隨著現(xiàn)代儀器設(shè)備及微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，使人類(lèi)生活變得更加便利，各種類(lèi)型的用電器不斷出現(xiàn)在人們眼前，對(duì)電源的要求也越來(lái)越高，相繼出現(xiàn)了穩(wěn)壓電源、UPS電源、太陽(yáng)能電源和程控電源等。全球的節(jié)能需求和電子設(shè)備朝著高電源效率、低待機(jī)功率、高功率密度、高可靠性、高集成度和低成本方向去發(fā)展。今天就要介紹一下電源及電源保護(hù)技術(shù)對(duì)于實(shí)際運(yùn)用有何意義。 

穩(wěn)壓電源： 

線(xiàn)性穩(wěn)壓電源的基本工作原理及其特點(diǎn)： 

直流穩(wěn)壓電源一般是線(xiàn)性穩(wěn)壓電源，由 50Hz 工頻變壓器、整流濾波器和串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓器等組成。它的特點(diǎn)是起電壓調(diào)整功能的三極管始終工作在線(xiàn)性放大區(qū)，其原理框圖如圖 1-1 所示。 

1-1 

圖 1-1 線(xiàn)性穩(wěn)壓電源原理框圖 

其基本工作原理為:工頻交流電源經(jīng)過(guò)變壓器降壓、整流、濾波后，通過(guò)電壓負(fù)反饋組成閉環(huán)控制，使工頻交流電源成為穩(wěn)定的直流電源 

這種穩(wěn)壓電源具有優(yōu)良的紋波及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，但同時(shí)存在以下缺點(diǎn): 

(1)輸入采用 50Hz 工頻變壓器，體積龐大。 

(2)串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓器(如圖 1-1 所示的極管)工作在線(xiàn)性放大區(qū)內(nèi)，損耗大、效率低。 

(3)過(guò)載能力差。 

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理 ： 

開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源簡(jiǎn)稱(chēng)開(kāi)關(guān)電源，在這種電源中，起電壓調(diào)整，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓控制功能的器件始終以開(kāi)關(guān)方式工作。圖 1-2 為輸入/輸出隔離的開(kāi)關(guān)電源原理框圖、 

1-2 

圖 1-2 輸入/輸出隔離的開(kāi)關(guān)電源原理框圖 

其主電路的工作原理為: 50Hz 單相交流220V 電壓或三相交流220V/380V 電壓首先經(jīng)防電磁干擾的電源濾波器濾波濾除電源的高次諧波后，直接整流濾波 (不經(jīng)過(guò)工頻變壓器降壓，濾波電路主要濾除整流后的低頻脈動(dòng)諧波)，獲得直流電壓，然后再將此直流電壓經(jīng)變換電路變換為數(shù)十或數(shù)百千赫茲的高頻方波電壓或準(zhǔn)方波電壓，通過(guò)高頻變壓器隔離并降壓(或升壓)后，再經(jīng)高頻整流、濾波電路，最后輸出直流電壓。 

Ups電源： 

簡(jiǎn)要說(shuō)明 UPS 工作原理： 

正常運(yùn)行時(shí)，交流電輸入經(jīng)整流濾波電路變成恒定的直流電壓，一方面給直流電池浮充，另一方面經(jīng)逆變器后調(diào)制成交流脈沖波，再經(jīng)濾波整形后輸出穩(wěn)定的工頻交流電。當(dāng)輸入交流停電時(shí)，由直流電池組供電給逆變器工作，保持交流電源不會(huì)中斷。當(dāng)逆變故障，交流輸出不正常時(shí)，輸出電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，旁路電子開(kāi)關(guān)閉合，負(fù)載由旁路交流供給。 

UPS 電源技術(shù)的現(xiàn)狀： 

(1)目前 UPS 電源市場(chǎng)已趨成熟。使用 UPS 以提高供電系統(tǒng)可用性的觀(guān)念，已經(jīng)深入人心，被廣泛接受。用戶(hù)對(duì)于借助 UPS 供電系統(tǒng)提高供電質(zhì)量的重要性，已經(jīng)有了足夠的重視。 

