时间：2023-10-10 10:38:38
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现代电源技术是应用电力电子半导体器件,综合自动控制、计算机(微处理器)技术和电磁技术的多学科边缘交又技术。在各种高质量、高效、高可靠性的电源中起关键作用,是现代电力电子技术的具体应用。
当前,电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础,正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来,电力电子技术将使电源技术更加成熟、经济、实用,实现高效率和高品质用电相结合。
1.电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向,是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代,并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件,表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供,但是大约20%的电能是以直流形式消费的,其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电,因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮,目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机,交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代,随着变频调速装置的普及,大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出,静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变,但工作频率较低,仅局限在中低频范围内。
1.3变频器时代
进入八十年代,大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展,为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合,出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世,导致了中小功率电源向高频化发展,而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现,又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世,是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率,使其性能更加完善可靠,而且使现代电子技术不断向高频化发展,为用电设备的高效节材节能,实现小型轻量化,机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2.现代电力电子的应用领域
2.1计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会,同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代,计算机全面采用了开关电源,率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展,提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源,根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定,桌上型个人电脑或相关的设备,在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦,就符合绿色电脑的要求,提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言,电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中,通常将整流器称为一次电源,而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中,传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代,高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作,开关频率一般控制在50-100kHz范围内,实现高效率和小型化。近几年,开关整流器的功率容量不断扩大,单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多,其电源电压也各不相同,在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块,从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压,这样可大大减小损耗、方便维护,且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上,对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加,通信电源容量也将不断增加。
2.3直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制,同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源),同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化,模块采用高频PWM技术,开关频率在500kHz左右,功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展,要求电源模块实现小型化,因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构,目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块,功率密度有较大幅度的提高。
2.4不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流,一部分能量给蓄电池组充电,另一部分能量经逆变器变成交流,经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量,另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件,电源的噪声得以降低,而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入,可以实现对UPS的智能化管理,进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速,已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速,其在电气传动系统中占据的地位日趋重要,已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压,然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器,将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出,电源输出波形近似于正弦波,用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期,日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年,其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调,96年引进生产线生产变频空调器,逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外,还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略,精选功能组件,是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源,代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化,这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流,IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波,经高频变压器耦合,整流滤波后成为稳定的直流,供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣,频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中,因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题,也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器,通过对多参数、多信息的提取与分析,达到预知系统各种工作状态的目的,进而提前对系统做出调整和处理,解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A,负载持续率60%,全载电压60~75V,电流调节范围5~300A,重量29kg。
