電源技術的創新與發展
發布時間:2008-10-05
中心議題:
- 介紹電源技術的創新
- 介紹電源技術的發展
解決方案:
- 高頻化降低原材料消耗、電源裝置小型化、加快係統的動態反應
- 納米晶軟磁合金等元器件,促進產品升級換代
- 單片電源和模塊電源取代整機電源,功率集成技術簡化了電源的結構
引言
人類的經濟活動已經到了工業經濟時代,並正在轉入高新技術產業迅猛發展的時期。電源是位於市電(單相或三相)與負載之間,向負載提供優質電能的供電設備,是工業的基礎。
電源技術是一種應用功率半導體器件,綜合電力變換技術、現代電子技術、自動控製技術的多學科的邊緣交叉技術。隨著科學技術的發展,電源技術又與現代控製理論、材料科學、電機工程、微電子技術等許多領域密切相關。目前電源技術已逐步發展成為一門多學科互相滲透的綜合性技術學科。他對現代通訊、電子儀器、計算機、工業自動化、電力工程、國防及某些高新技術提供高質量、高效率、高可靠性的電源起著關鍵作用。
當代許多高新技術均與市電的電壓、電流、頻率、相位、和(he)波(bo)形(xing)等(deng)基(ji)本(ben)參(can)數(shu)的(de)變(bian)換(huan)和(he)控(kong)製(zhi)相(xiang)關(guan),電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)對(dui)這(zhe)些(xie)參(can)數(shu)的(de)精(jing)確(que)控(kong)製(zhi)和(he)高(gao)效(xiao)率(lv)的(de)處(chu)理(li),特(te)別(bie)是(shi)能(neng)夠(gou)實(shi)現(xian)大(da)功(gong)率(lv)電(dian)能(neng)的(de)頻(pin)率(lv)變(bian)換(huan),從(cong)而(er)為(wei)多(duo)項(xiang)高(gao)新(xin)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)提(ti)供(gong)有(you)力(li)的(de)支(zhi)持(chi)。因(yin)此(ci),電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)不(bu)但(dan)本(ben)身(shen)是(shi)一(yi)項(xiang)高(gao)新(xin)技(ji)術(shu),而(er)且(qie)還(hai)是(shi)其(qi)他(ta)多(duo)項(xiang)高(gao)新(xin)技(ji)術(shu)的(de)發(fa)展(zhan)基(ji)礎(chu)。電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)及(ji)其(qi)產(chan)業(ye)的(de)進(jin)一(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)必(bi)將(jiang)為(wei)大(da)幅(fu)度(du)節(jie)約(yue)電(dian)能(neng)、降低材料消耗以及提高生產效率提供重要的手段,並為現代生產和現代生活帶來深遠的影響。
dianyuan,rujinyishifeichangzhongyaodejichukejihechanye,congrichangshenghuodaozuijianduandekeji,doulibukaidianyuanjishudecanyuhezhichi,dianyuanjishuyezhengshizaizhezhonghuanjingzhongyibubufazhanqilaide。
電源技術的創新
1947年底晶體管問世,隨後不到十年,可控矽整流器(SCR,現稱晶閘管)在晶體管逐趨成熟的基礎上問世,從而揭開了電源技術長足發展的序幕。半個世紀以來,電源技術的發展不斷創新。
a.高頻變化是電源技術發展的主流
