时间：2023-05-30 09:28:11
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇电源技术，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
为了向读者介绍最新的电源与电源管理技术，本刊采访了一些著名公司，包括Ns，Maxim，Linear，ON Semiconductor，Microchip，Fairchild，Renesas Technology，Infineon等，他们就电源与电源管理技术的发展趋势、创新技术、新产品及其应用、典型解决方案等发表了独特见解。下面是访谈录。
电源供应及电源管理技术将朝着以下的几个方向发展：
容易使用：
可靠的防护设计：
较高的功率密度。
容易使用
许多客户都并非电源管理技术的专家，他们只想利用高效率的开关稳压器为他们设计的电路提供稳压供电。自1990年以来，美国国家半导体(NS)便一直为客户提供Simple Switcher开关稳压器。目前推出的 Simple Switcher开关稳压器及SimpleSwitcher控制器属于第5代的产品，其特点是适用于宽输入电压范围。而且体积极小，但可以输出极高的电流，只需极少外置元件。美国国家半导体的WEBENCH设计工具一直大受客户欢迎。现在这套工具的功能又有进一步的提升，以便客户设计新产品时可以获得更可靠的技术支持。WEBENCH设计网页是个一站式的设计平台。客户可以通过这个平台挑选电源管理芯片，就电路设计进行模拟测试，以便微调及优化系统设计，而且整个设计过程只需几分钟便可完成。
可靠的防护设计
若要确保产品高度稳定可靠，客户必须采用加设了可靠防护装置的电源管理产品。许多新推出的电源管理产品都有基本的周期限流功能，以免系统出现过载及短路情况。此外，许多新产品还另外提供多一重的防护。例如打嗝或电压／频率折回(foldback)功能。美国国家半导体降压稳压器的限流保护点非常准确。以LMZ0000系列降压稳压器为例，在指定温度范围内的温度操作，这系列产品的限流值都极为准确，偏差不会超过±10％。相较之下，市场上同类产品的偏差率高达±20％至30％。
较高的功率密度
由于供电系统占用越来越少印制电路板的板面空间，因此电源管理解决方案的功率密度必须不断提高。目前有多个办法可以解决这个问题，例如采用更高的开关频率、更先进的封装技术以及更精密的生产工艺。作为电源管理芯片生产工艺的领导者，NS拥有先进的技术及丰富的设计经验，因此可以解决客户的供电系统设计问题。
NS响应电源管理技术的发展趋势推出多款新产品，其中包括以下几种。
LM2267x及LM22680芯片(属于第5代Simple Switcher的产品)适用于宽输入电压范围(4.5V至42V)，而且可以输出高达5A的电流。客户可以利用WEBENCH设计工具挑选合适的Simple Switcher开关稳压器，然后按照自己的要求设计电源供应系统，整个设计过程只需几分钟便能完成。
LM20000系列降压稳压器是设计高能源效率、高度可靠电源供应系统的理想解决方案。LM20000系列芯片与Simple Switcher开关稳压器大致相同，共有14个不同的型号，各有不同的电压及电流额定值。这系列芯片的限流值保护点非常准确，偏差不超过±10％，而且一旦过载情况持续，会利用电压／频率折回功能解决问题。
LM34917A是另一款高功率密度的稳压器芯片。这款开关稳压器适用于高输入电压，而且方案体积小巧，最适用于汽车摄影机等必须采用高输入电压的系统。1.25A的LM34917A开关稳压器可以承受高达33V的输入电压，而且采用只有1.97×2.30mm2的μSMD封装。
电源与电源管理的发展趋势是：
安全、可靠的电池充电器设计仍然是便携式消费类产品关注的问题。Maxim利用专有的半导体工艺，将高压充电FET集成在PMIC内部，无需外部过压保护电路即可保证充电的安全性。MAX8677A允许Ac适配器输入和USB输入，内部功率开关和控制电路实现充电／系统供电电源的智能选择。系统供电管理电路可以在没有电池连接或电池已经深度放电、或者是给设备充电时，继续为负载供电。
功能越来越丰富、尺寸越来越小。例如：在手机，特别是智能手机中集成wiFi、GPS、8M像素照相机、QWERTY键盘等功能：Maxim创新的模块化设计可大大降低系统成本和元件数量，较高的开关频率允许使用微小的外部元件。从而为便携产品设计提供强大支持。不同的手机制造商会采用不同的基带和应用处理器，Maxim PMIC：的模块化设计能够针对用户的特殊需求，提供定制设计。
MAX8660／MAX8661 PMIC专为基于第三代MarvelI Xscale技术的Monahans应用处理器而设计，可以支持Xscale处理器工作于智能手机、PDA、便携媒体播放器，GPS导航器以及其它需要大量计算和多媒体能力的低功耗设备中。MAX8660在5mm×5mm×0.8mm、40引脚TQFN封装内集成有8路高性能、低工作电流的电源，I2C接口，以及监控功能。器件完全兼容于Monahans电源的I2C寄存器设置，满足所有Monahans处理器的电压门限、电源排序以及上电斜率要求。该器件的高度兼容性可使软件开发和上市时间最小化。
3G是2009年到2010年的目标市场，高效的PA电源管理方案有助于延长电池的使用寿命，Maxim针对高端智能手机推出了可动态调节PA集电极电压的电源管理IC MAX8805。器件采用2ram×2mm晶圆级封装(WLP)，用于支持WCDMA／NCDMA功率放大器(PA)供电。内部集成了高效降压转换器，适用于中等功率和小功率无线传输应用，同时还具有60mQ的旁路FET，可提供1.5A的峰值电流。
通过分析若干即将在LED驱动器IC需求量增长过程当中发挥作用的“催化剂”，我们不难发现LED将迅速成为一种主流照明光源。其中的4个主要的推动力是汽车照明、LED光输出、LED成本因素及其有望取代白炽灯泡的潜在用途。
许多中高档多媒体移动电话、PMP播放器和DSC基本上都采用具1Ah至1.2Ah容量的电池，而迷你型亚笔记本电脑／平板个人电脑则采用1.5Ah-2Ah容量电池。因此，凌力尔特(Linear)采用专利热调整电路的线 性电池充电器产品线成功地解决了由高电流线性稳压器所引起的潜在热问题(当充电器IC位于器件内部时)。由于电池容量的增加以及人们对快速充电时间需求的继续存在，因此对于保持合理的PCB温度而言，线性热调整将变得日益重要起来。此外，如果需要大于IA的电池充电电流，凌力尔特则为客户提供了效率接近95％的单片式同步开关电池充电器，从而能够最大限度地减少热设计的约束。
凌力尔特的LTC3562是一款四通道、高效率、2.25MHz、同步降压型稳压器，能够从一个3mm×3mmQFN封装桌提供双通道600mA和双通道400mA连续输出。每个通道都能够通过板载I2C接口(两个通道通过I2C，两个通道通过RUN引脚)进行独立控制(包括输出电压)，从而使其适合于诸如微处理器等要求动态调整输出电压的应用。
凌力尔特拥有众多旨在满足LED驱动设计要求的产品。LT3595、LT3518和LT3755便是部分产品实例。
LT3595降压模式LED驱动器具有16个单独的通道，备通道能够从高达45V的输入来驱动一个由多达lO个50mA LBD所组成的LED串。每个LT3595将能够驱动多达Z60+SOmA白光LED。一台46英寸LCD TV将需要为每部HDTV配用约10个LT3595。它的16个通道均可以独立控制，并具有一个能够提供高达5000：1 PwM调光比的单独PWM输入。
凌力尔特最新推出一款LT3513。该转换器具有5个独立受控的稳压器，用于提供一个TFT-LCD屏内部所有必要的电源轨。
LT3755／-1是一款60V、高压侧电流检测DC／DC控制器，专为从一个4.5至40V的输入电压范围来驱动高电流LED而设计。LT3756／-1采用了相同的设计，但可以从6V至IOOV的输入来提供至100V的输出。这两款器件都非常适合于众多的应用，包括汽车、工业和建筑照明。对于那些需要高于40V输入电压(比如：48V电源轨)的应用，LT3756／-1将是优选的解决方案。
电源和电源管理技术发展的焦点仍将是利用恰当的技术以用更少的电能来实现与日增多的应用功能，从而提升电源能效，这涉及提高电源工作效率、降低待机能耗及改善功率因数(PFC)等。
我们看到人们越来越需求极高能效的终端产品，而世界各国的能效规范标准也在不断演进。所以电子制造商将需要在不同输入电压和负载条件下，推出能在真实世界环境下具高能效的电源产品。
如在计算机市场，安森美半导体除了具备vcore的专长，还开发多种系统电源产品，如控制器、驱动器、音频放大器、MOSFET和EEPROM，用于增强我们在笔记本、台式电脑和服务器领域的价值主张。以笔记本应用为例，最新的7位可编程多相同步降压开关稳压控制器ADP3212，可编程进行1相、2相或3相操作，完全符合IMVP 6.5版规范，用于英特尔下一代处理器的笔记本电源。这器件的一项重要优势是能够动态地追踪变化的电压识别(VID)代码，使移动处理器的Vcc。电压能够无须重设控制器或CPU而进行改变，使CPU在工作中能够动态地降低内核电压，降低电池电能消耗、延长使用时间。
在汽车市场，我们与领先的汽车OEM协作，发挥我们的设计、销售和供应链资源优势、配以丰富的产品系列。包括AsIC、cAN和LIN收发器、马达控制、驱动器、MOSFET和分立器件等。以NCV7708A为例，这是一款完全保护的双6路半桥驱动器，特别适合汽车中的运动控制应用。6个低端控制器和6个高端驱动器能够自由配置，并能单独控制，支持高端、低端和H桥控制。这器件在休眠模式下的静态电流极低。
