电源的发展论文

开关电源的工作过程相当容易理解，在线性电源中，让功率晶体管工作在线性模式，与线性电源不同的是，PWM开关电源是让功率晶体管工作在导通和关断的状态，在这两种状态中，加在功率晶体管上的伏-安乘积是很小的（在导通时，电压低，电流大；关断时，电压高，电流小）/功率器件上的伏安乘积就是功率半导体器件上所产生的损耗。 与线性电源相比，PWM开关电源更为有效的工作过程是通过“斩波”，即把输入的直流电压斩成幅值等于输入电压幅值的脉冲电压来实现的。脉冲的占空比由开关电源的控制器来调节。一旦输入电压被斩成交流方波，其幅值就可以通过变压器来升高或降低。通过增加变压器的二次绕组数就可以增加输出的电压组数。最后这些交流波形经过整流滤波后就得到直流输出电压。 控制器的主要目的是保持输出电压稳定，其工作过程与线性形式的控制器很类似。也就是说控制器的功能块、电压参考和误差放大器，可以设计成与线性调节器相同。他们的不同之处在于，误差放大器的输出（误差电压）在驱动功率管之前要经过一个电压/脉冲宽度转换单元。 开关电源有两种主要的工作方式：正激式变换和升压式变换。尽管它们各部分的布置差别很小，但是工作过程相差很大，在特定的应用场合下各有优点。1955年美国罗耶（)发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛（Jen Sen)发明了自激式推挽双变压器，1964年美国 开关电源科学家们提出取消工频变压器的串联开关电源的设想，这对电源向体积和重量的下降获得了一条根本的途径。到了1969年由于大功率硅晶体管的耐压提高，二极管反向恢复时间的缩短等元器件改善，终于做成了25千赫的开关电源。 目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于以电子计算机为主导的各种终端设备、通信设备等几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。目前市场上出售的开关电源中采用双极性晶体管制成的100kHz、用MOS－FET制成的500kHz电源，虽已实用化，但其频率有待进一步提高。要提高开关频率，就要减少开关损耗，而要减少开关损耗，就需要有高速开关元器件。然而，开关速度提高后，会受电路中分布电感和电容或二极管中存储电荷的影响而产生浪涌或噪声。这样，不仅会影响周围电子设备，还会大大降低电源本身的可靠性。其中，为防止随开关启-闭所发生的电压浪涌，可采用R-C或L-C缓冲器，而对由二极管存储电荷所致的电流浪涌可采用非晶态等磁芯制成的磁缓冲器。不过，对1MHz以上的高频，要采用谐振电路，以使开关上的电压或通过开关的电流呈正弦波，这样既可减少开关损耗，同时也可控制浪涌的发生。这种开关方式称为谐振式开关。目前对这种开关电源的研究很活跃，因为采用这种方式不需要大幅度提高开关速度就可以在理论上把开关损耗降到零，而且噪声也小，可望成为开关电源高频化的一种主要方式。当前，世界上许多国家都在致力于数兆Hz的变换器的实用化研究。

弧焊电源发展e有前景么？

对闭环运行方式配电自动化系统的探讨【关键词】自动化系统【摘要】对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述�配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后 -对闭环运行方式配电自动化系统的探讨【关键词】自动化系统【摘要】对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0 概述� 配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后，配电网的布局得到了优化，但要进一步提高配电网的可靠性，还必须全面实现高水平的配电网自动化。� 实际上，近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上进行了配电网自动化的试点工作，也取得了一定的成绩。但由于几乎所有的系统都是开环运行模式[1]，故障恢复时间都在30�s以上甚至数分钟，不能满足对供电可靠性要求更高的用户，只能采取双回供电、自备发电、大容量UPS等高成本方式来弥补。在此背景下，笔者单位与有关电力企业合作，在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过2年多的运行证明，系统功能和指标达到了设计要求，大大提高了配电网运行的可靠性，具有开创性意义。�1 供电区域配电网概况及配网自动化规划功能和目标 该区共10�km2，区内110�kV变电站一座，目前投入�MVA变压器2台。110�kV进线2回内桥接线，分别引自上级500�kV变电站。