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大功率高压电源及开关电源的发展趋势

放大字体  缩小字体 发布日期:2021年6月23日 资讯来源:深圳市索源科技有限公司
     

有报道称,中国的开关电源近年来发展很快。本世纪头十年,年销售增长超过10%,年销售额超过2000万台。仔细阅读后,发现该数字包括百瓦级以下的低功率开关电源,如个人电脑和家用电器。本文只讨论千瓦级以上电力电子范围内的开关电源。应该肯定的是,大功率开关电源的发展速度应该是跳跃式的。

一、大功率高压电源的分类
一般来说,大功率电源可以分为线性电源和开关电源。
(1)线性电源主要包括工频变压器、大功率整流电路、输出整流滤波器、控制电路、保护电路等。该方法通过变压器变换交流电,通过整流电路整流滤波得到直流电压,通过电压反馈调节输出电压得到高精度直流电压。
(2)开关电源通过电子技术实现。首先,电网的输入交流整流到DC,开关管由逆变器高频脉宽调制信号控制,输出锯齿形高频交流电压,施加到开关变压器的初级。开关变压器的次级感应出高频电压,该电压被整流和滤波以提供负载所需的DC电压,同时防止高频噪声干扰负载。输出部分通过一定的电路反馈给控制电路,控制脉宽调制占空比,达到稳定输出的目的。
其特点是当功率相同时,开关频率越高,开关变压器的体积越小,但对开关管的要求越高。开关变压器的次级可以具有多个绕组,或者一个绕组可以具有多个抽头,以获得所需的输出。
事实上,已经有了具有很高集成度的特殊芯片,这使得外围电路非常简单,甚至无需调试。例如,开关电源芯片(或模块)可以通过匹配一些阻容元件和开关变压器而制成基本的开关电源。

(3)根据不同的要求,在不同的场合使用直流电。线性电源的输出是线性直流。这项技术非常成熟。它能实现高稳定性、高质量、小纹波、无干扰和无噪声,可用于高要求的场合。其缺点是体积大、重量大、功耗高、转换效率低。这种电源不适合计算机和其他设备的需要,将逐渐被开关电源所取代。这是过去使用的传统线性电源。其次是开关电源,它会在工作过程中产生大的尖峰干扰和大的纹波。应该采取措施。其优点是重量轻、容量大、效率高、体积小、热损失小。它的缺点是噪音大和电磁干扰,但目前的屏蔽技术已经到位。

二、开关电源的现状
20世纪90年代,开关电源相继进入电子电气设备的各个领域。开关电源已广泛应用于程控交换机、通信、电子检测设备电源和控制设备电源。开关电源还具有电路复杂、射频干扰和电磁干扰大的缺点。随着电子技术的发展,上述缺点正在被逐步克服。整个电路分为主电路和控制电路。主电路包括输入整流滤波、功率转换和输出整流滤波。大容量电源产品需求快速增长,开关电源市场稳步增长。由于国家越来越重视能源和环境保护问题,电力工业的结构调整势在必行。随着电力电子技术的进步,开关电源在节能、降耗和环保方面发挥着越来越重要的作用。高效率、大容量的机组逐渐成为市场的主力军,有效地拉动了供电市场的需求。因此,中国供电市场的这一变化与我国的宏观政策取向和电力行业的影响密切相关。受国家宏观政策影响,中国电力产业结构进行了调整。小型火电机组相继停运,大型高效机组投入运行。电力行业的这一结构性变化极大地推动了市场对大容量电源的需求,从而有效地推动了开关电源市场的稳定增长。
市场集中度相对较低,制造商之间的竞争也相对激烈。中国拥有近1000家电源制造商,分布广泛分散,市场规模相对均衡。所有制造商的市场份额都低于10%。开关电源市场集中度相对较低,制造商之间的激烈竞争已经成为开关电源市场的主要特征之一。随着竞争的加剧,供电企业充分重视市场规模效应和技术研发能力,以提高品牌影响力和市场竞争力。
技术进步推动产品创新。电源产品与电子技术的进步和发展密切相关。近年来,随着我国电力电子技术的飞速发展,开关电源产品也朝着高频、高功率密度、高功率因数、高效率、高可靠性和高智能化方向发展。这种由技术进步驱动的产品创新也得到市场的认可。“绿色”电源和模块化电源的出现在节能、降耗和环保方面发挥了重要作用,对缓解我国能源和环境问题大有裨益。
总之,开关电源是电力电子发展的必然产物,符合时代的发展。它的出现带来了技术创新。目前,国内外都在发展开关电源,其前景十分广阔。开关电源在一定程度上取代传统电源是必然趋势。
 
三、开关电源的发展趋势
在电力电子的各种供电系统中,开关电源技术是核心。对于大规模电镀电源,传统的电路非常庞大和笨重。采用高墩开关电源技术,将大大减小其体积和重量,大大提高电源的利用效率,节省材料,降低成本。在电动汽车和变频驱动中,开关电源技术是必不可少的。开关电源可以改变功耗的频率,从而实现近乎理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术是各种大功率开关电源(逆变焊机、通信电源、高频加热电源、激光电源、电源操作电源等)的核心技术。)。21世纪开关电源的技术追求和发展趋势可以概括为以下三个方面
(1)高频理论分析和实践经验表明,电气产品的变压器、电感和电容的体积重量与供电频率的平方根成反比。因此,当我们将频率从50Hz增加到20Hz,再增加400倍时,电气设备的体积和重量一般会下降到1/20。
(2)模块化有两层含义,一是电源设备的模块化,二是电源设备的模块化。
(3)数字信号和数字电路变得越来越重要。数字信号处理技术越来越完善和成熟,显示出越来越多的优势。因此,对于智能开关电源,当需要计算机控制时,数字技术是必不可少的。
(4)绿色供电系统的绿化有两层含义:首先,显著的节电可以减少环境污染。其次,这些能源不会(或更少)污染电网。开关电源需要是绿色的。

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