2.7大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV,电流达到0.5A以上,功率可达100kW。
自从70年代开始,日本的一些公司开始采用逆变技术,将市电整流后逆变为3kHz左右的中频,然后升压。进入80年代,高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件,将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源,取消了高压变压器油箱,使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制,市电经整流变为直流,采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压,然后由高频变压器升压,最后整流为直流高压。在电阻负载条件下,输出直流电压达到55kV,电流达到15mA,工作频率为25.6kHz。
2.8电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”,例如,不可控整流加电容滤波时,网侧三次谐波含量可达(70~80)%,网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,能克服传统LC滤波器的不足,是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压,还反馈输入平均电流;(2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件,利用最新理论和技术成果,组成积木式、智能化的大功率供电电源,从而使强电与弱电紧密结合,降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力,提高生产效率。
八十年代初期,对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期,随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现,结合大规模集成电路和功率元器件技术,使中小功率装置的集成成为可能,从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始,这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点,论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳,也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合,如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3.高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源,传统的电路非常庞大而笨重,如果采用高顿开关电源技术,其体积和重量都会大幅度下降,而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中,更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率,从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术,更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1高频化
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。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz,提高400倍的话,用电设备的体积重量大体下降至工频设计的5~l0%。无论是逆变式整流焊机,还是通讯电源用的开关式整流器,都是基于这一原理。同样,传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造,成为“开关变换类电源”,其主要材料可以节约90%或更高,还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高,促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化,带来显著节能、节水、节约材料的经济效益,更可体现技术含量的价值。
3.2模块化
模块化有两方面的含义,其一是指功率器件的模块化,其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块,含有一单元、两单元、六单元直至七单元,包括开关器件和与之反并联的续流二极管,实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年,有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去,构成了“智能化”功率模块(IPM),不但缩小了整机的体积,更方便了整机的设计制造。实际上,由于频率的不断提高,致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重,对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性,有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM),它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中,使元器件之间不再有传统的引线连接,这样的模块经过严格、合理的热、电、机械方面的设计,达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片,再把整个模块固定在相应的散热器上,就构成一台新型的开关电源装置。由此可见,模块化的目的不仅在于使用方便,缩小整机体积,更重要的是取消传统连线,把寄生参数降到最小,从而把器件承受的电应力降至最低,提高系统的可靠性。另外,大功率的开关电源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑,一般采用多个独立的模块单元并联工作,采用均流技术,所有模块共同分担负载电流,一旦其中某个模块失效,其它模块再平均分担负载电流。这样,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求,而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块,极大的提高系统可靠性,即使万一出现单模块故障,也不会影响系统的正常工作,而且为修复提供充分的时间。
3.3数字化
在传统功率电子技术中,控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代,电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是,现在数字式信号、数字电路显得越来越重要,数字信号处理技术日趋完善成熟,显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调,也便于自诊断、容错等技术的植入。所以,在八、九十年代,对于各类电路和系统的设计来说,模拟技术还是有用的,特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC)问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决,离不开模拟技术的知识,但是对于智能化的开关电源,需要用计算机控制时,数字化技术就离不开了。