在电源市场，我们新推出的GreenPoint 255 w ATX公开参考设计在所有负载点都提供88％高的电源能效，且在真实世界(而非实验室)条件下提供极高能效，远高于市场标准，而且其配置可立即投产。高效电子(Hipro Electronics)台式电脑电源应用。
在便携消费市场，我们提供用于显示和背光、音／视频、互连和电源管理等四个主要关键子系统的解决方案。如我们的照明管理集成电路NCPS890在极小封装中集成了LCD背光、装饰光控制和环境乐感测功能，能够根据环境光的亮度来调节背光电流，从而延长电池使用时间。
而在不断兴起的LED应用领域，安森美半导体提供一系列的LED驱动电源解决方案，包括可集成最高700V高压FET的离线型AC-DC开关电源解决方案、宽输入范围的中等电压LED应用DC-DC电源解决方案和LED便携背光应用电源解决方案等。
能源成本的骤增(也可以说是不可预期)促进了对节能技术的需求。无论是电子消费品还是商业应用，电机和照明在总能耗中都占相当大的比重。嵌入式单片机(MCU)及相关模拟外设具有高效的电源转换功能，还提供可降低能耗的智能工作模式。
利用8位、16位和32位MCU可以实现廉价的电机控制方案。PIC16HV616等MCU包含PWM模块及其他模拟外设，能对步进电机以及有刷和无刷电机进行控制。
Microchip Technology(美国微芯科技公司)的dsPIC33珂12MC201 DSC提供了高度优化、兼具成本效益的解决方案，能实现三相电机的高级控制。这款20引脚的DSC(数字信号控制器)器件包含一个快速模数转换器(ADC)和一个电机控制PWM模块，前者能够同时采集多通道的信号，后者则具备管理三相电机功率控制级所需的功能。
许多国家如今已经贯彻了将逐步淘汰低能效白炽灯的规划。目前，荧光灯是使用最广泛的替代品。但是，LED在普通照明应用中的使用也与日俱增。LED的工作寿命非常长，最终能够提供比荧光技术更高的效率。
道康宁推XIAMETER品牌建最大有机硅交易平台
日前，道康宁公司宣布，正式升级在线交易平台，强化XIAMETER品牌来建立世界最大的网上有机硅产品市场。
据XIAMETER业务部全球执行总监雪莉女士介绍，2002年推出的XIAMETER商业模式并不适用于所有用户，随着客户需求的不断变化，此次全面对XIAMETER商业模式进行升级，使其可以为更多数的客户服务。
据了解，新的XIAMETER商业模式所提供的产品数量增加了一倍以上，在全球各地由道康宁生产的标准有机硅产品现在都可以在XIAMETER品牌下购买到。产品家族系列从二甲基硅油和乳液至DIY及专业建筑工程所需的密封 胶，还有橡胶基胶、混合物和有机硅烷等。这些原料是个人护理、建筑、汽车、纺织、造纸业、能源和其他等工业提升效能的必需品。
雪莉表示，如果需要，客户可以继续大量地以油罐车或货柜车为单位来购买。不过，很多客户需要以更小量订购。虽然该公司仍有最低起订量的要求，但客户现在可以以托盘数量或以更符合自己需要的小批量来购买产品。史无前例地，客户可从当地经销商处购买到XIAMETER品牌下的产品。这样可以配合一些喜欢享受当地采购的便利或采购数量低于最低购货量的客户。
雪莉说：“我们的经销商是我们成功的重要因素，并将继续与道康宁和XIAMETER品牌共存。”
LED需要高效的恒流驱动器。该驱动器结合智能控制技术，使LED很可能会成为一种非常独特的光源。
可采用不同的策略将智能控制与LED驱动器相结合。首先，可将小型MCU与提供功率调节功能的外部模拟Ic相连。PICIOF200(单片机)可向功率Ic提供控制信号以调节LED的亮度或颜色。诸如MCP1631等器件可从MCU接收开关时钟和参考信号以提供功率调节功能。同一个McuN连接多个MCP1631器件，以对多个功率通道进行控制。
实现智能LED驱动器的另一个方法是将模拟外设与MCU功能相结合。PICl6HV785是一款8位的MCU，它集成有高速比较器、运放和一个参考电压模块。可使用模拟外设来构建所需的任何开关式或线性功率调节电路。
采用全数字方式也能实现智能LED驱动器功能。不采用模拟元件，而是使用AIDc来测量LED电流并使用软件算法对其进行调节也能实现功率调节。dsPIC30F1010 DSc具有特殊的PWM外设、高速ADc和其他旨在支持各种开关电源应用的模拟外设。
发热是LED的一个不利因素，也可能是照明装置设计人员所要解决的最关键的问题之一。必须限制LED的工作温度以保证较长的使用寿命。电子温度检测是工作在恶劣环境(比如汽车或户外)下的LED驱动器应用的理想之选。MCP9509是一款逻辑输出温度传感器，可安装在照明装置中LED附近，以检测其工作温度。MCP9509的温度跳变点可由一个电阻设定，其漏极开路输出可直接输入给模拟基准电路，以便根据比较结果切断LED电流或将电流降至安全的工作水平。如果需要比例温度控制，则可使用MCF・9700温度传感器，该传感器提供的线性电压输出信号可连接到MCU的ADc，或直接用来控制模拟基准信号。
所有类型的光源均能从通信网络获益以达到节能目的。诸如IEEE802，1S.4等网络协议为传感器、控制电路和光源间可靠的无线通信提供了一种经济有效的途径。Microchip的MRF24J40M无线收发器模块向设计人员提供了将低功耗2.4GHz无线控制技术集成到任何应用的简便方法。该模块提供经过认证的解决方案，使最终用户无需进行RF设计。
电子应用中电能的高效使用预期将成为未来数年的主要推动力量，能够提高效率水平、减少电力需求或延长电池寿命的解决方案将在未来占据重要的地位。我们认为从高能效中获益最多的领域为：电机、照明和电源。在所有这些应用中，电子含量正在增加，这为半导体供应商带来了机会，提供在这些应用中实现更高能效的电源解决方案。
FAN9612是飞兆半导体提供的临界导通模式(BCM)交错式功率因数校正(PFC)控制器，用于数字电视、台式电脑和入门级服务器、前端电信系统，以及额定功率范围从100W至1000W的业电源系统之电源。由于FAN9612采用交错方式，并在所有运作条件下都保持两个功率级精确的180度相差，因此能够降低导通损耗。这些节能优势是帮助用户满足最新的“能源之星”和“电脑节能拯救气候行动”要求所不可或缺的。通过电源轨的交错排列，FAN9612还可以减小输入滤波器尺寸，较其它解决方案能减少线路板空间多达10％。这种更小系统尺寸的优点在于降低了解决方案的总体成本。
FANS355是用于动态电压调节(DVS)应用的同级最佳3MHz解决方案，能够提供高达1A的电流。这一产品在手机和上网本中的典型应用包括：用于处理器的动态功率调整和用于DDg2g~LFDDR2内存的供电。FANS361是世界上最小的600mA解决方案。其尺寸之所以能够减小是由于采用了6MHz的开关频率，允许使用微小的低成本片式电感器和电容器。FANS361具有6MHz下最高效率。
FAN2108是完全集成的8A同步降压转换器，可在宽泛的输入电压范围(3v至24V)提供高效率输出，适用于机顶盒、图形卡、负载点和工业电源网络设备等应用。同类的解决方案如要达到高效率，需要使用附加的分立组件或大量电路板空间一因而延长了设计时间和加大了终端应用的尺寸。TinyBuck器件在纤细的5ram×6ramMLP封装中集成了控制器、MOSFET和启动二极管，构成业界最小的8A解决方案。
飞兆半导体的EZSWITCH初级端调节控制器FSEZ1216和FANl02集成了初级端调节PWM控制器，其中PsEZl216更集成了一个功率MOSFET，都无需复杂的次级端反馈电路就能够轻松获得出色的恒压和恒流性能。相比振铃扼流圈转换器(RCC)分立式方案，这些PsR控制器可以简化设计；省去额外的组件；并降低总体系统成本。FSEZ1216和FANl02能够满足能源之星EPS 2.0标准所规定的更高效率要求，这一规范的强制效率要求较EPS1.1高出6％。
面向PC和服务器应用的功率MOSFET
随着需要处理的数据量的增加以及计算机服务器、膝上型电脑和通信器件等应用的存储容量的增大，CPU、GPU和存储器的技术指标也得到了提高，具体表现在低电压、大电流处理和高速率上。因此，除了快速响应和高精度以外，用于驱动CPU等器件的电源还必须具有出色的低电压和大电流处理特性。此外，出于环境保护的考虑，对高能效的需求也在不断增加，而且它使得功率MOSFET必须具有高性能、高效率、小尺寸和低损耗。为了满足这种需求，瑞萨科技公司开发了第10代功率MOSFET系列产品，其采用超细工艺节点以及优化的结构设计和封装技术来降低损耗和提高效率，并且目前正在扩展其产品系列。
稳压器(vR)电源通常用于服务器和膝上型电脑中，能够从12～20V的输入电压上为CPU和其它内部器件生成1～1.8V的输出电压。它是利用功率MOSFET通过高速开关(f=300kHz～1MHz)实现这种电压转换的。这就意味着，功率MOSFET必须是低损耗元件，并且能够在从小电流 区(轻负载)到大电流区(重负载)的宽范围内进行脉冲宽度为几十毫微秒的方波的高速、高精度转换。
第10代功率MOSFET系列(漏，源电压容差30V)降低了3种主要的、会影响功率MOSFET VR电源操作的损耗：传导损耗、开关损耗和驱动损耗。跟第9代产品相比，其导通电阻(RDson)约低30％，与RDson具有互反关系的漏，栅负载(Qgd)约低30％，栅电荷(Qg)约低27％(后两者均与具有同等导通电阻的早期器件相比)。第10代功率MOSFET系列产品整合了高速开关和低驱动损耗，从而实现了小型电源、降低了损耗、提高了效率。
采用的封装形式包括LFPAK(无损耗封装，瑞萨科技公司封装编号)小型封装，具有出色的散热性能和低感抗特性，这在高效电源领域是为大家所公认的；WPAK(瑞萨科技公司封装编号)超薄封装，其中用铝带代替了传统的金丝，可以将封装电阻降低一半：SOP-8。用户可以选择最符合其应用要求的封装。
该系列中即将推出的产品包括：
面向服务器和膝上型电脑电源的低导通电阻系列产品(如RJK0 346DPA(WPAK)，Rns(on)=1.5mΩ(典型值)。)
