系统已经捉襟见肘，为此，一种新型42V电源供电系统即将在汽车上应用。42V电源系统能提供8Kw的动力，对汽车电器提供了较大的发展空间。 ��一、汽车新型电源的应用是大势所趋 ��在汽车技术高度发展的今天，汽车电器的容量大幅度增长。近几年来，由于纯电池电动汽车商品化困难重重，电池混合动力汽车作为清洁汽车应运而生。同时，汽车智能化程度的不断提高，新的电气装置在汽车上被不断广泛采用，如各种电控系统(电控喷射、废气再循环电控、增压电控等)、巡航控制、陆地导航、气候即时控制、车载计算机网络等，使汽车电子附件所占的比例大幅提高。这些装置的执行器通常要求较大的功率，相应的耗电量也大大增加，如何提供足够的电力，保证所有电器系统可靠的工作，已成为现代汽车发展的瓶颈。 ��随着人们对汽车乘坐舒适性、燃油经济性、排放环保性要求的日益提高，汽车上的新装置、新技术不断增多，能耗量不断增加。由于电能具有传输简便、转换容易、控制灵活等一系列优点，采用电磁或电动执行器取代液压传动和气压传动执行器已成为一种趋势。一些带电的机械装置逐步转变为带机械的电子装置，大大增加了电气系统的负荷。在以节能、环保和安全为中心的现代汽车中，电气设备越来越多，电气负荷越来越大，这就要求汽车电源提供更高的电能，传统的14V电压供电源系统已经捉襟见肘，为此，一种新型42V电源供电源系统即将在汽车上应用。����42V电源系统能提供8KW的动力，对汽车电器提供了较大的发展。采用42V电源的最重要的意义还在于使产品设计人员从过去许多局限性中解脱出来，为汽车技术的发展提供了充分的想象空间。 ��20世纪80年代国内轿车的发电机功率一般是500W以下，现在轿车发电机功率达到1000W的很普遍；那时不少轿车还没有空调装置，现在没有空调的轿车反而令人奇怪；以前的轿车驾驶座椅是人工调整，现在多是电动调整；以前的轿车门窗多是手摇开闭的，现在流行电控开闭，等等。过去是高级汽车才有的东西，今天已是现代轿车的一般配置。由于车上自动控制所必需的微型电机数目会不断增加，导致汽车越先进，消耗的申能就会导致汽车越先进，消耗的电能就会越大。如果不改变现行的电压标准，功率增大必然导致电流增大，电流增大必然要加大导线的截面积，换句话说就是要加粗导线，发展下去车上的主线束将粗如手臂，电器件的体积会变大，汽车重量会增加，油耗会增大，有限空间被占用。在现有电气系统的额定电压下，要输出上述大功率，必须大大增加交流发电机输出电流。低电压、大电流输出会降低爪极式交流发电机的效率，并且为了降低线路上的电阻热损耗，导线的截面积将增加几倍，这不仅增加了整车装备的质量，而且对发动机舱和车厢的空间布置带来很多问题。可见现有的14V供电源系统难以满足要求，惟一可行的办法是提高交流发电机电压以增大其输出功率。根据现有的研发技术和生产工艺，在交流发电机额定电压为14V时，其输出功率可达2KW；当额定电压为28V（14×2）时，输出功率可达4KW左右；当额定电压增加为42V(14×3)时，其输出功率可增大至6KW，甚至更高。 ��二、采用42V汽车电源系统的优势 ��1、提高发动机效率。采用42V电源后，可以把发动机驱动的附件从发动机中分离出来，由电动机直接驱动，从而进一步减少发动机的部件数量，降低发动机的自重并提高效率，这样可避免附件的空转，提高能源利用效率。 ��2、减小线束直径。实施42V电压标准后，从理论上讲，电压提高3倍，则线束的直径可降低为原来的60%(而在实践中，考虑到生产小规格线束的工艺性及产品的可靠性，电线不可能太细，因而包括绝缘材料和连接器在内的车用线束在质量和体积上实际上只能减小25%)，可降低成本，方便安装，并可采用较小的车身钻孔，增加汽车行驶平顺性。同时，晶体管电路可以实现具有智能特点的故障自诊断功能和电路保护功能，从而可取消传统的保险丝，使连接器更小、更轻，从而可取消传统的保险丝，使连接器更小、更轻，汽车上的开关将像计算机的键盘一样。 ��3、电动机和电磁阀重且大大降低。42V电压系统所带来的最大益处是减小了电动机和电磁阀重量。BOSCH公司的专家认为，采用42V电压标准可使新的电动机和电磁阀重量减轻20%，较简单电磁阀的体积和重量都随着电压的增加而成比例减小，较小的电动机则意味着更薄的车门，更宽敞的乘坐空间，甚至增大座椅下的贮存空间。 ��4、有利于汽车微型化。现代轿车为了实现各种功能，运用了许多电器装置，占用了很大的空间，使车内可用的空间减小。