摘要:從工作原理、技術(shù)性能、供電可靠性、對蓄電池壽命的影響及效益等五方面對高頻開關(guān)電源系統(tǒng)和晶閘管相控電源系統(tǒng)進行了比較,使讀者對高頻開關(guān)電源系統(tǒng)有進一步的認識和了解。
關(guān)鍵詞:高頻開關(guān)電源;晶閘管相控電源;性能比較
1 引言
眾所周知,用于變電站和發(fā)電廠的直流電源系統(tǒng),作為斷路器合閘電源、繼電器保護裝置電源和操作電源,要求其可靠性高,性能穩(wěn)定。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,對供電質(zhì)量的要求越來越高,為保證電網(wǎng)的安全、可靠、經(jīng)濟運行,實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化,對直流電源系統(tǒng)提出了更高的要求。為了更好地選用和用好電力系統(tǒng)中的直流操作電源系統(tǒng),現(xiàn)將晶閘管相控電源直流系統(tǒng)與高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)作一比較。
2 工作原理比較
相控電源是指采用晶閘管作為整流器件的電源系統(tǒng),其原理是交流輸入電壓經(jīng)工頻變壓器降壓,然后采用晶閘管進行整流。并通過移相控制以保持輸出電壓的穩(wěn)定。
高頻開關(guān)電源先將輸入的工頻交流電經(jīng)整流濾波后得到直流電壓,再通過功率變換器變換成高頻脈沖電壓,經(jīng)高頻變壓器和整流濾波電路最后轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流輸出電壓。因其采用脈沖寬度調(diào)制(PWM)電路來控制大功率開關(guān)器件(功率晶體管、MOS管、IGBT等)的導(dǎo)通和截止時間,故可以得到很高的穩(wěn)壓和穩(wěn)流精度及很短的動態(tài)響應(yīng)時間。高頻開關(guān)電源內(nèi)部還應(yīng)用了軟開關(guān)技術(shù)和無源功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù),所以開機浪涌基本消除,功率因數(shù)大幅提高,是晶閘管、磁飽和類直流電源系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
3 技術(shù)性能比較
高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)與晶閘管直流系統(tǒng)的技術(shù)性能對照如表1所列。
表1 兩種電源系統(tǒng)的技術(shù)性能對照表
技術(shù)性能高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)晶閘管直流系統(tǒng)
穩(wěn)壓精度≤±0.5%≤±1%
穩(wěn)流精度≤±0.5%≤±2%
紋波系數(shù)≤0.05%≤2%
效率≥94%≤75%
功率因數(shù)≥0.9≤0.7
動態(tài)響應(yīng)好較差
可靠性高低
噪音低高
開機浪涌無有
微機監(jiān)控智能電池管理、“四遙”功能無
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模塊化結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)柜結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)通信接口RS232、RS485無
4 供電可靠性比較
1)晶閘管相控電源采用硅堆調(diào)壓,響應(yīng)速度慢,反應(yīng)時間為幾十ms,輸入電壓突變時在輸出端會產(chǎn)生沖擊,容易燒壞二次設(shè)備。高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)采用無級調(diào)壓方式,響應(yīng)速度快,輸入電壓突變時,模塊在200μs內(nèi)調(diào)整完成,過沖小于5%。
2)晶閘管相控電源采用硅堆調(diào)壓,一般6~10V為一級降壓,因而輸出最少有3~5V的誤差。而高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)采用無級調(diào)壓方式,輸出電壓穩(wěn)定,輸出精度高;降壓范圍大,輸入電壓可到320V,可降壓100V;當輸入電壓低到180V仍能夠輸出穩(wěn)定的220V。
3)晶閘管相控充電裝置發(fā)生故障時,必須將整臺充電裝置退出運行,然后進行維護和檢修,降低了系統(tǒng)的可靠性。高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)由于采用模塊化結(jié)構(gòu)和N+1備份方式,使系統(tǒng)的可靠性得到大大提高,并為系統(tǒng)擴容提供了極大方便。當運行的電源系統(tǒng)中某一整流模塊出現(xiàn)故障時,該模塊自動退出,其它模塊繼續(xù)均衡工作,對系統(tǒng)供電不產(chǎn)生影響,且模塊可以帶電插拔。當用戶需要擴展電源系統(tǒng)容量時,只需增加整流模塊即可以實現(xiàn)。
4)高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)能夠滿足更多變化的系統(tǒng)運行方式,徹底解決了人們長期以來對直流系統(tǒng)的種種顧慮。