作为一种小型解决方案，WPAKDual型产品在单个封装内整合了优化的高端和低端元件(这2种元件采用了SBD，并且能够在高频和更低的EMI水平下提供更高的效率。)
归入第10代功率MO SFET的WPAK Dual(RJK0383DPA)将输出电流从先前的5A左右提高到了10-15A。各种版本的产品均提供针对通信基站或计算机服务器分布式电源系统用砖式电源内的一级切换和二级同步整流进行了优化的特性。漏，源电压容差为40～200V的产品也将纳入该产品系列的行列。
MOSFET满足新能效目标
电脑产业拯救气候行动计划(Climate Savers)发起的80PLUS Gold金牌认证规定的新能效目标(图1)，要求在美国能源之星计划当前的要求基础上，再使计算机的能效提高约10％。英飞凌(Infineon)为此大力改进其MOSFET。6月中旬，在深圳举行的第十五届中国国际电源展览会暨第十三属中国变频器及电子变压器展览会上，英飞凌推出了多款MOSFET，包括全球首发高端功率晶体管CoolMOS c6，还有中低端的OptiMOS 3家族的75V产品。
CooIMOS C6凌空出世
高性能MOSFET 600V CoolMOS c6系列可使诸如PFC(功率因数校正)级或PWM(脉宽调制)级等能源转换产品的能源效率大幅提升。c6融合了现代超结结构及包括超低单位面积导通电阻(例如采用TO－220封装，电阻仅为99mΩ)在内的补偿器件的优势，同时具有更低的电容开关损耗、更简单的开关控制特性和更结实耐用的增强型体二极管。
C6系列是英飞凌推出的第五代CoolMOS。英飞凌在CoolMOS c3f第三代)和CoolMOS CP(第四代)的基础上，进一步提高了开关速度并降低了导通电阻。C3目前是该公司应用广泛的产品系列，但是c3价格进一步下降的空间有限，c6以更高的性价比可替代c3，英飞凌同时也认为C6更适合对价格比较敏感的中国市场，因此把C6的首发地选在中国。不过，CP系列由于开关损耗更低，仍将在市场上长期存在。
继承了前代产品的易用性和高能效特性，加上更高的轻载效率，将使CoolMOS c6系列成为硬开关应用的基准。另一方面，存储在输出电容中的极低电能和出类拔萃的硬换流耐受性，使该器件成为谐振开关产品的较好选择。
c6器件可降低设计难度，非常适合于各种高能效应用，例如面向PC、笔记本电脑、上网本或手机、照明(高压气体放电灯)产品以及电视机和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。
CoolMOS诞生于上世纪90年代，是业界高性能MOSFET的先驱，以大批量生产和高可靠性引领潮流。
75V丰富OptiMOS 3产品线
OptiMOS 3 75V功率MOSFET系列具备领先的导通电阻(Rpson)和品质因素(FOM,Qg’RDson)特性，可在任何负载条件下，降低开关电源、电机控制和快速开关D类功放等电源产品的功率损耗并改善其整体能效。
1．1问题的提出
80PLUS是一项针对电源所做的新标准，它的核心是加载主动式PFC电路模块用于提升计算机设备的使用效率。保证电源设备在22%、48%，以及满载时有大于84%的转换效率。简单的说，就是在不同的负载程度，能够减少多余电能转换成的废热，来降低电源的使用成本。在中国这笔费用是由各个电源生产商向国家节能减排部门进行申报后获得的。该标准最早是由美国能源局制定的效率标准，针对桌面型台式机、高性能刀片服务器及工作站所制定的节能规范，希望借此来提高计算机内部电源设备的效率与功率因数比值，减少EMI谐波危害，降低设备的发热量，以达到节能目的。图1显示转换效率从低到高分别是80PLUS的6个标准:白牌(标准版)、铜牌、银牌、金牌、铂金、钛金从上到下依次提升。PFC效率因子数值越高表示这台电源越优秀。相比普通的被动PFC电源，80PLUS标准有许多优点。
1．2主动PFC电路设计能够延长的使用寿命
图2显示了被动PFC电源的热功耗模式，根据功率校正决定电源适配器转换效率的关键在于能将百分比之多少的输入转换为输出，由于剩下的电能会转换成废热。废热的产生会增加很大的电源噪音，而风扇需以高转速来带走废热，来保证电源内部不会过热触发报警装置。目前我们所使用的电源风扇都是普通油封轴承，这种轴承的好处就是成本低，便于大面积使用。缺点是寿命短，油一旦消耗完后会产生巨大的摩擦噪音。因此，减少废热、保持低散热需求的好处即是增加电脑电源的耐用度。
1．3主动PFC电路设计能够减少热辐射功耗
例如，一个转换效率65%的额定600瓦的电源设备，在100%负载时会消耗600瓦的电力，剩下的180瓦则会转换成多余的热能。如果该电源供应器转换效率为80%，在90%负载时只需要540瓦的电力供应，那么就只有60瓦的电力转换成热能。所以如何减少这些热能非常重要，由于目前科学技术的限制，人类还无法去收集这些多余热能进行储存。因此，减少这些无用的电子消耗显得非常重要。采用温控装置的电源风扇就不必在高转数情况下进行工作，这将有效的降低电源噪音和电源内部的发热量。让电源内部的元器件保持在正常温度系数范围内进行工作。
2主动PFC技术的实用价值
2．1有源PFC电路模块的重要性
节能减排一直是很多单位关注的，80PLUS电源能够做到为机房节能。这得益于80PLUS标准电源的高功率因数(PFC值)。PFC的全英文名为“PowerFactorCorrection”，意思是“功率因数调整值”，用来表示有效功率与总耗电量(视为额定功率)之间的比值。电网供给电源的能量并不能100%被电源所利用，在电源和电网之间会存在不小的电能损失部分。这个时候PFC就诞生了，目前的PFC电源分为主动式(active)和被动式(pas-sive)两种。被动PFC电路的功率因数一般只有70－78%，有的甚至连70%都达不到。而且电源非常沉重，不利于运输。而主动PFC的功率因素通常保持在90%以上，甚至达到95%。由于不需要庞大的电感，因此重量得到了大幅度的减轻。
2．2宽频电压输出
主动PFC还有另外一项重要的附加价值，即它可以适应90Vdc－260Vdc的全范围电压，可以全球通用，特别是对于电压不稳的地区有重要的使用价值。在我国的贫困地区，及地震灾区，当地电力部门无法保障220V稳定电压的环境下，使用主动PFC的设备能够有效缓解电力异常波动造成的瞬时断电设备重启问题。在边远地区使用主动PFC设计的电源系统能够有效保障学校、医院重要部门的不间断运作。
2．3单位耗电量的下降
注意:为了满足能源之心(ENERGYSTAR)的规范指标以及国家降低碳排放的强制要求，即功率因数越大，对节约电力能源越有好处。主动PFC电源为了保证更高的转换效率，在产品的设计与用料上，都较传统电源要复杂和考究得多，这带来了生产成本的上升。但考虑到在工业用电方面的开支减少，特别是现在很多大学机房机器数量都在数千台以上，是一些专业实验室，常年24小时开机进行数据运算实验。如果按照一年一台PC即可节省200元人民币，这笔费用扩建机房升级设备都绰绰有余，从长远利益来看，未来终端用户应该多考虑带有主动PFC模块的电源。
3主动PFC技术的实现
图3显示的为PFC升压预转换器的构成，这里需要安置一个线圈，通过一个二极管和一个PF开关。蓝色箭头所指的波形电感需要一枚加载PFC预调节器而设计的功率因数校正控制器电路。这里我们使用ONSEMI半导体(MC33368和MC33260)，均工作在临界导电模式中，而NCP1650则工作于连续导电模式。通常将临界导电模式用于300W以下的功率因数控制电路。而CCM连续导通模式用于400W以上的功率因子电路模块。随着机房在教学上开设了matlab，大型数据库等课程，这些课程对计算机的硬件要求非常高，特别是大数据运算这样的模型搭建。为了满足这些设施要求，必须使用额定功率在400W以上的电源才能满足需求。CCM电路拓扑就是为了通过80PLUS标准设计的，一般采用正激拓扑(又分为单端正激拓扑和双管正激拓扑)较之前机房所使用的被动PFC普通电源，通常采用半桥拓扑。半桥拓扑均采用三极管做主开关管，正激拓扑采用MOS管进行设计，但是这样的设计会导致开关损耗均远大于MOS管。而且这类电源非常笨重。因此，半桥拓扑的转换效率一般刚刚能够突破70%，而双管正激拓扑的转换效率基本都能接近80%，设计和用料较好的就能达到85%以上。双管正激拓扑相对于半桥拓扑的另一个优势就是纹波要小得多(由其工作原理所决定)。开关电源的输出电压会有一些不规则的小幅波动，波动幅值范围一般是几十毫伏，称为纹波。纹波干扰在机房是非常普遍的一种电磁干扰，特别是机房其它的非兼容设备比较多的情况下。会造成液晶显示器摩尔纹的显示故障。这种故障会影响显示器使用者的体验感受。从另外一个方面来说，计算机的板载芯片对纹波有一定的耐受能力，但这样的范围是非常有限的，这将会导致声卡的模拟放大电路会受纹波影响导致音质失真。特别是语音室对杂音过滤的要求非常的高，而正激拓扑的纹波更小，即电源输出的电压更平稳，电流更纯净，从而延长各部件的使用寿命，更可以减少令人头疼的EMI电磁干扰问题。
4改造主动PFC电源负载性能测定试验环境
INTELXEONE－1230v316GAPACERDDR31866×28×2TRAID0磁盘阵列。额定600W电源运行测试国际象棋算法及图形4D渲染。电路板在满负载、低电压线路下工作30分钟后进行测量。所有测量是在没有中断的情况下连续进行的。采用HP34401A万用表在测试端直接测量。输入功率根据如下公式计算:Pin(avg)=Vin(rms)•Iin(rms)•PF机箱盖板打开、侧板无12cm风扇、仅使用slient模式CPU风扇运转。图4600W额定电源测试的转换效率这些结果是在一种相对高频的应用中获得的，轨迹线显示了线电压在不同负载时的效率，以中国境内230V电压标准，效率始终高于95%。100%负载下转换效率略有下降，且此时电源发热量会非常大，但相比于被动式PFC的电源来说，这样的发热量已经减少了很多。