電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)的(de)精(jing)髓(sui)是(shi)電(dian)能(neng)變(bian)換(huan),即(ji)利(li)用(yong)電(dian)能(neng)變(bian)化(hua)技(ji)術(shu),將(jiang)市(shi)電(dian)或(huo)電(dian)池(chi)等(deng)一(yi)次(ci)電(dian)源(yuan)變(bian)換(huan)成(cheng)適(shi)用(yong)於(yu)各(ge)種(zhong)用(yong)電(dian)對(dui)象(xiang)的(de)二(er)次(ci)電(dian)源(yuan)。開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)在(zai)電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)中(zhong)占(zhan)有(you)重(zhong)要(yao)地(di)位(wei),從(cong)10kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開(kai)關(guan)頻(pin)率(lv)達(da)到(dao)兆(zhao)赫(he)級(ji)的(de)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)。為(wei)高(gao)頻(pin)變(bian)換(huan)提(ti)供(gong)了(le)物(wu)質(zhi)基(ji)礎(chu),促(cu)進(jin)了(le)現(xian)代(dai)電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)的(de)繁(fan)榮(rong)和(he)發(fa)展(zhan)。高(gao)頻(pin)化(hua)帶(dai)來(lai)了(le)最(zui)直(zhi)接(jie)的(de)好(hao)處(chu)是(shi)降(jiang)低(di)原(yuan)材(cai)料(liao)消(xiao)耗(hao)、電源裝置小型化、加快係統的動態反應,進一步提高電源進入更廣闊的領域特別是高新技術領域,進一步擴展了它的應用範圍。
b.新理論、新技術的指導
諧振變換、移相諧振、零開關PWM、零過渡PWM等電路拓撲理論;功率因數校正、有源箝位、並聯均流、同步整流、高頻磁放大器、高速編程、遙感遙控、微機監控等新技術。指導了現代電源技術的發展。
c.新器件、新材料的支撐
絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、功率場效應晶體管(MOSFET)、智能IGBT功率模塊(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應晶體管(SIT)、超快恢複二極管、無感電容器、無感電阻器、新型鐵氧體、非晶和微晶軟磁合金、納米晶軟磁合金等元器件,裝備了現代電源技術,促進產品升級換代。
d.控製的智能化
控製電路、驅動電路、baohudianlucaiyongjichengzujian。kongzhidianlucaiyongquanshuzihua。kongzhishouduanyongweichuliqihedanpianjizuchengderuanjiankongzhifangshi,dadaolejiaogaodezhinenghuachengdu,bingqiejinyibutigaoledianyuanshebeidekekaoxing。
e.電源電路的模塊化、集成化
電源技術發展的特點是電源電路的模塊化、集成化。單片電源和模塊電源取代整機電源,功率集成技術簡化了電源的結構。已經在通訊、電力獲得廣泛的應用,並且派生出新的供電體製---分布式供電,是集中供電單一體製走向多元化。
f.電源設備的標準規範
電源設備要進入市場,今天的市場意識超越區域融貫全球的一體化市場,必須遵從能源、環境、電磁兼容、貿易協定等共同準則,電源設備生產廠家必須接受安全、EMC、環境、質量體係等種種標準規範的認證。
電源技術的發展
隨著科學技術的發展,對電源技術的要求越來越高,規格品種越來越廣。特種電源(或稱工業電源)應用的對象具有多樣性、新(xin)穎(ying)性(xing)和(he)複(fu)雜(za)性(xing),要(yao)求(qiu)特(te)種(zhong)電(dian)源(yuan)設(she)備(bei)不(bu)僅(jin)要(yao)保(bao)證(zheng)內(nei)在(zai)性(xing)能(neng)的(de)完(wan)美(mei),而(er)且(qie)要(yao)賦(fu)於(yu)其(qi)各(ge)式(shi)各(ge)樣(yang)特(te)定(ding)的(de)外(wai)特(te)性(xing)以(yi)及(ji)和(he)外(wai)部(bu)的(de)接(jie)口(kou)方(fang)式(shi),這(zhe)就(jiu)決(jue)定(ding)了(le)特(te)種(zhong)電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)必(bi)須(xu)兼(jian)收(shou)並(bing)蓄(xu)眾(zhong)多(duo)學(xue)科(ke)的(de)精(jing)華(hua),融(rong)彙(hui)各(ge)行(xing)各(ge)業(ye)的(de)科(ke)技(ji)成(cheng)果(guo)。