(2)安全性和可靠性。對(duì)于供電系統(tǒng)的故障是不可避免的，但是可以降低。安全性和可靠性仍然還是當(dāng)前 UPS 供電系統(tǒng)待解決的主要方面。 

(3)衡量標(biāo)準(zhǔn)變遷。當(dāng)前市場(chǎng)上各種型號(hào)規(guī)格的 UPS 已經(jīng)基本上能夠滿(mǎn)足對(duì)負(fù)載供電的要求。UPS 的各項(xiàng)輸出電性能指標(biāo)，已經(jīng)不再是影響負(fù)載正常運(yùn)行的因素和購(gòu)置時(shí)衡量性能優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)了 

(4)應(yīng)標(biāo)本兼治。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)故障總數(shù)中的半數(shù)以上都是由于配電系統(tǒng)中其他環(huán)節(jié)和設(shè)備的人為操作、安裝問(wèn)題和質(zhì)量問(wèn)題引起的，或是因?yàn)檫@些原因而誘發(fā)UPS 發(fā)生故障。所以我們要考慮在提高設(shè)備質(zhì)量和技術(shù)的同時(shí)，應(yīng)該注重配套技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)化的培訓(xùn)，缺乏專(zhuān)業(yè)的 UPS 電源維護(hù)人員，這也是 UPS 電源產(chǎn)生故障的一個(gè)重要的原因之一。僅僅提高 UPS 設(shè)備的可靠性，是不能從根本上解決整個(gè)供電系統(tǒng)的安全性和可靠性的，甚至不能最終構(gòu)成不停電供電系 統(tǒng)。 

(5)故障修復(fù)遲緩。供電系統(tǒng)發(fā)生故障后，由于系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜、產(chǎn)品供應(yīng)商反應(yīng)速度、維修人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗(yàn)，備件儲(chǔ)備和提供情況、故障原因的查找和分析等原因，使得系統(tǒng)故障得不到及時(shí)迅速修復(fù)，甚至找不到引發(fā)故障的真正原因。 

UPS 高頻化技術(shù)： 

在技術(shù)先進(jìn)的 UPS 中采用了 IGBT 和 VDMOSFET 等性能優(yōu)良、工藝成熟的器件，工作頻率提高到 16kHz，功率變換、電路頻率的提高使得用于濾波的慣性元件，如: 電感、電容大量減小，其效率高達(dá) 94。5%，體積減小 1/3 至1/2，電壓偏差<0。5%，動(dòng)態(tài)響應(yīng)<3%，總諧波失真度<2% (100% 非線(xiàn)性負(fù)載)可聞噪音等指標(biāo)均得以大幅度提高。數(shù)字電路占 80%，可靠性大大加強(qiáng)。 

太陽(yáng)能電源： 

太陽(yáng)能光伏發(fā)電原理與組成 :

太陽(yáng)光發(fā)電是指無(wú)需通過(guò)熱力學(xué)過(guò)程直接將太陽(yáng)光能轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式。它包括光伏發(fā)電、光化學(xué)發(fā)電、光感應(yīng)發(fā)電和光生物發(fā)電。光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)能電池這種半導(dǎo)體電子器件有效地吸收太陽(yáng)光輻射能，并使之轉(zhuǎn)變成電能的直接發(fā)電方式，是當(dāng)今太陽(yáng)光發(fā)電的主流。時(shí)下，人們通常所說(shuō)太陽(yáng)光發(fā)電就是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電。 

由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)，是利用以光生伏打效應(yīng)制成的，太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能的，也叫做太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)。它由太陽(yáng)能電池方陣、控制器、蓄電池組、直流一交流逆變器等部分組成，其系統(tǒng)組成如圖 2-1 所示。 