3.4绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染,国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上,许多功率电子节电设备,往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流,使总功率因数下降,使电网电压耦合许多毛刺尖峰,甚至出现缺角和畸变。20世纪末,各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生,有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高开关频率的电路拓扑的不断出现,现代电源技术将在实际需要的推动下快速发展。在传统的应用技术下,由于功率器件性能的限制而使开关电源的性能受到影响。为了极大发挥各种功率器件的特性,使器件性能对开关电源性能的影响减至最小,新型的电源电路拓扑和新型的控制技术,可使功率开关工作在零电压或零电流状态,从而可大大的提高工作频率,提高开关电源工作效率,设计出性能优良的开关电源。
总而言之,电力电子及开关电源技术因应用需求不断向前发展,新技术的出现又会使许多应用产品更新换代,还会开拓更多更新的应用领域。开关电源高频化、模块化、数字化、绿色化等的实现,将标志着这些技术的成熟,实现高效率用电和高品质用电相结合。这几年,随着通信行业的发展,以开关电源技术为核心的通信用开关电源,仅国内有20多亿人民币的市场需求,吸引了国内外一大批科技人员对其进行开发研究。开关电源代替线性电源和相控电源是大势所趋,因此,同样具有几十亿产值需求的电力操作电源系统的国内市场正在启动,并将很快发展起来。还有其它许多以开关电源技术为核心的专用电源、工业电源正在等待着人们去开发。
参考文献
(l)林渭勋:浅谈半导体高频电力电子技术,电力电子技术选编,浙江大学,384-390,1992
(2)季幼章:迎接知识经济时代,发展电源技术应用,电源技术应用,N0.2,l998
(3)叶治正,叶靖国:开关稳压电源。高等教育出版社,1998
首先,直击雷在经过接闪器之后泄放入地,促使地网电位提高,通过相应的线路侵入电子设备中,进而导致其出现地电位反击的现象。其次,在雷电流沿着引下线进入地面的时候,就会在周边形成一定的磁场,就会导致其附近的金属物体上出现感应电流,进而出现过电压的情况。最后,当室外的:请记住我站域名通信线与电源线受到直击雷或者感应雷之后,出现的雷电流或者过电压就会沿着相应的线路入侵,进而传输到电子设备上,对其产生一定的破坏。
2防雷技术的三级保护
在对通信电源及其电子设备进行防雷保护的时候,根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010标准中有关雷击概率计算环境参数的选用,以及根据《通信局防雷与接地工程设计规范》YD5098-2005标准中关于波能量换算计算公式,可以对电源系统低压侧采取不同级别的防雷保护,通常情况下将其分为一级、二级、三级三个保护等级,在实际工作中,按照不同的保护等级选择具有适合电压保护水平以及额定通流容量的电源避雷器,并且确保避雷器具有一定耐雷击的性能。从原则上而言,每一级交流电源之间的连接导线都不可以大于15米,在实际安装过程中,一定要严格按照相关设计要求开展施工,加强相应的防雷保护措施。
2.1一级保护
通常情况下,一级保护主要针对的就是直击雷,防止其沿着相应的线路侵入室内对相应的电子设备产生一定的破坏,主要就是泄放雷能量。作为一级保护技术,一定要选用25kA/线、10/350s的额定通流容量,对从总电源前端侵入的高压脉冲进行吸收,避免建筑物内大型电子设备或者内部感应电磁脉冲出现瞬间的尖锋脉冲或者高压,进而对配电系统产生一定的影响。一级保护作为配电系统防雷的总保护措施,对配电系统中电子设备免受雷击起到了非常重要的保护措施。
2.2二级保护
根据防雷设计的机理与雷区划分的内容,可以在电源柜上设置一个三相防雷器,选用20kA/线、8/20s的额定通流容量,进而对从配电前端侵入的高压脉冲进行吸收,同时对内部的过电压也要进行相应的吸收,除此之外,对电磁脉冲产生的高压瞬时脉冲进行相应的吸收。
2.3直流电源保护
在直流电源柜里设置一个直流电源防雷器,选用10kA/线、8/20s的额定通流容量,视其为设备的精细防护,对内部的过电压进行一定的吸收,同时也要吸收电磁脉冲产生的高压瞬时脉冲,进而降低配电前端传来的雷电流,使其达到电子设备可以承受的安全范围以下,确保直流电源的安全。
本文探讨电子产品中的能量损耗并探讨用于减少能量损耗的技术。如果广泛应用这些技术，潜在的能源支出将节省达到每年600亿美元。如果你是电源电子产业的专才，这就是你跻身“绿领”的机会。一些实据 如今，美国每年的碳排放量是27.5亿吨。如果延续当前的轨迹，到2050年将增加超过40％。这排放的一大来源便是烘烤和烹调系统、照明、电器和电子设备中所使用的电力。电源电子工程师在保护地球宝贵的资源中能够发挥重要的作用。下面是一个简要分析。
1 美国所有电力应用中的6％～10％是在电源从交流(AC)转换到直流(DC)。
2 由于现有电源效率欠佳，美国所有电力消耗的3％～4％是在电源内部消耗的。
3 以更好的设计、使用IC控制器、场效应管(FET)和二极管等最新的电子元器件来增加电源的效率，能节省美国所有电力消耗的1％～2％，也就是每年30～60亿美元的节省潜能。
上述分析提供了电源转换机会的宽泛估计，但缺乏必要的详细数据，那么，就让我们研究得更深一点……
住宅用电部分
美国每年的住宅电能消耗总量达13000亿kWh。其中，17％来自“插头负载(plug load)”，耗电量达到2210亿kWh。这部分的电能消耗可划分为占31.1％(687亿kWh)的信息技术产品，占41.3％(913亿kWh)娱乐产品，“其他”占27.6％(610亿kWh)。图1显示了这种电能消耗划分。
如果只计算IT和娱乐产品的话，其电能消耗就是1600亿kWh。按照每0.1美元／kWh计算，每年的电能支出就是160亿美元。将这些用电设备的效率提升20％(务实的目标)，就能够节省32亿美元，可与早前30～60亿美元的数字相比，而后者还包含了商业用电部分。
商业用电部分
美国每年的商业部分电能消耗为12300亿kWh，其中9％(1107亿kWh)来自办公设备。假设办公设备的电能消耗能够降低15％，潜在的电能节省达166亿kWh，以0.10美元／kWh计算，就接近17亿美元。
将不同部分的节省潜能相加
对于美国而言，如果提升常见电子产品的电源效率，结合住宅和商业用电部分能够节省总额达49亿美元的电能开支。更高效的产品工作模式设计所带来的节省还能够产生更多的效益。
功率是如何损耗的，针对功率损耗采取了什么措施
在电子设备，功率损耗分为两部分，分别是待机损耗和工作损耗。待机损耗在设备(计算机、电池充电器、电视机等)关闭时出现，这时设备仍在消耗功率；而工作损耗则是由通常在电源中的电源转换阶段的低效所导致。在家庭应用中，待机损耗预计占到总损耗的25％，而工作损耗占余下的75％。
近年来，所做的很多工作都旨在提升公众对电能节省的兴趣，而世界各国政府启动了很多自愿性和强制性的项目来促进更高效产品的设计和电能更被善用。在美国，最成功的一个例子就是“能源之星”(ENERGY STAR)，这是一个自愿性项目，旨在推广更高效的产品，并鼓励消费者来购买这些产品。“能源之星”项目的基本途径是调查现有产品，并设定一个产品要获得ENERGY STAR标签所必须符合的阈值，如图2所示。
另外一个例子：80 PLUS计划
如省略/网站上所述，“80 PLUS计划是一个开创的平台，联合电力公用机构、计算机产业和消费者，在计算机和服务器应用中，以突破性的方法来推广高能效电源。”这规范要求在满载的20％、50％和80％下都具有80％或更高的电源效率，并具有0.9或更高的功率因数。这个计划启动于2004年，由美国的Ecos Consulting管理。如今，超过450款台式电脑电源已经获得80PLUS标签认证。此后世界各地出现了越来越多的类似规范。
功率因数校正
除了低待机能耗和高工作效率，第三个要求――高功率因数，通常也非常重要，80 PLUS规范对此就有要求。在大多数国家，在连接至主电源的输入功率为75W或更高的产品中需要低输入电流谐波。在开关电源中，这个要求通常以增加功率因数校正(PrC)升压预稳压器来实现。这种升压预稳压器改变输入电流，来匹配输入电压。这就将输入谐波减到最少，并降低了输入电流的均方根(rms)值。这就节省了电力公司生产无功功率的成本，并将电力基础设施高昂的扩展成本减到最小，为电网提供更大的电流。
电源电子设计人员面对的三重挑战
在待机能耗和工作效率要求之外再增加PFC要求，就构成了当今节能型电源转换的景象。如今的电子产品包括电源的设计人员，必须洞悉这三项要求，并且随时准备在设计的时候将其考虑在内。仅就清楚这三项要求而言就是一项挑战，因为世界各地围绕这些要求的规范标准正不断涌现。
为了符合这些不断演进的要求所面对的挑战，电源管理制造商协会(PSMA)，省略，已经开发出一个交互式能量规范数据库，方便电源设计人员快速地浏览不同地区、应用、国家或机构的规范。如今，随着不同规范易于获知，设计人员已经准备好为拯救地球展开工作!