出线为35�kV�10回、10�kV�14回，改造前为架空线路与电缆出线混合方式，中性点不接地；改造后全部以电缆排管方式引出，小电阻接地。二次设备原采用常规继电保护和远动，仅有遥测、遥信送往上级调度中心，通信通道为载波和扩频，备有商用电话。� 拟分二期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是：� （1）以全闭环运行方式实现区内配电网自动化。� （2）提高供电可靠性，达到“N-1”供电安全准则，供电可靠率。� （3）建立配电监控系统，提高供电质量，电压合格率98%。� （4）线路发生永久性故障时，能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电。� （5）实现对用户侧设备的远方监控、抄表等负荷管理功能。� （6）同时容纳开环运行的方式。本期配电自动化系统主要实现以下功能：� 1)SCADA功能包括数据采集及处理、人机联系和制表打印；� 2) 馈线自动化功能主要是故障识别、隔离和自动恢复供电；� 3) GIS地理信息系统功能；� 4) 包括远方自动抄表功能在内的负荷侧管理功能；� 5) 与变电站RTU和上级调度中心通信功能包括传送遥测、遥信和接收控调命令。对于电压无功控制，本系统只向变电站/上级调度中心传送电压运行值，不在本系统中进行调压操作，但提供接入用户侧调压装置的接口，也可传达并执行上级配电中心的调压指令，并保留功能上的扩充余地。�2 对原配电网改造的主要内容�2．1 变电站综合自动化改造� 由于该110�kV变电站原有保护远动均采用常规装置，不具备联网、与用户变电室通信等功能，故首先对变电站进行改造，全部采用微机型的远动和保护系统。改造后的系统具备完善的“四遥”功能和微机保护功能，并能与调度中心、上级配调中心、本级配调中心、客户端RTU/FTU等进行通信。�2．2 部分用户变电室改造� 由于该开发区配网自动化规划设计采用电缆环网方式，所涉及的用户变电室在改造后均以2回电缆出线，与上下家企业连成环网，出线均安装可以遥控的开关。� 在每个企业的降压变加装DEP-900型FTU，并以光纤为信道连成环。区内整个配电网采用手拉手环网方案，可以在线路故障时就近的断路器自动跳闸，动作时间短，不依赖主站，对系统无冲击，避免了开环系统需开关多次跳合判断故障而带来的弊端。�2．3 接地方式的改变及接地电阻值的选择� 改造后全部改为电缆出线，电容电流要比架空线路高得多，需将原小电流接地方式改为经小电阻接地的大电流接地方式。从单相接地故障的情况入手，尝试了多个中性点接地电阻值，对系统的稳态和瞬时二方面进行计算，并比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等，然后按照运行规程和继电保护等约束条件进行比较分析，综合计算考虑系统总电容电流、单相接地故障时的故障电流、工频过电压、继电保护配合及通信干扰限制等，将接地电阻阻值确定为5Ω[2]。�2．4 保护定值的调整� 系统接地方式改变及加装具备故障状态纵差保护功能的FTU后，对原110�kV变电站内的馈线、母线、主变压器、备自投各类保护定值均根据新的系统结构和运行方式进行了调整，上级500�kV变电站相应出线的保护定值也作了微调。�2．5 其他� 少数企业原采用架空线路，这次统一改为排管电缆。此外，在小区内敷设了多模光纤的环网信道，既为配网自动化提供高速可靠的数字信道，又为抄表、MIS系统联网、多媒体数据传输等预留了通信手段。� 由于FTU及开关操作都必须有可靠的不间断电源，以保证在配电网出现线路故障，导致保护动作、出线开关跳闸、故障电路全部停电或进行设备检修时，仍能提供FTU工作电源、通信电源和开关操作电源，故在各用户变配置了专用的小型220VDC高频开关式直流操作电源。�对闭环运行方式配电自动化系统的探讨【关键词】自动化系统【摘要】对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述�配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后 -对闭环运行方式配电自动化系统的探讨【关键词】自动化系统【摘要】对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0 概述� 配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后，配电网的布局得到了优化，但要进一步提高配电网的可靠性，还必须全面实现高水平的配电网自动化。� 实际上，近年来我国许多地区已经在不同层次、不同规模上进行了配电网自动化的试点工作，也取得了一定的成绩。