在采用42V电源后，在相同功率下提高了电压值，可减少电器装置的体积、质量和损耗，有利于控制装线圈等。 ��5、解放设计思路。现在汽车上的电器装置愈来愈多，通过采用电动转向系统、电动制动系统、自动导航系统、电动离合器系统和自动娱乐系统等，提高了控制精度，改善了整车的安全性，带来更好的驾驶舒适性和更好的燃油经济性，同时也提高了汽车的可靠性。由于功率与电压的平方成正比，42V电源技术使这些高新技术在汽车上广泛应用成为可能。对于水泵和油泵并说，可将其改为电力驱动，消除了对发动机的低速拖动扭矩，达到减少燃料消耗的目的，同时也减少了又发动机空间的需求。对于电加热式三效催化转化器可以在原基础上提高加热功率，进一步降低冷气的排放。可以在原基础上提高加热功率，进一步降低冷气的排放。 ��6、为发展混合动力汽车创造条件。42V电源的采用可以大大提高汽车电源系统的容量，为发展混合动力汽车创造条件。这必将推动混合动力汽车的发展，尤其是对适合城市应用的振合动力汽车的开发具有决定性的影响。在城市交通拥挤的情况下，怠速和超低速行驶，大约占汽车总行驶时间的20%-30%，不但浪费了大量的能源，不但汽车排放的有害物是正常工况下的几十倍。如果采用42V电源系统，可以实现在低速时由电源直接驱动电动机作为汽车的动力源，在交通管制路口等待信号时可方便地切断电源，减少怠速时间，大大降低了城市的环境污染。关键技术是要开发能完成这些功能的电机及相关部件，使之既能起动发动机，又能取代发动机作为动力源，在发动机工作时，还可作为动力源，在发动机工作时还可带动发电机对电源充电。 ��另外，采用42v电源在技术上还有一些其他的优点，例如对同样功率的电器与14V电源相比电流大为降低，从而减少了功率损耗，减少了导体的截面，节约了材料等。同时42V电源系统还可以为其他需要大电流的设备供电，如尾气后处理装置的加热以及为车辆其他舒适性设备供电。 ��以上技术措施，不仅不增加汽车的成本，而且可以使汽车能源利用率提高10%以上，同时大大减少汽车的排气污染。 ��三、42V汽车电源系统的发展走向 ��报载欧美的汽车制造商与零部件供应商已达成协议，将汽车的供电源系统电压标准由12V提高到42V，不久将开始执行。汽车上采用12V电压已有30年历史，当对改善启动性能，提高电器件效率起了一定作用。但目前己不适应技术发展的需要，从理论上讲电压提高3倍，电流就可减少2/3，因而可以大大减少电缆、电动机、线圈等尺寸及质量。特别是可使一些新技术如电子控制电动气阀机构、飞轮内装启动机发电机一体式结构，以及电子控制电动制动器、转向系统的应用成为可能。同时，可以减轻汽车质量并提高效率。但提高电压对采用灯丝型灯光系统有不利影响。因此有可能在开始阶段，仍保持与42V同存一个时期。 ��为了解决日益增长的汽车电力供需之间的矛盾，美国通用公司已经研制一种适用于42V的汽车用电源系统，电动汽车EV将首先试行使用这套系统，成为首辆使用42V的汽车。据悉欧洲汽车公司将率先使用42V电源标准，据预测，42V汽车2002年达到万辆，2010年将达到1289万辆。预计实施将从易到难，从小到大铺开，也就是先双电压方案后单电压方案，先豪华汽车后普通汽车，逐步实施，全面实施单电压方案过程约10年。 ��汽车电源系统的由12V(HV)电源向42V电源发展已是必然趋势，这也像20世纪50年代时，将6V电源升至现行的12V(14V)电源一样不可阻挡。作为过渡阶段，会存在14V/42V双电压系统。双电压电源系统机构可能从2005或2006年起出现在欧洲顶级车型内。大约在相同的时间，美国的一些轻型载货车也可能会装备这些机构。而到2008年大约会有130万辆欧洲车辆采用42V电源系统技术。 ��14/42V及42v电气系统已得到国际汽车工业界的广泛认可，因此，可以相信这一新的汽车电气系统进入实用化的时间已为期不远。由于该电气系统的固有特点，以功率半导体元器件同微电子器件相结合的控制装置，将在新的电气系统中获得大量应用，这将对传统的汽车电器带来较大的冲击，并对汽车电子、电器零部件的产业结构产生深远影响。目前，我国相关行业已对新的汽车电气系统给予了应有的关注，这一汽车新技术正进入研究起步阶段。 ��总之，汽车材料技术的发展必须适应新一代汽车产品发展的要求。汽车产品设计者、材料工作者必须予以了解和研究,促进产品开发与应用。