电源能效设计
当前，电力电子作为节能、节才、自动化、智能化、机电一体化的基础，正朝着应用技术高频化、硬件结构模块化、产品性能绿色化的方向发展。在不远的将来，电力电子技术将使电源技术更加成熟、经 济、实用，实现高效率和高品质用电相结合。
1. 电力电子技术的发展
现代电力电子技术的发展方向，是从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学，向以高频技术处理问题为主的现代电力电子学方向转变。电力电子技术起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。八十年代末期和九十年代初期发展起来的、以功率MOSFET和IGBT为代表的、集高频、高压和大电流于一身的功率半导体复合器件，表明传统电力电子技术已经进入现代电力电子时代。
1.1 整流器时代
大功率的工业用电由工频(50Hz)交流发电机提供，但是大约20%的电能是以直流形式消费的，其中最典型的是电解(有色金属和化工原料需要直流电解)、牵引(电气机车、电传动的内燃机车、地铁机车、城市无轨电车等)和直流传动(轧钢、造纸等)三大领域。大功率硅整流器能够高效率地把工频交流电转变为直流电，因此在六十年代和七十年代，大功率硅整流管和晶闸管的开发与应用得以很大发展。当时国内曾经掀起了-股各地大办硅整流器厂的热潮，目前全国大大小小的制造硅整流器的半导体厂家就是那时的产物。
1.2 逆变器时代
七十年代出现了世界范围的能源危机，交流电机变频惆速因节能效果显著而迅速发展。变频调速的关键技术是将直流电逆变为0~100Hz的交流电。在七十年代到八十年代，随着变频调速装置的普及，大功率逆变用的晶闸管、巨型功率晶体管(GTR)和门极可关断晶闸管(GT0)成为当时电力电子器件的主角。类似的应用还包括高压直流输出，静止式无功功率动态补偿等。这时的电力电子技术已经能够实现整流和逆变，但工作频率较低，仅局限在中低频范围内。
1.3 变频器时代
进入八十年代，大规模和超大规模集成电路技术的迅猛发展，为现代电力电子技术的发展奠定了基础。将集成电路技术的精细加工技术和高压大电流技术有机结合，出现了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的问世，导致了中小功率电源向高频化发展，而后绝缘门极双极晶体管(IGBT)的出现，又为大中型功率电源向高频发展带来机遇。MOSFET和IGBT的相继问世，是传统的电力电子向现代电力电子转化的标志。据统计，到1995年底，功率M0SFET和GTR在功率半导体器件市场上已达到平分秋色的地步，而用IGBT代替GTR在电力电子领域巳成定论。新型器件的发展不仅为交流电机变频调速提供了较高的频率，使其性能更加完善可靠，而且使现代电子技术不断向高频化发展，为用电设备的高效节材节能，实现小型轻量化，机电一体化和智能化提供了重要的技术基础。
2. 现代电力电子的应用领域
2.1 计算机高效率绿色电源
高速发展的计算机技术带领人类进入了信息社会，同时也促进了电源技术的迅速发展。八十年代，计算机全面采用了开关电源，率先完成计算机电源换代。接着开关电源技术相继进人了电子、电器设备领域。
计算机技术的发展，提出绿色电脑和绿色电源。绿色电脑泛指对环境无害的个人电脑和相关产品，绿色电源系指与绿色电脑相关的高效省电电源，根据美国环境保护署l992年6月17日“能源之星"计划规定，桌上型个人电脑或相关的外围设备，在睡眠状态下的耗电量若小于30瓦，就符合绿色电脑的要求，提高电源效率是降低电源消耗的根本途径。就目前效率为75%的200瓦开关电源而言，电源自身要消耗50瓦的能源。
2.2 通信用高频开关电源
通信业的迅速发展极大的推动了通信电源的发展。高频小型化的开关电源及其技术已成为现代通信供电系统的主流。在通信领域中，通常将整流器称为一次电源，而将直流-直流(DC/DC)变换器称为二次电源。一次电源的作用是将单相或三相交流电网变换成标称值为48V的直流电源。目前在程控交换机用的一次电源中，传统的相控式稳压电源己被高频开关电源取代，高频开关电源(也称为开关型整流器SMR)通过MOSFET或IGBT的高频工作，开关频率一般控制在50-100kHz范围内，实现高效率和小型化。近几年，开关整流器的功率容量不断扩大，单机容量己从48V/12.5A、48V/20A扩大到48V/200A、48V/400A。