5结语
1新型冗余电源
在传统的冗余电源设计中,虽然采用二极管具有电路简单的优点,但其缺点也非常明显:(1)二极管正向导通时,从电源到负载由于通过二极管以后会有一个二极管的压降;(2)在大电流的情况下功耗大,发热量大,电源整体转换效率损耗大。即使采用压降较小的肖特基二极管,根据二极管的正向特性曲线,随着电流的增大,二极管本身的正向导通压降也会随之增大。通常,肖特基二极管的正向导通压降在0.4V左右,这对于3.3V的电源而言其电压跌落将高达12%[3]。而且在大电流(例如10A)的情况下,就会产生4W的功耗,因此还需考虑散热的问题,这会增加机载设备散热的负担。新型的冗余电源方案采用“或”方式场效应晶体管(MOSFET:Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect-Transistor)控制器来驱动大功率的MOSFET管来代替传统电路中的肖特基二极管(如图2所示)。其中,N沟道功率MOSFET导通内阻可以达到几毫欧,这样就能大大降低正向导通压降和大电流流过MOSFET所产生的功耗,减少了设备的发热量,提高了系统整体转换效率。
2MAX8536在新型冗余电源中的应用
MAX8536是MAXIM公司的一款具有快速故障隔离的冗余电源“或”方式MOSFET控制器[4]。它不仅具备基本的“或”的功能,还具有欠压、过压、电流反向保护的功能。它构成的冗余电源电路如图3所示。在MAX8536这款控制器中,当控制器的电源输入端(VCC:VoltageofCircuit)达到并超过启动门限后,芯片开始工作。同时在芯片内置一个充电泵,为GATE脚提供一个VCC+5V的电压来驱动Q1、Q2导通。在TIMER和GND之间连接一个电阻,通过改变这个电阻的大小来调节充电泵的工作频率以及外部MOSFET开关的速度,当把TIMER接地时,则能控制外部MOSFET关断。该芯片的CS脚连到输出总线的正端,通过检测外部MOSFET两端的压降(即VCC和CS两点的电压),来确定电流的方向。当VCC-CS>10mV时,则认为是电流正向;当CS-VCC>30mV时,则认为是电流反向。把VCC通过电阻网络分压,采样后作为欠压保护的输入连接到芯片的UVP端,与芯片内部的基准电压进行比较来判断是否欠压。同样,将CS的电压通过分压采样后作为过压保护的输入连接到芯片的OVP端,与内部基准电压比较,再根据电流方向判断是否过压。当芯片处于欠压、过压和电流反向的情况下,则认为有故障,FAULT则会输出低电平,并关闭外部MOSFET,快速隔离故障电源。在测试板实验中采用了两路冗余的方式,其原理如图4所示。由图4中可见,采用了2个背靠背反向连接的MOSFET电路,这样的连接方法可以避免单个MOSFET的体二极管导通对输入、输出之间的影响,因为单管的时候,关断MOSFET后,由于MOSFET自身的体二极管的存在,还是会存在导通通路,会对模块或输出总线产生影响。该电路的输入为+3.3V稳压电源。对于低电压大电流的应用场合,需要在满足条件的情况下,选取导通电阻尽可能小的MOSFET,这里选用了Vishay的SUB75N03-04,其导通电阻RDS(on)为0.004Ω左右。当电流为10A时,MOSFET的理论导通压降仅为0.04V,导通损耗仅为0.4W。与原来采用二极管的方法相比,极大地减小了原来二极管上的导通压降和损耗。根据不同的负载大小,对该电路测试板进行了测试。MOSFET上的压降可由图5看到:横轴表示输出负载电流的大小,纵轴表示电路中电流流过两个背靠背反向连接的MOSFET的压降。根据欧姆定律,在MOSFET的导通电阻几乎不变的情况下,它两端的压降和电流是成正比的。由图5可见,MOSFET的压降随着电流的增大线性增大,当输出电流达到10A时,两个MOSFET的压降为64mV。MOSFET的导通损耗如图6所示。其中,横坐标为输出电流,纵坐标为导通损耗。根据公式2P=UI=IR可知,在MOSFET导通电阻基本不变的情况下,它的导通损耗和输出电流的平方成正比。由图6可见,MOSFET的导通损耗和电流的平方成正比。当输出电流达到10A时,这两个反向连接的MOSFET导通损耗为0.64W。对于一个输出3.3V@10A、输入-输出效率为80%的电源来说,如果用二极管的冗余方案,实际输出电压需要抬高到3.7V左右以补偿二极管的导通压降,系统的总效率为71%;而采用导通电阻4mΩ的MOSFET冗余方案,几乎不需要电压补偿,总效率可以达到79%,效率损失很小,因此,即便二极管的方案电路简单、更易实现,但是在低电压、大电流的应用里,二极管较大的导通压降、功率损耗以及必须考虑的散热问题,成为该方案应用最大的弱点,采用“或”方式MOSFET控制器来驱动大功率的MOSFET管来代替传统电路中的肖特基二极管降低了约84%的导通压降和损耗,因而该方案在低电压、大电流应用场合中更具优势。
3结束语
在新型冗余电源设计中,采用了“或”方式MOSFET控制器对MOSFET进行控制,代替了原来简单的二极管方案。相比原来二极管的方案,虽然电路稍微复杂一些,但是对于冗余电源电路的优化是显而易见的。达到了减小压降,降低损耗的目的,还能起到在故障时隔离模块与输出总线的作用,并且可以有效提高电源系统转换效率,降低散热设计负担,在低电压、大电流的机载二次电源系统应用中是更好的解决方案。
【关键词】全桥软开关电源；负载-效率最佳工作点；电源休眠；绿色；节能；创新
1.解决损耗的办法
1.1变硬开关为软开关
在众多损耗中，最重要的损耗是开关电源在开关过程中由于电流和电压的交叉导通产生的热损耗，所以改变电源的工作状态，即变硬开关电源为软开关电源是根本解决办法。
1.2提高电源的负载
从图1可以看出：开关电源在40%额定电流输出区间以下，整流器的效率是比较低的，而且输出电流越小效率越低。但整流器的持续工作电流过大一旦达到或者超过额定工作电流，其工作稳定性要受到影响，因此，从提高整流器的工作效率来讲，我们有必要采取措施确保开关整流器工作在40%-80%的负载区间内。
综上所述，现有开关电源系统的缺陷是：开关整流器没有得到合理的利用，工作效率低，热损耗大，浪费资源。有必要采取合理的技术措施，避免多个整流器工作在效率较低的负载率区间内，提升整个开关电源系统的工作效率，降低热损耗，达到节能的目的。
2.解决电源损耗带来的问题
2.2可靠性的问题
电源的可靠度是时间和负载的函数，时间越长，可靠度下降，负载越大可靠度越低，本来电源是并联工作在小负载状态，当认为提高负载后电源的可靠度下降，故可靠性设计重要的一个方面是负载率的设计，根据元器件的特性及实践经验，元器件的在小负载率下工作时，电源系统的可靠性较高的。
2.2电源冗余设计的问题
冗余电源是用于服务器中的一种电源，是由两个完全一样的电源组成，由芯片控制电源进行负载均衡，当一个电源出现故障时，另一个电源马上可以接管其工作，在更换电源后，又是两个电源协同工作。冗余电源是为了实现服务器系统的高可用性。除了服务器之外，磁盘阵列系统应用也非常广泛。电源冗余一般可以采取的方案有容量冗余、冗余冷备份、并联均流的N+1备份、冗余热备份等方式。容量冗余是指电源的最大负载能力大于实际负载，这对提高可靠性意义不大。冗余冷备份是指电源由多个功能相同的模块组成，正常时由其中一个供电，当其故障时，备份模块立刻启动投入工作。这种方式的缺点是电源切换存在时间间隔，容易造成电压豁口。并联均流的N+1备份方式是指电源由多个相同单元组成，各单元通过或门二极管并联在一起，由各单元同时向设备供电。这种方案在1个电源故障时不会影响负载供电，但负载端短路时容易波及所有单元。冗余热备份是指电源由多个单元组成，并且同时工作，但只由其中一个向设备供电，其他空载。主电源故障时备份电源可以立即投入，输出电压波动很小。对于一些需要长时间不间断操作、高可靠的系统，如基站通信设备、*设备、服务器等，往往需要高可靠的电源供应。冗余电源设计是其中的关键部分，在高可用系统中起着重要作用。冗余电源一般配置2个以上电源。当1个电源出现故障时，其他电源可以立刻投入，不中断设备的正常运行。这类似于UPS电源的工作原理：当市电断电时由电池顶替供电。冗余电源与UPS的区别主要是由不同的电源同时供电，而UPS则是一个电源供电另一个则随时备用，有需要时自动切换。传统的冗余电源设计方案是由2个或多个电源通过分别连接二极管阳极，以“或门”的方式并联输出至电源总线上。如图1所示。可以让1个电源单独工作，也可以让多个电源同时工作。当其中1个电源出现故障时，由于二极管的单向导通特性，不会影响电源总线的输出。
3.两全其美的解决办法
3.1软件办法的电源休眠技术
从2009年开始，国内各开关电源厂家陆续推出了结合自身电源产品的软件休眠节能技术，其普遍的技术原理是：厂家根据自身的开关整流器的负载-效率特性，预设一个合理的负载率区间，通过电源系统监控单元实时采集整流器输出电流与总负载电流，计算判断需要工作的整流器数量，然后通过整流器遥控开/关机命令实现对整流器的软关机和开机，达到休眠节能的目的。
3.2硬件办法的电源轮流工作技术
节能控制器不依赖于开关电源监控单元，而是独立实现对整流器输出电流总和各模块工作状态的检测，通过预先设定的整流器工作效率区间，判断当前负载情况下需要工作的整流器数量，然后控制加装在整流器交流输入前端的继电器，控制整流器的市电输入通断，通过冷备份方式来达到休眠节能的目的。
4.结束语
采用电源休眠技术控制的开关电源，不仅可以提高整个电源系统的工作效率，减少能源损耗，还可以对电源输出状况进行监控，有效实现了“该干活时就抡起膀子大干，该休闲时就安静的休闲”的工作模式杜绝了“干也不好好干，休也休不好”的工作模式，减少了因电源闲置和怠工产生的浪费和损失。
参考文献：
[1] 王兆安， 黄俊. 电力电子技术[M]. 北京： 机械工业出版社， 2008.