[电子机械论文] 电力电子技术论文现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具 体应用。 当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经 济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。 模块化 模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、 机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量, 在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求, 而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。 数字化 在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC) 问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。 绿色化 电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电, 这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。 现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。 总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。

通信电源技术是保证通信系统正常运行的重要条件。我整理了通信电源技术论文，欢迎阅读!

通信电源技术探讨

摘 要 通信电源由直流供电系统，交流供电系统，接地系统，监控系统，防雷系统组成。电源的安全、可靠、是保证通信系统正常运行的重要条件。蓄电池组，高频开关电源，UPS是通信电源的重要组成部分。

关键词 蓄电池组;高频开关电源;UPS

中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1671-7597(2013)18-0035-02

1 蓄电池组

蓄电池的结构及工作原理

蓄电池通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。它的工作原理是：充电时利用外部的电能，使内部活性物质再生，把电能存储为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出。

蓄电池的充电

蓄电池充电时，负极会析出氢气，正极会析出氧气。析出的氧气到达负极，与负极起下述反应。正极析氧，在正极充电量达到70%时就开始了。

充电过程2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

蓄电池的放电

蓄电池作为应急备用能源，其价值和性能是通过放电来实现的，蓄电池放电过程中的化学反应：

放电过程Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

蓄电池的维护

在维修过程中，应经常检查蓄电池的外观，极柱。若发现电池槽，盖发生破裂，以及结合部渗漏电解液，极柱周围出现爬酸现象要及时更换电池。2 V蓄电池在投入运行后的前五年，12 V蓄电池在投入运行后的前两年，每年应以实际负载进行一次核对性放电试验，放出标称容量的30%-40%。2 V蓄电池在投入运行后的第六年起，12 V蓄电池在投入运行后的第三年起，每年应进行一次容量试验。

2 高频开关电源

开关整流器监控单元的原理

开关整流器监控单元的单片机电路对电源参数进行实时采集。缺相检测和网压检测电路对三相交流输入进行缺相检测和电网电压检测，检测到的缺相信号和电网电压信号送给单片机电路进行处理。单片机接受键盘指令，采用LCD显示电源实时数据和控制菜单。辅助电源提供开关整流器内部控制电路所需要的各种电源。温度检测电路检测主散热器温度，送给单片机系统。单片机系统根据主散热器温度，通过风扇控制电路控制风扇的工作状态。

负荷均分的概念

一套高频开关电源系统至少需要两个高频开关电源模块并联工作，大的系统甚至需要多达数十个电源模块并联工作，这就要求并联工作的电源模块能够共同平均分担负载电流，即均分负载电流。目前高频开关电源均采用PWM型均流方式，是一种数字式调整均流方式，具有均流精度高，动态响应特性好，抗干扰性较好，模块控制数多的优点。

负荷均分的原理

US为系统取样电压，Ur为系统基准电压，两者比较后产生误差电压UD，UD与三角波比较产生一个脉宽调制方波信号，其波宽受UD大小控制。这个方波信号送至每个整流模块，通过模块内光耦，隔离，整形，放大后与模块电流比较。这个比较信号再与模块内的预先设定参考电压值相叠加，调整模块的输出电流，改变模块的输出电压，使每个模块的输出电流相等。