因通信设备中所用集成电路的种类繁多，其电源电压也各不相同，在通信供电系统中采用高功率密度的高频DC-DC隔离电源模块，从中间母线电压(一般为48V直流)变换成所需的各种直流电压，这样可大大减小损耗、方便维护，且安装、增加非常方便。一般都可直接装在标准控制板上，对二次电源的要求是高功率密度。因通信容量的不断增加，通信电源容量也将不断增加。
2.3 直流-直流(DC/DC)变换器
DC/DC变换器将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压，这种技术被广泛应用于无轨电车、地铁列车、电动车的无级变速和控制，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能，并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)， 同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
通信电源的二次电源DC/DC变换器已商品化，模块采用高频PWM技术，开关频率在500kHz左右，功率密度为5W~20W/in3。随着大规模集成电路的发展，要求电源模块实现小型化，因此就要不断提高开关频率和采用新的电路拓扑结构，目前已有一些公司研制生产了采用零电流开关和零电压开关技术的二次电源模块，功率密度有较大幅度的提高。
2.4 不间断电源(UPS)
不间断电源(UPS)是计算机、通信系统以及要求提供不能中断场合所必须的一种高可靠、高性能的电源。交流市电输入经整流器变成直流，一部分能量给蓄电池组充电，另一部分能量经逆变器变成交流，经转换开关送到负载。为了在逆变器故障时仍能向负载提供能量，另一路备用电源通过电源转换开关来实现。
现代UPS普遍了采用脉宽调制技术和功率M0SFET、IGBT等现代电力电子器件，电源的噪声得以降低，而效率和可靠性得以提高。微处理器软硬件技术的引入，可以实现对UPS的智能化管理，进行远程维护和远程诊断。
目前在线式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS发展也很迅速，已经有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多种规格的产品。
2.5 变频器电源
变频器电源主要用于交流电机的变频调速，其在电气传动系统中占据的地位日趋重要，已获得巨大的节能效果。变频器电源主电路均采用交流-直流-交流方案。工频电源通过整流器变成固定的直流电压，然后由大功率晶体管或IGBT组成的PWM高频变换器， 将直流电压逆变成电压、频率可变的交流输出，电源输出波形近似于正弦波，用于驱动交流异步电动机实现无级调速。
国际上400kVA以下的变频器电源系列产品已经问世。八十年代初期，日本东芝公司最先将交流变频调速技术应用于空调器中。至1997年，其占有率已达到日本家用空调的70%以上。变频空调具有舒适、节能等优点。国内于90年代初期开始研究变频空调，96年引进生产线生产变频空调器，逐渐形成变频空调开发生产热点。预计到2000年左右将形成。变频空调除了变频电源外，还要求有适合于变频调速的压缩机电机。优化控制策略，精选功能组件，是空调变频电源研制的进一步发展方向。
2.6 高频逆变式整流焊机电源
高频逆变式整流焊机电源是一种高性能、高效、省材的新型焊机电源，代表了当今焊机电源的发展方向。由于IGBT大容量模块的商用化，这种电源更有着广阔的应用前景。
逆变焊机电源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)变换的方法。50Hz交流电经全桥整流变成直流，IGBT组成的PWM高频变换部分将直流电逆变成20kHz的高频矩形波，经高频变压器耦合， 整流滤波后成为稳定的直流，供电弧使用。
由于焊机电源的工作条件恶劣，频繁的处于短路、燃弧、开路交替变化之中，因此高频逆变式整流焊机电源的工作可靠性问题成为最关键的问题，也是用户最关心的问题。采用微处理器做为脉冲宽度调制(PWM)的相关控制器，通过对多参数、多信息的提取与分析，达到预知系统各种工作状态的目的，进而提前对系统做出调整和处理，解决了目前大功率IGBT逆变电源可靠性。