[2] 王增福， 李昶， 魏永明. 软开关电源原理与应用[M]. 北京： 电子工业出版社， 2006.
[3] 倪海东， 蒋玉萍. 开关电源专用电路设计与应用[M]. 北京： 中国电力出版社， 2008.
[4] 谢自美. 电子线路设计实验测试. 武汉： 华中科内蒙古大学学报[J]， 2006.
【关键词】：含分布式电源；配电网保护技术；影响；技术策略
1、导言
近年来，随着DG接入配电网，其对电网结构、潮流、故障特征等产生了深远影响。配电网故障时短路电流大小及分布均有变化，变化的程度与DG的容量、接入位置等因素直接相关；网络各处保护所受影响也不尽相同，导致现有配电网保护无法准确判断故障的位置而出现拒动、误动现象。本文通过研究近几年有关分布式发电的文献资料和科研成果，对含分布式电源的各种配电网保护方案进行归类与分析，展望了其今后的发展方向。
2、含分布式电源对配电网保护技术的影响
2.1对重合闸的影响
目前，自动重合闸已被广泛使用，可能会使含DG的配电网在故障时出现以下几种现象：配网处于孤岛运行状态，部分负荷由DG供电，此时若自动重合闸动作，则会导致重合闸失败；DG在馈线断路器跳闸后持续供电，故障点电弧无法熄灭，导致自动重合闸失败。当瞬时性故障发生时，自动重合闸能够迅速恢复供电，但是当DG接入配网后，相应的配电线路会变成双侧电源供电，重合闸的动作需要考虑到两侧保护的时间配合问题与两侧电源的同步问题。
2.2计及保护影响限制DG准入容量
接入配电网DG容量越大，故障时DG对配网保护动作正确性产生的影响也越大，从限制DG对配网保护影响出发，可合理分析计算DG的准入容量。可通过PSCAD仿真软件，根据配电网电流保护定值，求取出网络各处DG的准入容量，在准入容量以内，可以避免因DG接入造成保护误动。分析了DG对配网保护的影响，并结合电网实际，提出了DG准入容量计算的约束条件。限制DG准入容量，虽然配网保护无需任何改动，但电网消纳DG的能力有限。
2.3对短路电流的影响
当DG并网运行时，即便潮流方向不变，在短路时短路电流值都会受到影响，流过保护的短路电流值会发生变化，并且这种变化是不定向的，无法预测，随着故障位置和DG的运行状态不同，流经保护处的故障电流值会增大或减小。这些故障电流值的具体变化情况随配电网中DG种类和接入数量的增加而变得更加的复杂。如配电网仍采用原有保护配置方案，从保护可靠性的角度考虑，DG的接入点、接入数量和准入容量等都会受到很大的限制。
3、含分布式电源的配电网保护技术策略
3.1采用距离保护
距离保护的测量量是保护安装处母线电压与线路电流之比，反映测量阻抗的降低而动作。正常时，距离保护测量的是负荷阻抗；故障时反映的是保护安装处到故障点的阻抗，其大小只与保护安装处到故障点距离相关。距离保护具有方向性、保护范围稳定、灵敏度高、不受运行方式变化影响等特点，比较适合作为含DG的配电网保护。并通过仿真分析表明，DG的接入位置对测量阻抗产生了一定影响，距离保护安装在DG上游时，DG的分流作用会使保护范围有所减小；距离保护安装在DG下游时，不影响距离保护的正确动作。对于长短线配合系统，距离保护可能失去选择性，但随着DG容量增加，此影响呈较小趋势甚至消失。
3.2运用合理的计算方法对分布式电源在配电网中进行规划
一切的对于分布式电源使用的规划都离不开合理的计算方法的支持。在进行分布式电源的规划中应该合理的采用遗传算法。在遗传算法的使用上，要注重对曾经的数据经验进行有效的应用，通过学习之前的经验，提出各种的问题方案，再根据问题提出相对应的解决方案，最终才能在规划的过程中找到最优的解决方案。另外还要合理的使用模拟计算法。在进行模拟计算法的使用上，要通过预设一个分布式电源在配电网规划中出现的问题，并通过在现实生活中一次次的进行有效的一对一的实验，最终得到整个问题的最全的解决方案。但是这种算法的使用也是存在着诸多的弊端的，因为它具有实脱离际，随意模拟现象的出现，所以应该配合着遗传算法上的使用。最后要合理的进行粒子群算法的使用。粒子群算法，就是在众多的粒子中寻找到最优的粒子进行发展，已达到通过一个粒子来影响全局的作用。在进行粒子群的计算上，可以明确的算出在进行分布式电源的规划中所要使用的费用，最后通过对比，选择出最有利最经济的规划方案。
3.3基于相邻电流保护间通信的三段式电流保护技术改造方案
将相邻线路保护作为一个保护单元，利用后级线路方向性电流保护闭锁前级三段式方向电流保护。该方案逻辑简单，新增辅助设备少；本线内故障全线速动切除，避免了DG投退造成保护定值频繁改动；通过本侧保护联跳对侧断路器，线路对侧无需安装保护装置，简化了保护配置。在实际应用中，通信设备的可靠性对保护的影响至关重要，需要设计通信系统冗措施确保保护动作正确性；需要考虑运行方式变化对该保护方案带来的不利影响并加以改进。
3.4做好自适应保护
自适应保护的思想是尽可能地让保护适应电力系统的变化，改善保护的性能。自适应保护的方法主要是存储基准信息，对线路的各个电气量实时采样计算，然后将两者比较，根据结果来确定故障范围和对此故障应该采取的保护方案。但是该方法需要对每个点进行信息采集，而配电网络的覆盖面广，运行维护较困难。明确自适应保护方法，可用计算机对电网的运行状况进行实时监控，依据系统运行方式的变化，使保护装置的定值能够进行动态调整。
4、结论
综上，对分布式发电继电保护技术的研究工作虽取得了一定的成果，但多数研究成果局限于理论研究，普遍缺乏工程实践。为适应分布式发电的发展，应着重开展以下几个方面的研究工作：可从实际工程应用的角度出发，强化理论成果的可移植性；加强高渗透率情况下的配电网保护技术的研究，提高电网对DG的消纳能力；将广域网保护与配电自动化系统有机结合，实现硬件资源与数据共享，随着配电网自动化建设的不断深入，广泛采集配电网实时运行参数，以逐步实现远方控制配电网开关设备。
【参考文献】：
[1]马静，王希，米超，王增平.含分布式电源的配电网自适应保护新方法[J].电网技术，2011，10：204-208.