特(te)種(zhong)電(dian)源(yuan)輸(shu)入(ru)多(duo)為(wei)交(jiao)流(liu)市(shi)電(dian),輸(shu)出(chu)有(you)直(zhi)流(liu)、交流或脈衝形式。
a.交流變頻調速器
交jiao流liu變bian頻pin調tiao速su器qi電dian源yuan驅qu動dong交jiao流liu異yi步bu電dian動dong機ji實shi現xian無wu級ji調tiao速su,已yi在zai電dian氣qi傳chuan動dong中zhong占zhan據ju越yue來lai越yue重zhong要yao的de地di位wei,並bing且qie已yi獲huo得de巨ju大da的de節jie能neng效xiao果guo。應ying用yong於yu產chan業ye自zi動dong化hua、風機、水泵流量控製,細紗機、撚紗機程序控製,恒壓供水和多泵並聯,造紙機械同步控製,最大功率達500kW。將交流變頻調速技術應用於空調器中,具有舒適、節能等優點。
b.電解、電鍍電源
電解、電鍍電源要求穩流、穩壓。電解生產需要消耗巨大的直流電能,由大功率整流設備供給,采用晶閘管穩流,有載調壓加飽和電抗器穩流方式,最大輸出容量:3~350V,5~150kA。脈衝電源用作金屬表麵電化學處理,輸出容量:0~100V,10~4000A。逆變式真空離子鍍膜電源性能的優劣直接影響鍍膜質量的高低。
c.高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效率、省材料的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發展方向。由於焊機電源的工作條件惡劣,頻繁地處於短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性成為關鍵問題。額定焊接電流可達500A。多用等離子體切割焊機切割電流達20~90A,焊接電流為5~320A。
d.中頻感應加熱電源
中頻感應加熱電源可廣泛應用於各行業的金屬熔煉、表麵淬火處理以及透熱彎管等領域。至今仍主要采用快速或高頻晶閘管,頻率為500Hz~80kHz,功率為100~3000kW,與國外產品相比有一定差距。
e.電力操作電源
電力操作電源是為發電廠、水電站及500kV、220kV、110kV、35kV等各類變電站提供直流的電源設備,包括供給短路器分合閘及二次回路的儀器儀表、繼電保護、控製、應急燈光照明等各類低壓電器設備用電。最 大輸出電源315V,最大輸出電流120A。
f.正弦波逆變電源
正弦波逆變電源要求精度穩壓、穩頻,並要求波形品質。400Hz中頻逆變電源三相容量30~90kVA,穩壓精度2%,穩頻精度0.1%, 波形失真小於3%,能適應各種負載。同時發展了郵電通訊專用逆變電源,電力係統、發電廠及直流電池屏專用逆變電源,車船載逆變電源,太陽能及風力發電係統專用逆變電源等。
g.達功率高頻高壓直流電源
大功率高頻高壓直流電源得到廣泛的應用,如工業上用於環保的靜電除塵、汙水處理、激光器等。醫學方麵用於X光機、CT等大型設備。科研上用於高能物理、等離子體物理。軍事上雷達發射器。最高電壓可達800kV。
h.熒光燈鎮流器
dianzizhenliuqidehexinshiyigegaopindianyafashengqi。dangyingguangdenggongzuozaijiqianhedejiaogaopinlvxia,jiangdenghegaopindianlupipei,nenggoujiaodafududitigaoguangxiaoerdadaojienengmude。gonglvyinshutigaodaojiejin1的水平。
i.動態靜止無功補償裝置
動態靜止無功補償裝置在電壓等級、裝置容量上不斷提高,實現了全數字化計算控製。我國已在鋼廠等企業得到了成功應用,取得了較大的經濟效益和社會效益。
由上述可見,電源技術的創新,促進電源技術迅速發展,將為生產和科技進步做出更大的貢獻。
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