2-1 

太陽(yáng)能光伏電池及其工作原理： 

太陽(yáng)能光伏電池是一種依據(jù)半導(dǎo)體光電效應(yīng)，亦即利用光電材料受光能照射后發(fā)生光電反應(yīng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換的器件 (裝置)。能產(chǎn)生光電效應(yīng)的材料有許多種，如單晶硅、多晶硅、非晶硅、確化家、硒鋼銅等，這些半導(dǎo)體材料的光電轉(zhuǎn)換原理基本相同。本書(shū)中主要以硅基太陽(yáng)能光伏電池為例講述太陽(yáng)能光伏電池的工作機(jī)理。 

光一電直接轉(zhuǎn)換方式利用光電效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光一電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種基于光生伏特效應(yīng)將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，在外電路上產(chǎn)生電流。許多個(gè)太陽(yáng)能電池串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)就可構(gòu)成比較大輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣。太陽(yáng)能是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性?xún)?yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用;與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能光伏發(fā)電不會(huì)引起環(huán)境污染，太陽(yáng)能發(fā)電可以大中小并舉大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶(hù)用電的離網(wǎng)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，這些特點(diǎn)是其他電源無(wú)法比擬的。 

程控電源： 

程控電源是一種可以通過(guò)特定的編程接口改變輸出電流、電壓和功率等參數(shù)的電源。程控電源通過(guò)微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、模擬電路等技術(shù)，并結(jié)合先進(jìn)的控制算法和軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電流、電壓和功率等多個(gè)參數(shù)的精確控制和調(diào)節(jié)?？删幊屉娫捶譃殚_(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制兩種方式。開(kāi)環(huán)控制主要是指輸出信號(hào)不再受到輸入信號(hào)的控制，而直接從設(shè)定參數(shù)的控制器輸出，這種方式的誤差率會(huì)比較大。閉環(huán)控制通過(guò)將反饋信號(hào)與設(shè)定參數(shù)做比較，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)的控制與調(diào)節(jié)，它的精度要高于開(kāi)環(huán)控制。 

程控電源的控制器通常采用微處理器或其他控制器，它們可以通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)電源的控制?？刂破骺梢愿鶕?jù)需要調(diào)整電源的輸出電壓和電流，以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。此外，控制器還可以實(shí)現(xiàn)電源的開(kāi)關(guān)、保護(hù)和監(jiān)控等功能 程控電源的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)精確的電源控制，可以根據(jù)需要調(diào)整電源的輸出電壓和電流，以滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。此外，程控電源還可以實(shí)現(xiàn)電源的開(kāi)關(guān)、保護(hù)和監(jiān)控等功能，提高了電源的可靠性和安全性。 

產(chǎn)品特點(diǎn) ： 

1.電流源電壓源一體。 

2.可進(jìn)行電壓、電流試驗(yàn)和檢定。 

3.帶回測(cè)功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控電源輸出。 

4.工作溫度范圍寬。 

5.八路隔離，可靠性高。

6.超高精度: 0.01%。 

7.可配合標(biāo)準(zhǔn)功率電能表，對(duì)電能表的基本誤差、潛動(dòng)、起動(dòng)進(jìn)行校驗(yàn)和檢定。 

8.微機(jī)控制，程控實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)，軟停止，從而避免了對(duì)儀表的沖擊和損壞。 

9.當(dāng)操作失誤，如電壓短路、電流開(kāi)路或接線(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)，可自動(dòng)停止輸出目報(bào)警提示你更正 

10.儀器全按健操作，所有按健程控設(shè)置，軟件互鎖，隨意操作不會(huì)損壞。 

11.純數(shù)字波形合成，純數(shù)字調(diào)幅、移相、調(diào)頻。準(zhǔn)確、穩(wěn)定、可靠。 

12.功放采用進(jìn)口大功率VMOS器件，工作絕對(duì)可靠。 

13.采用單片微機(jī)控制，超大規(guī)模集成電路等技術(shù)，體積小、重量輕、技術(shù)含量高。