为了给安全监测系统供电,所配备的电源应能提供12V可靠稳定的直流电。由于铁路罐车运输范围广、温度变化大,电源应能满足铁路罐车运营环境温度的要求,即-40℃~+50℃。并且,铁路罐车的最短检修周期为1年,在此期间,一般无专人维护,因而,电源的供电时间应不小于1年。
2三种电源应用于铁路罐车安全监测系统的分析
根据铁路罐车安全监测系统电源的要求,从环境温度、安装方式和供电方式等方面分别对阀控式铅酸蓄电池、锂亚硫酰氯电池和太阳能发电三种电源进行分析、对比。
2.1阀控式铅酸蓄电池
阀控式铅酸蓄电池因结构密封,充、放电过程中不会漏液,也不需要定期加水或加酸液,并且,电池内部设置了可以调节气压的安全阀,因此,这种电池也被称为“免维护”阀控密封式铅酸蓄电池,为二次电池。这种电池因具有电压稳、充放电可逆性好、使用温度范围广、安全性高、免维护、环保等特点,广泛地应用于国防、交通、电力、通讯、冶金、石油化工以及城市轨道交通的通信系统、信号系统、供电系统等[1]。阀控式铅酸蓄电池在-40℃~+60℃范围内可正常使用,使用寿命为5年,能够满足铁路罐车运营环境温度和检修的要求。然而,由于结构原因,散热困难,其寿命和容量受温度影响较大。这种电池在25℃的环境下兼具使用寿命长和容量高的最佳综合性能。长期运行温度若升高10℃,使用寿命约降低一半[2];当温度降低至-40℃时,蓄电池的容量减少到原来的1/3左右[3]。为了延长使用寿命,蓄电池应避免阳光直射,并进行适当的通风。并且,由于蓄电池的体积和重量较大,如容量为38Ah的阀控式铅酸蓄电池外形尺寸为200mm×169mm×176mm,重量约19kg。因此,蓄电池在铁路罐车上的安装采用独立式设计,并在保护壳上设置通风孔,可与安全监测系统的其他部件一起固定在罐顶,或悬挂于罐车的底架上以便于临时检修。在确定蓄电池的容量时,需综合考虑用电负载功耗、蓄电池的放电深度(一般取75%)、自放电(25℃时,每天自放电率小于额定容量的0.1%)和温度对蓄电池容量的影响等因素。由于蓄电池在一次充电后给负载的供电时间应不低于1年,因此,采用阀控式铅酸蓄电池给监测系统供电时,只能进行间歇式供电,不能实现实时监控的目的。并且,根据用电负载的功耗,在考虑蓄电池体积和重量的基础上,选择适当的容量,从而确定供电的间隔时间。
2.2锂亚硫酰氯电池
锂亚硫酰氯电池因具有比能量高(实际比能量为405Wh/kg[4])、工作电压高且平稳(在90%容量范围内,电压变化小于0.2V[5])、储存寿命长(15年)、体积小、重量轻、耐振动和冲击等优点,已广泛地应用于电子计量、检测仪表、监控报警系统、电子医疗设备、GPS定位追踪设备等。目前工业化生产的电池为一次电池,国产38Ah锂亚硫酰氯电池的价格大约为每节75元。锂亚硫酰氯电池的工作温度范围在-55℃~85℃之间,满足铁路罐车的运营工况。然而,环境温度对这种电池的容量和寿命也有一定的影响,当温度从25℃降低到-40℃时,电池容量降低约30%,高温(>70℃)对电池的寿命有不利的影响。由于锂亚硫酰氯电池的开路电压为3.6V,采用这种电池给12V的直流负载供电时,须串联4节电池才能达到所需的电压。该电池因比能量大而具有体积小、重量轻的优点,目前工业化生产的锂亚硫酰氯电池最大容量为38Ah,外形尺寸为φ34.2mm×124.5mm,重量约0.2kg。因而,采用这种电池给安全监测系统供电时,不需单独设计安装结构,可与其他部件一起安装在保护壳内,并固定于罐顶。为了达到铁路罐车在最短1年检修周期内的供电要求,采用锂亚硫酰氯电池作为安全监测系统的电源时,也只能进行间歇式供电,可采用并联的方式增加电池的容量。这种电池由于自放电率很低(每年约0.1%),电池的容量仅与用电负载的功耗和温度有关。在综合考虑电池的容量和体积的情况下,确定危险品运输过程中监测的时间间隔。
2.3太阳能发电
太阳能发电是利用太阳能电池半导体材料的光伏效应,将太阳光的辐射能转换为电能的一种新型发电系统,又称光伏系统,这是一种对环境无污染的可再生能源,其应用覆盖航海、航天、电力、交通、民用等领域,尤其是无电网的地区。太阳能光伏发电系统由太阳能电池方阵、阻塞二极管、调节控制器和蓄电池组成[6],其结构示意图见图1。目前,工业化生产的太阳能电池是晶体硅太阳能电池,主要包括单晶硅和多晶硅。单晶硅太阳能电池的转换效率约15%,多晶硅太阳能电池的转换效率在10%左右[7]。由于材料容易制取,多晶硅太阳能电池的成本较低。现阶段,市场上晶体硅太阳能电池组件的价格大约为15元/瓦,预期使用寿命25年。与太阳能发电系统配套使用的蓄电池主要是铅酸蓄电池。太阳能电池的正常工作温度是-65℃~+125℃,在给定的光强下,工作温度升高会降低转换效率,导致输出功率减小、使用寿命降低。研究表明相对于电池的额定工作温度25℃,温度每升高1℃功率会降低0.3%[8]。由于铁路罐车属于移动式设备,运输范围遍及全国,为了使车辆运输途中太阳能电池组件能够最大限度地获得太阳能,提高发电效率,太阳能电池组件的安装须选取合适的倾斜角(太阳能电池组件平面与水平地面的夹角)。鉴于最佳倾斜角与地理纬度有关,通过调研1998年~2005年全国主要城市的日辐射量,成都和贵阳的日辐射量均较低,因此,铁路罐车太阳能电池组件安装倾斜角的确定以这两个地区作为参考,分别为32°和34°。同时,考虑到倾斜角大于30°时有利于组件表面的积雪滑落,因而,太阳能电池组件在铁路罐车顶部安装的倾斜角可选在30°~35°之间。采用太阳能发电可以提供源源不断的能量,为铁路罐车的安全监测系统连续供电,不仅可以满足铁路罐车的检修要求,而且能够达到实时监控的目的。
2.4三种电源的对比
阀控式铅酸蓄电池在铁路罐车上已有成熟的应用经验,可悬挂于铁路罐车的底架上,便于临时检修或更换电池。这种电池存在体积和重量大的缺点。采用该电池给安全监测系统供电时,只能进行间歇式供电。锂亚硫酰氯电池因具有体积小、重量轻的优点,应用于铁路罐车可以实现安全监测系统的小型化和轻量化。然而,该电池存在低温放电电压滞后、短路和重负载条件下存在安全隐患等缺点。这种电池作为安全监测系统的电源时,危险品运输过程中的监测也只能是间歇式的。采用太阳能发电的方式给铁路罐车安全监测系统供电时,可以达到在1年的检修期内给系统持续供电的目的,实现危险品装卸运营全过程的实时监测。太阳能电池组件存在体积大、产业链不完整、标准不完善、价格高等缺点。
【关键词】YAG激光器；电源；节能技术
在现代工业激光、医疗激光等研究领域中，YAG激光器均是其重要的分支，加强对于其设计、加工及应用中相关技术问题的深入研究与探讨，对于现代激光技术的创新与发展具有重要的意义。在YAG激光器的应用中，光电效率低、无故障寿命较短等问题是不容忽视的，客观限制了其推广与应用。因此，在今后的技术研究工作中，必须注重YAG激光器电源节能的问题，以实现耗能少、无故障寿命长的基本要求。
1、YAG激光器的工作原理及对于电源的基本性能要求
在YAG激光器光源的选择中，气体连续放电灯管因具有良好的性能而成为首先，此类激光灯管必须配备专业的电源才能保证稳定、安全、高效工作。YAG激光器的工作原理为：YAG激光器普遍是采用气体放电灯激励的，较为常见的YAG连续激光器多是应用连续氖灯泵浦，在满负荷情况下试灯的使用寿命约为200h，在70%的负荷下使用寿命约为1000h。一般情况下，YAG激光器采用灯激励每秒几十次重复频率的激光器，其最大峰值功率可达几百兆瓦，连续输出的最高功率已超过1000W，串联激光器的连续输出功率可达数千瓦。YAG激光器应用的电源为专用电源，其基本性能要求主要包括以下几方面：
1.1气体放电电流波纹应尽可能小，在激光打标、精密加工等过程中，对于激光功率的稳定性要求较为严格，由于受到热惯性作用的影响，激光灯所输出的激光功率波纹会明显低于激光灯管气体放电电流波纹，所以，YAG激光器的电源必须具有理想的高频及低频波纹抑制与调节功能，以实现对于气体放电电流波纹的有效调控。比如在精细网纹辊的精细打孔工业中，必须要求极其优异的接近衍射极限的光束质量，标准的TEM00单模输出，输出波长为1.06微米，单脉冲能量1MJ，准直后光束直径10mm，M2<1.8，光束发散角0.24mrad；经焦距为50mm的透镜聚焦后，光斑直径可以小于6微米（只有多模的Nd:YAG激光器的1/10左右），工作点的峰值功率密度非常高，达109W/cm2,使20瓦平均功率的脉冲光纤激光器用于激光制辊时的效果超过平均功率100瓦的YAG激光器，才可以适合于进行精细网纹辊的精细打孔等应用。
1.2提升引燃灯管的可靠性，并且保证其平滑的过渡至连续放电状态，由于YAG激光器的引燃系统、恒流系统共用一个输出，应特别注意的是在引燃过程中，必须关注恒流控制系统的安全性问题。
1.3大功率、高效率、节能，根据国家的相关规定与要求，要求YAG激光器专用电源的实际工作效率必须保持在93%以上。
1.4软启动的特性，在初次进行电源与启动连接时，电源的输入电流必须小于负荷电流，应避免对于电网产生任何冲击。
1.5高精度、快速的电流跟踪能力，YAG激光器是否输出激光或者激光输出功率的大小，主要是由流经激光灯管的电流量决定。因此，在YAG激光器的设计中，必须采取有效的措施进行输出电流的调控，并且注重输出电流与电流给定信号的快速跟随。在激光功率调定电流的情况下，激光灯管的直流电流必须稳定在调定电流的范围内。
1.6全方位保护性，YAG激光器的电源必须保证安全性与可靠性，因为一旦出现电源质量或安全问题，极有可能导致整套激光设备处于瘫痪状态，所以，在YAG激光器的设计中，必须对于电源采取全方位保护性的措施，例如：输出/输入保险管、电压电流保护、电源监测保护、频率快速保护及双重电流保护等。
2、YAG激光器中的电源节能技术分析