国外逆变焊机已可做到额定焊接电流300A，负载持续率60%，全载电压60~75V，电流调节范围5~300A，重量29kg。
2.7 大功率开关型高压直流电源
大功率开关型高压直流电源广泛应用于静电除尘、水质改良、医用X光机和CT机等大型设备。电压高达50~l59kV，电流达到0.5A以上，功率可达100kW。
自从70年代开始，日本的一些公司开始采用逆变技术，将市电整流后逆变为3kHz左右的中频，然后升压。进入80年代，高频开关电源技术迅速发展。德国西门子公司采用功率晶体管做主开关元件，将电源的开关频率提高到20kHz以上。并将干式变压器技术成功的应用于高频高压电源，取消了高压变压器油箱，使变压器系统的体积进一步减小。
国内对静电除尘高压直流电源进行了研制，市电经整流变为直流，采用全桥零电流开关串联谐振逆变电路将直流电压逆变为高频电压，然后由高频变压器升压，最后整流为直流高压。在电阻负载条件下，输出直流电压达到55kV，电流达到15mA，工作频率为25.6kHz。
2.8 电力有源滤波器
传统的交流-直流(AC-DC)变换器在投运时，将向电网注入大量的谐波电流，引起谐波损耗和干扰，同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象，即所谓“电力公害”，例如，不可控整流加电容滤波时，网侧三次谐波含量可达(70~80)%，网侧功率因数仅有0.5~0.6。
电力有源滤波器是一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置，能克服传统LC滤波器的不足，是一种很有发展前途的谐波抑制手段。滤波器由桥式开关功率变换器和具体控制电路构成。与传统开关电源的区别是:(l)不仅反馈输出电压，还反馈输入平均电流; (2)电流环基准信号为电压环误差信号与全波整流电压取样信号之乘积。
2.9 分布式开关电源供电系统
分布式电源供电系统采用小功率模块和大规模控制集成电路作基本部件，利用最新理论和技术成果，组成积木式、智能化的大功率供电电源，从而使强电与弱电紧密结合，降低大功率元器件、大功率装置(集中式)的研制压力，提高生产效率。
八十年代初期，对分布式高频开关电源系统的研究基本集中在变换器并联技术的研究上。八十年代中后期，随着高频功率变换技术的迅述发展，各种变换器拓扑结构相继出现，结合大规模集成电路和功率元器件技术，使中小功率装置的集成成为可能，从而迅速地推动了分布式高频开关电源系统研究的展开。自八十年代后期开始，这一方向已成为国际电力电子学界的研究热点，论文数量逐年增加，应用领域不断扩大。
分布供电方式具有节能、可靠、高效、经济和维护方便等优点。已被大型计算机、通信设备、航空航天、工业控制等系统逐渐采纳，也是超高速型集成电路的低电压电源(3.3V)的最为理想的供电方式。在大功率场合，如电镀、电解电源、电力机车牵引电源、中频感应加热电源、电动机驱动电源等领域也有广阔的应用前景。
3. 高频开关电源的发展趋势
在电力电子技术的应用及各种电源系统中，开关电源技术均处于核心地位。对于大型电解电镀电源，传统的电路非常庞大而笨重，如果采用高顿开关电源技术，其体积和重量都会大幅度下降，而且可极大提高电源利用效率、节省材料、降低成本。在电动汽车和变频传动中，更是离不开开关电源技术，通过开关电源改变用电频率，从而达到近于理想的负载匹配和驱动控制。高频开关电源技术，更是各种大功率开关电源(逆变焊机、通讯电源、高频加热电源、激光器电源、电力操作电源等)的核心技术。
3.1 高频化
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。所以当我们把频率从工频50Hz提高到20kHz，提高400倍的话，用电设备的体积重量大体下降至工频设计的 5~l0%。无论是逆变式整流焊机，还是通讯电源用的开关式整流器，都是基于这一原理。同样，传统“整流行业”的电镀、电解、电加工、充电、浮充电、电力合 闸用等各种直流电源也可以根据这一原理进行改造， 成为“开关变换类电源”，其主要材料可以节约90%或更高，还可节电30%或更多。由于功率电子器件工作频率上限的逐步提高，促使许多原来采用电子管的传统高频设备固态化，带来显著节能、节水、节约材料的经济效益，更可体现技术含量的价值。
3.2 模块化