但由于几乎所有的系统都是开环运行模式[1]，故障恢复时间都在30�s以上甚至数分钟，不能满足对供电可靠性要求更高的用户，只能采取双回供电、自备发电、大容量UPS等高成本方式来弥补。在此背景下，笔者单位与有关电力企业合作，在某国家级开发区配备了闭环运行方式的配网自动化系统。经过2年多的运行证明，系统功能和指标达到了设计要求，大大提高了配电网运行的可靠性，具有开创性意义。�1 供电区域配电网概况及配网自动化规划功能和目标 该区共10�km2，区内110�kV变电站一座，目前投入�MVA变压器2台。110�kV进线2回内桥接线，分别引自上级500�kV变电站。出线为35�kV�10回、10�kV�14回，改造前为架空线路与电缆出线混合方式，中性点不接地；改造后全部以电缆排管方式引出，小电阻接地。二次设备原采用常规继电保护和远动，仅有遥测、遥信送往上级调度中心，通信通道为载波和扩频，备有商用电话。� 拟分二期全面实现配电网自动化。本期规划主要目标是：� （1）以全闭环运行方式实现区内配电网自动化。� （2）提高供电可靠性，达到“N-1”供电安全准则，供电可靠率。� （3）建立配电监控系统，提高供电质量，电压合格率98%。� （4）线路发生永久性故障时，能自动进行故障识别、故障隔离和恢复供电。� （5）实现对用户侧设备的远方监控、抄表等负荷管理功能。� （6）同时容纳开环运行的方式。本期配电自动化系统主要实现以下功能：� 1)SCADA功能包括数据采集及处理、人机联系和制表打印；� 2) 馈线自动化功能主要是故障识别、隔离和自动恢复供电；� 3) GIS地理信息系统功能；� 4) 包括远方自动抄表功能在内的负荷侧管理功能；� 5) 与变电站RTU和上级调度中心通信功能包括传送遥测、遥信和接收控调命令。对于电压无功控制，本系统只向变电站/上级调度中心传送电压运行值，不在本系统中进行调压操作，但提供接入用户侧调压装置的接口，也可传达并执行上级配电中心的调压指令，并保留功能上的扩充余地。�2 对原配电网改造的主要内容�2．1 变电站综合自动化改造� 由于该110�kV变电站原有保护远动均采用常规装置，不具备联网、与用户变电室通信等功能，故首先对变电站进行改造，全部采用微机型的远动和保护系统。改造后的系统具备完善的“四遥”功能和微机保护功能，并能与调度中心、上级配调中心、本级配调中心、客户端RTU/FTU等进行通信。�2．2 部分用户变电室改造� 由于该开发区配网自动化规划设计采用电缆环网方式，所涉及的用户变电室在改造后均以2回电缆出线，与上下家企业连成环网，出线均安装可以遥控的开关。� 在每个企业的降压变加装DEP-900型FTU，并以光纤为信道连成环。区内整个配电网采用手拉手环网方案，可以在线路故障时就近的断路器自动跳闸，动作时间短，不依赖主站，对系统无冲击，避免了开环系统需开关多次跳合判断故障而带来的弊端。�2．3 接地方式的改变及接地电阻值的选择� 改造后全部改为电缆出线，电容电流要比架空线路高得多，需将原小电流接地方式改为经小电阻接地的大电流接地方式。从单相接地故障的情况入手，尝试了多个中性点接地电阻值，对系统的稳态和瞬时二方面进行计算，并比较随之改变的单相接地故障电流值、单相接地故障健全相电压值及弧光接地过电压值、铁磁谐振过电压值等，然后按照运行规程和继电保护等约束条件进行比较分析，综合计算考虑系统总电容电流、单相接地故障时的故障电流、工频过电压、继电保护配合及通信干扰限制等，将接地电阻阻值确定为5Ω[2]。�2．4 保护定值的调整� 系统接地方式改变及加装具备故障状态纵差保护功能的FTU后，对原110�kV变电站内的馈线、母线、主变压器、备自投各类保护定值均根据新的系统结构和运行方式进行了调整，上级500�kV变电站相应出线的保护定值也作了微调。�2．5 其他� 少数企业原采用架空线路，这次统一改为排管电缆。此外，在小区内敷设了多模光纤的环网信道，既为配网自动化提供高速可靠的数字信道，又为抄表、MIS系统联网、多媒体数据传输等预留了通信手段。� 由于FTU及开关操作都必须有可靠的不间断电源，以保证在配电网出现线路故障，导致保护动作、出线开关跳闸、故障电路全部停电或进行设备检修时，仍能提供FTU工作电源、通信电源和开关操作电源，故在各用户变配置了专用的小型220VDC高频开关式直流操作电源。�对闭环运行方式配电自动化系统的探讨【关键词】自动化系统【摘要】对闭环运行方式配电自动化系统的探讨0概述�配电作为电能发变送配中的最后一个环节，在电力生产中具有非常重要的作用。由于历史原因，过去未得到足够的重视。随着经济的发展和生活水平的提高，对供电质量和可靠性提出了更高的要求。大规模的两网改造结束后

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。