YAG激光器的电源系统主要由开关型主电源电路、CPU控制电路、预燃电源电路、触发电源电路、储能电容放电时间控制电路等组成（见图1）。泵浦氪灯作为整个YAG激光器电源的负载，根据气体氪灯的伏安特性要求，氪灯必须保证有效点燃，进而产生泵浦光波。YAG激光器电源的基本工作流程为：1）触发电源部分提供的高压（约为2万千伏），电离击穿激光灯管内的惰性氪气，以实现触发；2）在电离触发过程中，输出电压（约为2千伏）的预燃电源部分，促使氪灯处于低燃弧预燃的状态；3）打开晶体管开关，使得储能电容器内部的主电源能量迅速通过氪灯，以形成放电回路，氪灯此时处于强辉光放电的状态。以国内自主生产的某品牌YAG激光器为例，对比传统的电源形式，笔者提出了具体的节能改造措施。
2.1常用的YAG激光器电源形式
本款YAG激光器的氪灯采用原有电源，点灯的可靠性为96%，维持电流为45A。在500h出现偶尔熄灯的现象，氪灯寿命约为900h。在维持电流＜3.6A的情况下，激光器基本上无法保持正常工作。
2.2YAG激光器电源的节能技术改造
关键词：引风机；变频器；控制电源；备用；改造
本生物质电厂引风机采用2台×50%额定负荷量的离心式风机，配变频电机、电路，转速可控调节。电机电源分别取自各自机组的6KV厂用电A、B母线上；平时采用变频调节运行，当变频器故障时自动切换到工频运行，但工频需要手动切频运行。
1引风机主要参数
2设备现况
本生物质电厂引风机变频器控制部分采用两路电源供电，在变频器内部进行两路电源切换功能，两路电源经过切换继电器供给UPS，及引风机控制部分，故UPS也是作为引风机控制备用电源的一部分，但是该UPS的供电时间一般为5分钟或更短。而我厂#1、2炉引风机变频器的两路控制电源都取自除灰MCC段，由此可见，任何由于单一的除灰MCC段的失电都将造成#1、2炉引风机变频器失去控制电源的极大安全隐患。所以引风机控制电源的需要进行改造，使其具备真正的两路控制电源控制模式。
3设备现况的技术分析
（1）引风机变频器控制电源取自除灰MCC段，除灰MCC段电源由厂区公用A、B段经过双电源切换开关提供。从电源来源看，引风机控制电源取自对应机组厂用电的可靠性要高于取自厂区公用段的电源，也就是多了一层失电可能。（2）从除灰MCC段看，引风机变频器控制电源单一，只有MCC段供给，失去了引风机两路控制电源互为备用的设计理念。
4改造建议
（1）将#1炉引风机变频器控制电源1由除灰MCC段移至#1炉布袋除尘器MCC配电段，保留引风机变频器控制电源2在除灰MCC段。（2）将#2炉引风机变频器控制电源1由除灰MCC段移至#2炉布袋除尘器MCC配电段，保留引风机变频器控制电源2在除灰MCC段。（3）将引风机变频器控制电源1经过10A空气开关后接入对应的布袋除尘器MCC段。
5实施方案及技术关键
5.1实施方案
（1）在#1炉布袋除尘器#1配电柜间隔装设端子排及2极空气开关（端子排要求10mm2接线、数量不少于6个，控制开关额定电流10A）。拆除除灰MCC段AOBLB03E1开关（#1炉引风机变频器电源1）的出线电缆（变频器侧不动），并将此电缆敷设到#1炉布袋除尘器#1配电柜间隔、接至所装开关的出线侧，开关进线侧接入#1炉布袋除尘MCC段的PC-02的QL7电源开关。（2）在#2炉布袋除尘器#1配电柜间隔装设端子排及2极空气开关（端子排要求10mm2接线、数量不少于6个，控制开关额定电流10A）。拆除除灰MCC段AOBLB03E2开关（#2炉引风机变频器电源1）的出线电缆（变频器侧不动），并将此电缆敷设到#2炉布袋除尘器#1配电柜间隔、接至所装开关的出线侧，开关进线侧接入#2炉布袋除尘MCC段的PC-02的QL7电源开关。5.2技术关键电源接入时要测试好220V电源的A相与零线，保证引风机变频器控制电源的L端子接220V控制电源的A相，N端子接入220V电源的中性线。由于引风机控制电源取自除灰MCC段及布袋除尘器MCC段，而除灰MCC段电源又取自厂区公用A、B段，而#1机组布袋除尘器电源取自#1机组厂用380VI段和II段，所以引风机变频器控制电源只能进行间断性切换，而不能并联切换。故要做好电源切换的实际测试，方式到送电等情况的发生。
6改造后的要求达到的效果
（1）改造后引风机控制电源真正实现两路互为备用。当引风机变频器控制电源1所在的布袋除尘器MCC配电段失电时，引风机变频器控制电源2在除灰MCC段没有受到影响，能保证引风机变频器继续运行。（2）为了保证电源的安全，即使引风机变频器控制电源1上有故障也不影响布袋除尘器MCC段上的其他设备运行，必须在布袋除尘器MCC段开关接入前加装匹配的空气开关。（3）改造后不能因为某段公用段的失电或停电，而造成引风机控制电源失电，最后造成引风机停止运行的隐患。（4）电缆敷设必须经过电缆桥架敷设，不能乱拉乱挂，使之有条有理，简单明了。
7整体评价
经过对引风机变频器两路控制电源的改造，提高了引风机变频器运行的安全可靠性，使得引风机变频器控制电源由原来的单一形式变成互为备用形式。从电源供给模式看布袋除尘器电源是从机组厂用380VI段和II段经过双电源切换开关供给，所以引风机控制电源达到了一路由机组本身厂用380V段供给，另一路由厂用公用段供给的，而厂用公用段#1、#2机组互为备用，这种给电方式的可靠性是非常高的，能够有效保证引风机变频器的控制电源保持有电，不至于因为引风机变频器的控制电源失电而导致引风机跳掉。这个技术改造，基本没什么花费经费，并且改造量及工作量不大，但是却消除了一个重大安全隐患。
参考文献
[1]王仁祥.电力新技术概论[M].北京：中国电力出版社，2009.
[2]戈东方.电力工程电气设计手册[M].北京：中国电力出版社，1989.
[3]熊信银.发电厂电气部分[M].北京：中国电力出版社，2009.
【关键词】便携式移动电源产品认证 认证基本流程 检测标准 送样要求
1 CQC推出便携式移动电源产品认证的市场背景
近些年来，手机、数码相机、ipad、暖手宝等便携式电子产品的市场占有率越来越高，为这些便携式电子产品充电的各类便携式移动电源也越来越多，该类产品种类繁复，在迅速发展的同时却面临着国家行业标准缺失，没有有效市场监管的情况，许多制造移动电源的厂家并没有对产品进行专业的检验就上市销售，不少消费者在购买后，安全性能和基本性能都得不到有效保障，为了促进便携式移动电源产业的健康发展，CQC在2015年初推出了便携式移动电源产品安全认证业务。
2 便携式移动电源产品的认证流程
认证模式：产品检验+初始工厂检查+获证后监督。
具体认证流程见图1：
以下是流程说明：
（1）提出申请：便携式移动电源的申请是在网上提出申请，申请时企业需在网上填写申请，申请的同时递交规则要求的申请资料和证明资料，根据产品的参数制定测试方案。
（2）产品检验阶段：检验采用送样原则，申请人提供CQC选取的代表性样品（样品必须是出厂检验合格的产品）到检测机构，检测机构检测合格后出具试验报告。
（3）初始工厂检查：便携式移动电源工厂检查的内容为质量体系审查和产品一致性检查，以认证的技术要求为核心，以设计研发--采购--生产和进货检验―过程检验―最终检验为基本检查路线，重点关注关键工序和检验环节，现场确认影响产品认证技术指标的关键原材料/元器件/零部件的一致性，现场验证工厂的生产能力。
（4）认证结果的评价与批准：CQC对产品检验、工厂检查结果进行综合评价，评价合格后颁发证书。
（5）获证后监督：对获证企业每年需要进行年度监督检查，检查内容包括质量体系的复查和获证产品一致性检查。一般情况下初始工厂检查结束后6个月就可以安排年度监督，每次间隔不超过12个月。
3 认证产品的检测标准、试验项目、试验方法及判断要求
3.1 依据标准
CQC1110-2015《便携式移动电源产品认证结束规范》；
3.2 试验项目、试验方法及判断要求
移动电源产品应满足CQC1110-2015的要求，按照CQC1110-2015 中规定的以及该标准引用的检验方法和/或有关标准进行检测。共有15项试验项目，任何一项不符合标准要求时，则判定该认证单元产品不符合认证要求。部分非关键试验项目不合格时，允许在CQC规定的期限内完成整改，整改后重新进行检验，未能按期完成整改的，终止认证。
4 认证产品的适用范围、认证单元划分和送样要求
4.1 适用范围
认证的便携式移动电源产品是指USB接口类移动电源产品，主要包括：手机用移动电源、数码相机用移动电源、PDA、PSP、mp3、mp4、iPad、iPod、GPS等数码产品、USB可移动式照明（多为LED）、USB暖手宝、USB电风扇、USB加湿器、USB手电、USB剃须刀等具有USB可充电功能的产品用移动电源；电源的标称充电电压直流5V，标称放电电压直流5V，输出电流不超过5A的移动电源。
4.2 认证单元划分
同时符合以下六个条件可以作为一个申请单元：
A、相同的电池种类、型号、数量和容量；
B、相同的保护电路及保护装置；
C、相同的充放电及电压调整电路；
D、相同的外壳结构；
E、相同制造商和生产厂；
F、相同的封装方式（电池的串并联方式）。
4.3 送样要求
便携式移动电源的一个申请单元中只有一个型号的，送本型号的样品，其送样数量为：移动电源15个，其内部使用电池21个；
移动电源一个申请单元以系列产品认证时，应从系列产品中选取对性能影响最不利的型号产品作为主检产品，其余型号产品为覆盖产品，其送样要求如下：主型号移动电源15个，其内部使用电池21个；覆盖型号各送移动电源一个，必要时可以增加覆盖样品的数量补充差异试验。
4.4 便携式移动电源产品认证证书及标志
便携式移动电源产品认证的证书是长期有效的，在证书有效期内，证书的有效性通过定期监督检查维持。
便携式移动电源产品经过认证后允许使用的认证标志如图2，不允许使用变形标志，证书持有企业可以在获证产品的本体、铭牌或说明书、包装上施加认证标志。
参考文献
[1]王刚，王寅.CQC11-464115-2015 便携式移动电源产品安全认证规则[Z].便携式移动电源产品认证技术规范，2005.