模块化有两方面的含义，其一是指功率器件的模块化，其二是指电源单元的模块化。我们常见的器件模块，含有一单元、两单元、六单元直至七单元，包括开关器件和与之反并联的续流二极管，实质上都属于“标准”功率模块(SPM)。近年，有些公司把开关器件的驱动保护电路也装到功率模块中去，构成了“智能化”功率模块(IPM)，不但缩小了整机的体积，更方便了整机的设计制造。实际上，由于频率的不断提高，致使引线寄生电感、寄生电容的影响愈加严重，对器件造成更大的电应力(表现为过电压、过电流毛刺)。为了提高系统的可靠性，有些制造商开发了“用户专用”功率模块(ASPM)，它把一台整机的几乎所有硬件都以芯片的形式安装到一个模块中，使元器件之间不再有传统的引线连接，这样的模块经过严格、合理的热、电、 机械方面的设计，达到优化完美的境地。它类似于微电子中的用户专用集成电路(ASIC)。只要把控制软件写入该模块中的微处理器芯片，再把整个模块固定在相应的散热器上，就构成一台新型的开关电源装置。由此可见，模块化的目的不仅在于使用方便，缩小整机体积，更重要的是取消传统连线，把寄生参数降到最小，从而把器件承受的电应力降至最低，提高系统的可靠性。另外，大功率的开关电源，由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考虑，一般采用多个独立的模块单元并联工作，采用均流技术，所有模块共同分担负载电流，一旦其中某个模块失效，其它模块再平均分担负载电流。这样，不但提高了功率容量， 在有限的器件容量的情况下满足了大电流输出的要求， 而且通过增加相对整个系统来说功率很小的冗余电源模块，极大的提高系统可靠性，即使万一出现单模块故障，也不会影响系统的正常工作，而且为修复提供充分的时间。
3.3 数字化
在传统功率电子技术中，控制部分是按模拟信号来设计和工作的。在六、七十年代，电力电子技术完全是建立在模拟电路基础上的。但是，现在数字式信号、数字电路显得越来越重要，数字信号处理技术日趋完善成熟，显示出越来越多的优点:便于计算机处理控制、避免模拟信号的畸变失真、减小杂散信号的干扰(提高抗干扰能力)、便于软件包调试和遥感遥测遥调，也便于自诊断、容错等技术的植入。所以，在八、九十年代，对于各类电路和系统的设计来说，模拟技术还是有用的，特别是:诸如印制版的布图、电磁兼容(EMC) 问题以及功率因数修正(PFC)等问题的解决，离不开模拟技术的知识，但是对于智能化的开关电源，需要用计算机控制时，数字化技术就离不开了。
3.4 绿色化
电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电， 这意味着发电容量的节约，而发电是造成环境污染的重要原因，所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染，国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准，如IEC555、IEC917、IECl000等。事实上，许多功率电子节电设备，往往会变成对电网的污染源:向电网注入严重的高次谐波电流，使总功率因数下降，使电网电压耦合许多毛刺尖峰，甚至出现缺角和畸变。20世纪末，各种有源滤波器和有源补偿器的方案诞生，有了多种修正功率因数的方法。这些为2l世纪批量生产各种绿色开关电源产品奠定了基础。
通信电源专业课程群的总体规划，课程群划分的标准与其他通信专业方向划分类似，都是以能否适应通信企业的需求为导向。高职通信电源专业开设了通信电源设备维护方向和开发方向。通信电源和电子技术课程联系化教学设计规划首先应在通信电源设备维护方向尝试，因为高职学生以后就业方向就是上岗应用。在经过实践后，开始向通信电源专业方向其他知识关联的方向延伸，最后扩大至其他通信专业教学的范围。对跨课程联系库的项目资源进行通盘设计既要考虑理论知识的传授，又要关注基本技能的掌握，同时也要定期更新教学资源库，及时了解学生掌握知识的能力，使课程之间的联系、老师和学生之间的联系更具有灵活性。例如在整流UPS的教学中为了保证学生教学的学习积极性，要经常介绍新的控制技术的发展、高智能化集中监控系统的动向。将电子技术的新发展和通信电源专业的发展有机地结合来讲授。项目库最好是每两年更新一次。在高职的教育中主要是突出学生的动手能力和理论联系实际的能力，高职通信电源的学习也是如此。通信电源的每一次大发展都和电子技术的大发展是分不开的。