3 UPS电源

不间断供电电源系统(UPS)是能够持续稳定不间断向负载供电的一类重要电源设备。从广义上说UPS包括交流不间断电源系统和直流不间断电源系统。长期以来，已习惯于把交流不间断电源系统称为UPS。

UPS原理

交流市电电源输入由整流器转换为直流电源。逆变器将此直流电源或来自电池的直流电源转换为交流电提供给负载。市电中断时，由电池通过逆变器给负载提供后备电源。市电电源还可通过静态旁路向负载供电。需要对UPS维修保养时，可将负载切换到维修旁路供电，负载电源不中断。

UPS幷机系统特点

并联UPS软件和硬件与单机模式完全一致。幷机系统的配置可通过参数设置软件实现。幷机系统各单机的参数设置要求一致。幷机控制电缆形成闭环连接，为系统提供可靠性和冗余。双母线控制电缆连接在两个母线的任两个UPS单机之间。智能幷机逻辑为用户提供最大灵活性。例如，可按任意顺序关闭或启动幷机系统中的各单机。可实现正常模式和旁路模式之间的无缝切换，并且可以自动恢复。即过载消除后，系统会自动恢复到原来的运行模式。可以通过各单机的LCD查询幷机系统的总负载量。

UPS单机并联的要求

多个单机并联组成的UPS系统相当于一个大的UPS系统。但是具有更高的系统可靠性。为了保证各单机使用度相同并符合相关配线规定，应满足以下要求。

1)所有单机必须容量相同并且并接到相同的旁路电源。

2)旁路电源和整流输入电源必须接到相同的中线输入端子。

3)如安装漏电检测仪器(RCD)，必须正确设置并且安装在共同的中线输入端子前。或者该器件必须监控系统的保护地电流。

4)所有的UPS单机的输出连接到共同的输出母线上。

UPS特殊工作模式

旁路模式

正常模式下，如遇逆变器故障，逆变器过载或手动关闭逆变器，静态开关将负载从逆变器侧切换到旁路电源侧。如此时逆变器相位与旁路相位不同步，静态开关将负载从逆变器输出切换到旁路电源输出，但会出现负载电源短时中断。该功能可避免不同步交流电源的并联引起大环流。负载电源中断时间可设置，通常小于3/4周期。例如：频率50 Hz时，中断时间小于15 ms：频率60 Hz时，中断时间小于 ms。

并联冗余模式

为提高系统容量或可靠性，或既提高系统容量又提高可靠性，可将数个UPS单机设置为直接并联，由各UPS单机内的幷机控制逻辑保证所有单机自动均分负载。幷机系统最多可由4个单机并联组成。

频率变换器模式

UPS可设置为频率变换器模式。提供50 Hz或60 Hz的稳定输出频率。输入频率范围40 Hz-70 Hz。该模式下，静态旁路无效，电池为可选。根据是否需要以电池模式运行来确定是否选用电池。

自动开机模式

UPS提供自动开机功能，即市电停电时间过长，电池放电至终止电压导致逆变器关机后，如市电恢复，经过延时后，UPS会自动开机。该功能及自动开机延时的时间可由调试工程师设置。

电池模式

由电池经过电池升压电路通过逆变器给负载提供后备电源的运行模式为电池模式。市电停电时，系统自动转入电池模式运行。负载电源不中断。此后市电恢复时，系统又自动切换回正常模式，无需任何人工干预，并且负载电源不中断。

UPS高级功能

UPS提供电池维护测试功能。电池定期自动放电，每次放电量为电池额定容量的20%，实际负载必须超过UPS标称容量的20%。如果低于20%，则无法执行自动放电维护。自动放电间隔时间30天-360天可以自行设置。电池自检可禁止。

在线式UPS中，无论市电是否正常，都由逆变器供电，所以市电故障瞬间，UPS的输出不会间断。另外由于在线式UPS加有输入EMC滤波器和输出滤波器，所以来自电网的干扰能得到很大的衰减。

参考文献

[1]孙法文.浅谈化工生产供电系统UPS的选配[J].中氮肥，2005.

[2]金灵伟.基于DPS的串并联在线补偿式UPS的设计研究[D].湖南大学，2004.

[3]曾建华.阀控式密封铅酸蓄电池最佳性能的实现[J].蓄电池，2006.

[4]刘南平.通信电源[M].西安电子科技大学出版社，2005.

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