【关键词】三电源；无扰动切换；模糊控制
1.引言
随着科学技术的不断进步，计算机技术的普及，越来越多的企事业单位、学校建立机房，告别了纸质办公方式、一只粉笔的教学模式，采用无纸化的电子办公模式、多媒体教学方式等，单位各部门的电脑组成一个内部局域网。这种模式极大地提高了工作效率，节约了成本，也为保护地球自然资源做了一定的贡献。但是也存在弊病，因为机房、电脑是需要电源供电的，一旦在工作过程中出现突然断电现象，就会造成数据丢失，陷入混乱状态；对于学校而言，正常的教学次序被破坏，甚至教学工作就不能开展。虽然在十一五期间，国家加大了电网建设方面的投资力度，但有很多因素都会影响电网供电的稳定性，机房内的电脑及网络设备仍有可能被中断供电。因此，如何在失去电源后快速重新、无扰动地获得供电，为机房内的电脑及网络设备提供可靠电源，是我们必须研究和关注的问题。
本文主要探讨某高校机房电源工程，实现多路电源的智能无扰动切换控制。该校机房内设备由UPS供电，UPS前端有两路市电和一台自备发电机，即有三路电源输入。在正常的情况下，市电1使用优先，当两路市电都无法供电时，启动自备发电机供电，以确保UPS前端必有一路电源输入。可见，必须实现电源三选一的智能自动切换控制，为UPS提供可靠的不间断电源。
2.系统主要功能
UPS供电电源的智能切换控制是以单片机控制器为核心，通过检测电路来采集外部切换条件，并运用单片机控制器内部实现的模糊控制算法，通过带电动操动机构的开关器件，自动实现系统中不同电源之间的切换控制。主要功能如下：
（1）检测与显示：主要检测市电一、市电二这两路三相相电压、频率，同时检测转换开关的状态量（合闸、分闸、脱扣）等。状态指示采用LED发光二极管。
（2）判断与控制：控制器对检测电路送来的信号运用微控制器内部实现的模糊控制算法，进行两路市电的供电质量的分析判断后，选择哪路市电供电或是否启动自备发电机供电，输出控制信号，控制电动开关器件实现转换开关切换。
（3）数字化的参数整定：采用数字化调整控制器的所有参数[1]，硬件电路得到了简化，提高了整机的稳定性和可靠性，且每个参数都可单独调整。
（4）高性能单片机程序控制，采用模块化结构设计，具有极强的抗电磁干扰能力。
3.硬件设计
如图1所示，控制器对市电1、市电2及发电机电压同时进行检测，单片机控制电路运用微控制器内部实现的模糊控制算法，对检测结果进行逻辑判断，自行选择电源线路，向开关器件发出分闸或合闸指令。开关器件指带有电动操动机构的断路器及附件、机械联锁机构等。
4.智能无扰切换控制模块的模糊控制算法
本系统中，投切电源完全是根据模糊控制算法，具体包括：首先确定输入电源对应的外部切换条件，其次根据经验数据和切换原则，建立专家规则库，对于任何系统状态均能够找到相应的经验性处理规则，通过采集外部切换条件、利用特定的类C编程语言来构建切换控制函数，调用切换控制函数以执行该状态下专家库中对应的专家规则，以保自动切换的进行。其主体是一个解决自动切换控制的指令规则集合[2]。模糊控制算法的实施原则为：市电1的使用优先级最高，市电2的使用优先级次之，自备发电机的使用优先级最低。
4.1 选取和确定外部切换条件
外部切换输入条件为：市电1线路电压，市电2线路电压，发电机的电压；输出控制量为：市电1线路的电动操动机构开关量Kl，市电1线路的电动操动机构开关量K2和发电机的电动操动机构开关量K3。
4.2 专家控制算法的规则库
5.测试结果
通过对样机进行电压转换、时间测试，其结果如表2所示。
经过实验验证，控制模块完全按照预定的方法运行，能在不同的设定下对故障情况进行自动识别，并按照要求准确自动切换，做到了真正的过渡自然，无扰切换。
参考文献
[1]赏星耀，项新建.双电源智能自动切换系统的研究[J].机电工程，2006（7）：18-20.
关键词：分布式电源；微电网；光伏发电；风力发电；管理控制
Distributed generation and Microgrid control technology
WANG Jun, LIN Li, LI Quan, SUN Zhang, WANG Hui-ling
（Xihua University Institute of electric information, Sichuan Chengdu 610039）
Abstract: Distributed power supply has investment province, flexibility, compatibility with the environment and other characteristics, is the realization of the utilization of new energy sources. In order to reduce the adverse effects of distributed power and make the photovoltaic generating unit, a wind power generation unit, load, energy storage device and control apparatus consisting of small power - micro grid, micro network satisfies the power supply reliability and quality, safety. Micro electric network control technology is stable and reliable operation of micro power system key technology. Based on this, this paper focuses on the introduction of wind and photovoltaic distributed power generation technology, and based on the distributed power control technology of micro net management. To explore the field of research and development prospects.
Keywords: distributed power supply; microgrid; photovoltaic power generation; wind power generation; management and control
全球能源危机及环境恶化已成为全球关注的重点问题。可持续发展思想迅速成为国际社会共识，开发利用可再生能源开始受到世界各国的广泛关注。我国目前已全面迈出建设坚强智能电网的步伐，满足经济快速发展对电力的需求。智能电网建设的一项重要内容便是实现新能源的利用，着力实现可再生能源集约化开发、大规模、远距离输送和高效利用，改善能源结构。分布式电源这些技术具有投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特点，基于分布式电源建立的微网，又可以提供传统的电力系统无可比拟的可靠性和经济性，越来越多应用于电网。
本文阐述了分布式电源的特点，重点介绍了分布式电源的典型技术如太阳能和风能发电技术。并对并网带来的技术问题进行简单的探讨。与此同时介绍了微网管控技术进行阐述。
1 研究背景
1.1 分布式电源的概念及其背景
分布式电源[1]指小型(容量一般小于50 MW)、向当地负荷供电、可直接连到配电网上的电源装置。它包括分布式发电装置与分布式储能装置。
分布式发电(DG)装置一般分为两类化石能源发电和可再生能源发电。石能源发电常见的如热电冷联产发电、燃气轮机发电和内燃机组发电。可在能能源是近年研究的热点，它包括水力、风能、地热、太阳能、生物能及潮汐发电。其中风能在我国发展迅速，近10年，新疆、内蒙、广东、浙江、辽宁建几十个风场，总装机2 000多万kW，2015年末并网风电装机容量达1亿千瓦。预计到2030年风力发电将为人类提供三成电力 。光伏发电技术已经开始市场化运作，我国兆瓦级的光伏电站有宁夏石嘴10兆瓦光伏电站，上海崇明1兆瓦光伏电站，上海临港新城1.2兆瓦光伏，浙江2兆瓦级屋顶光伏电站，贺兰山脉50兆瓦光伏电站。2009年7月21日，财政部、科技部、国家能源局联合了《关于实施金太阳示范工程的通知》，决定综合采取财政补助、科技支持和市场拉动方式加快国内光伏发电的产业化和规模化发展，并计划在2～3年内，采取财政补助方式支持不低于500兆瓦的光伏发电示范项目。该项目诞生意味着太阳能产业在政策面上，将会得到更大力度的支持。
分布式储能[2](DES)装置有电化学储能(如蓄电池储能装置)、电磁储能(如超导储能和超级电容器储能等)、机械储能装置(如飞轮储能和压缩空气储能等)，热能储能装置。
1自主休眠
长火影期间,锂离子蓄电池将长时间为探测器供电,这就可能出现长阴影期中锂离子蓄电池持续放电甚至过放电。锂离子蓄电池过放电会改变电池正极材料的晶格结构,负极铜集流体氧化,导致锂离子蓄电池电性能下降,性能衰减,故可能影响锂离子蓄电池后续任务的工作性能及寿命,因此针对此次火星探测特殊轨道环境需设计锂离子蓄电池过放电保护控制,避免锂离子蓄电池发生过放电。当过放电保护功能作用后,自动发送放电开关断指令,切断锂离子蓄电池组与电源控制器升压器供电回路,电源分系统断电,自动停止工作(称为电源分系统休眠)。电源分系统休眠主要采取软件控制和硬件电路控制,两种方式互为备份。a)软件控制由器上控制软件采样锂离子蓄电池组电压,当蓄电池持续放电并且其电压值低于设计阈值时,发送放电开关断遥控指令,切断蓄电池组为器上供电的放电回路。b)硬件控制电路采取三取二冗余,硬件采样锂离子蓄电池组电压和基准电压进行比较,当锂离子蓄电池组电压低于设计阈值时,硬件保护电路自动发送“放电开关断”指令,使蓄电池组断开供电回路。锂离子蓄电池组过放电控制硬件保护电路原理如图3所示。工作原理为:当三路采样电路采集到锂离子蓄电池组电压后,分别与基准电压比较,当满足过放电条件后,各自发送信号,当三路电路中有两路满足条件时,使三取二表决电路工作,过放电保护电路自动发送放电开关断指令至锂离子蓄电池组放电继电器,将蓄电池组与供电回路断开。
2自主唤醒技术
YH-1火星探测器进入长火影期,出现电源自主休眠时,器上软件提前将X3帆板控制继电器接入蓄电池组充电回路(如图1所示),电源控制器通过±X3太阳电池阵和体装太阳电池阵对蓄电池组持续充电;同时电源控制器温控及唤醒控制电路工作,利用±X3太阳电池阵和体装太阳电池阵的部分电能对蓄电池组进行加热,以保证锂离子蓄电池组的工作环境温度满足正常工作环境温度的需求。当蓄电池组的温度、电压满足唤醒阈值时,电源控制器唤醒控制电路自动接通蓄电池放电开关,电源分系统执行自主唤醒功能。温控及唤醒控制电路原理如图4所示。工作原理为:温控及唤醒控制电路在母线断电、蓄电池放电开关关断状态下,通过±X3帆板太阳电池展开板和体装太阳电池阵输出的能量对蓄电池组充电和加热,该电路采用串联型供电加热方式,首先判断母线是否处于断电状态,当母线断电后K1继电器初态接通蓄电池组加热功率正线输入,K2继电器初态接通蓄电池组加热功率正线输出,通过加热带给蓄电池加热;同时通过蓄电池温度采样与温度基准比较判别是否接通继电器K2、K3,以实现在母线断电状态下维持蓄电池的温度及蓄电池正常的充电。加热工作时,蓄电池组温度逐渐上升至达到允许工作温度范围,温度比较器使K2继电器置于接通状态,蓄电池加热功率回路断开,加热电路停止工作,直至蓄电池组温度降到低于-10℃时再启动加热电路,热敏电阻对蓄电池温度采样;当蓄电池温度达到其允许工作温度时,且蓄电池组电压达到蓄电池组唤醒设计阈值后,通过蓄电池电压基准和蓄电池电压采样比较判断电路判别是否发出放电开关通指令以自动接通放电开关进入蓄电池放电供电模式,即实现自主唤醒控制功能。
3结束语
本文对YH-1火星探测器电源分系统技术进行了研究。随着科学技术的发展,人类对太空的探测距离终会越来越远,YH-1火星探测器电源分系统技术可为未来深空探测的电源分系统设计提供参考,为后续火星探测任务的电源分系统设计作了前瞻性的技术支持。
