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          電源技術創新應往什么方向?

          電源如今已是非常重要的基礎科技和產業,從日常生活到最尖端的科技,都離不開電源技術的參與和支持,電源技術也正是在這種環境中一步步發展起來的。

           

          1.電源技術的創新

          1947年底晶體管問世,隨后不到十年,可控硅整流器(SCR,現稱晶閘管)在晶體管漸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。

           

          1.1高頻變換是電源技術發展的主流

          電源技術的精髓是電能變換,即利用電能變換技術,將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。開關電源在電源技術中占有重要地位,從20kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫級的高頻開關電源,為高頻變換提供了物質基礎,促進了現代電源技術的繁榮和發展。高頻化帶來的最直接的好處是降低原材料消耗,電源裝置小型化,加快系統的動態反應,進一步提高電源裝置的效率,有效抑制環境噪聲污染,并使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范圍。

           

          1.2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、并聯均流、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。

           

          1.3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)、超快恢復二極管、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。

           

          1.4控制的智能化

          控制電路、驅動電路、保護電路采用集成組件??刂齐娐凡捎萌珨底只???刂剖侄斡梦⑻幚砥骱蛦纹瑱C組成的軟件控制方式,達到了較高的智能化程度,并且進一步提高了電源設備的可靠性。

           

          1.5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、電力獲得廣泛應用,并且派生出新的供電體制—分布式供電,使集中供電單一體制走向多元化。

           

          1.6電源設備的標準規范

          電源設備要進入市場,今天的市場已是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、質量體系等種種標準規范的認證。

           

          2.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,規格品種越來越多,技術難度越來越大,涉及的學術領域也越來越廣。特種電源(或稱工業電源)應用的對象具有多樣性、新穎性和復雜性,要求特種電源設備不僅要保證內在性能的完美,而且要賦于其各式各樣特定的外特性以及和外部的接口方式,這就決定了特種電源技術必須兼收并蓄眾多學科的精華,融匯各行各業的科技成果。特種電源輸入多為交流市電,輸出有直流、交流或脈沖形式。

           

          2.1交流變頻調速器

          交流變頻調速器電源驅動交流異步電動機實現無級調速,已在電氣傳動中占據越來越重要的地位,并且已獲得巨大的節能效果。應用于產業自動化,風機、水泵流量控制,細紗機、捻紗機程序控制,恒壓供水可多泵并聯,造紙機械變頻同步控制。最大功率達500kW。將交流變頻調速技術應用于空調器中,具有舒適、節能等優點。

           

          2.2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。脈沖電源用作金屬表面電化學過程,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性能的高低。

           

          2.3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。由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁地處于短路、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。

           

          2.4中頻感應加熱電源

          中頻感應加熱電源可廣泛應用于各行業的金屬熔煉,表面誶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500~80000Hz,功率為100~3000kW,與國外產品相比有一定差距。

           

          2.5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,包括供給斷路器分合閘及二次回路的儀器儀表、繼電保護、控制、應急燈光照明等各類低壓電器設備用電。最大輸出電壓315V,最大輸出電流120A。

           

          2.6正弦波逆變電源

          正弦波逆變電源要求高精度穩壓、穩頻、并要求波形品質。400Hz中頻逆變電源三相容量30~90kVA,穩壓精度2%,穩頻精度0.1%,波形失真小于3%,能適應各種負載。同時發展了郵電通訊專用逆變電源,電力系統、發電廠及直流電池屏專用逆變電源,車船載逆變電源,太陽能及風力發電系統專用逆變電源等。

           

          2.7大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,如工業上用于環保的靜電除塵、污水處理、激光器等。醫學方面用于X光機、CT等大型設備??蒲猩嫌糜诟吣芪锢?、等離子體物理。軍事上雷達發射器。最高電壓可達800kV。

           

          2.8熒光燈鎮流器

          電子鎮流器的核心是一個高頻發生器。當熒光燈工作在幾千赫的較高頻率下,將燈和高頻電路匹配,能夠較大幅度地提高光效而達到節能目的。功率因數提高到接近1的水平。

           

          2.9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機控制,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,它將為生產和科技進步做出更大的貢獻,可以預言,電源技術和電源設備將成為新世紀的主導技術和主流產品。

           

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