例如在电子技术中采用大功率开关管的高频开关整流电源电路，与传统采用工频变换技术的相控电源相比是一次很大的电子技术上的突破，导致通信电源变换技术的大发展。学生在领悟通信电源技术的基础上，要求能了解电子技术的发展动向，突出学生在电子技术方面的动手能力。针对通信电子技术课程内容多课时少的特点，将通信电子技术的内容分为有机的几个部分，提出了新的课程内容设置思路，即：以模拟电子技术的放大电路、负反馈为基础，讲述通信电源的变换电路。以电路与信号的傅里叶级数为基础，讲述通信电源调制与解调的应用。以数字电子技术的逻辑电路为基础，讲述通信电源的油机、不间断电源的控制应用。兼顾当前技术发展，这种内容设置方法有利于学生掌握课程核心内容，这样在教学过程中即能让学生理解通信电源的应用又能兼顾通信电子技术课程内容多课时少的特点，从而优化课堂教学内容。在通信电源课程展开前一定要让学生建立通信电子技术的概念。普通的电子技术教学和通信电子技术的教学是有所不同的。通信电子技术更具有针对性，通信电子技术针对的是本通信专业所需的电子技术的内容，概念深奥难懂，电路复杂多变，学生基础差，很容易产生厌学的情绪，所以在实践中要注重学生对本专业培养，激发学生对通信电子技术的学习兴趣，如开设“对讲机”“发射机”通信电子技术实验。“通信电子技术”是通信技术、电子技术两者交叉的新兴学科，是通信电源、通信工程及其移动通信专业的专业基础课，是一门理论与应用相结合，实践性很强的课程，也是发展很快的学科，它不仅能为通信工程及其移动通信等各相关专业的在校学生打下坚实的理论基础，同时也可为从事与电能变换、柴油机、开关电源、电力系统等相关领域工作的工程技术人员提供现代高新技术的重要基础知识，在通信专业人才培养中占有重要地位。由于通信电子技术的电路原理复杂、概念深奥难懂，应用变换多样，学生们在学习过程中会觉得难学难懂，因此，我们对课程进行了教学方法、教学内容、教学实验和教学手段等环节的改革，除了让学生掌握课程知识外，更重要的是提高自学能力、创新能力以及团队协作能力，在实际操作过程中，安排专人负责制度。例如作为下一代通信核心机房（NGN系统、5G系统）的供电设备应该是要求极高的供电设备，其供电方式必须做到能消除单点的供电故障，电源质量要求高、可靠性好、效率高、监控完善。能满足下一代通信核心机房的供电设备要求的非直流电源（-48V系统）不可。在教学过程中要引导学生如何很好掌握新一代通信电源的基础知识，引导学生把握信新一代通信电源发展变革方向，鼓励学生自学新知识、学习新技术。
2高职通信电源中电子技术课程联系化教学设计举例
通信电源和电子技术有很强的联系性和依赖性，这种联系性和依赖性虽然也能跨越到其他通信专业课程，但通信电源和电子技术的联系性和依赖性更高。高职学生的特点之一是学习不积极、高中理科基础差、自学能力低，对知识的连贯性掌握技能就更差。项目库中每个项目的实施需要相关课程群合作完成，例如将电子技术中的功率因数概念的教学和通信电源的直流不间断电源中的有源功率因数校正电路结合起来讲，学生更易于对功率因数概念的理解，也能很好地掌握通信电源的直流不间断电源中的有源功率因数校正电路的原理。通信电源课程根据教学计划需求就能完成对应电子技术基础教学任务。在相关通信电源知识群中由项目驱动完成电子技术基础教学任务后，通信电源教学任务也同步完成最终结果。因此，教学设计者应能够依据人才培养方案来建立通信电源和电子技术课程间联系构架和设计跨课程的教学项目，在教学活动中，动态地将通信电源和通信电子技术课程进行联系，形成具有活力的知识连贯体，并根据与通信电源课程群的知识联系性来设计电子技术课程的项目库。通过对高职通信电源专业联系化教学的现状分析和对通信电源专业的人才培养方案和教学计划剖析后，我们应首先对通信电源和通信电子技术进行联系化设计，提出对电子技术教学的设计方案，例如将电子技术专业课程中的电路与信号、模拟电子技术融入通信电源的配电和防雷来讲授，将数字电子技术融入通信电源的UPS和整流来讲授。电子技术的应用、电子技术实训、电子产品设计与制作与通信电源的设备实训相关联，进行项目关联设计试点。基于联系需求将通信电源和电子技术课程的这些环节紧密相关，层次清晰，环环相扣。从而实现，在高职通信电源专业技能培养的生命周期过程中的前后紧密联系，并最终形成通信电源专业的教学表现结果。
3结论
【关键词】电子脉冲 高压灭菌 脉冲电源
液体食品（饮用水、饮料、啤酒、牛奶）的灭菌是食品工业的重要加工工序，高压脉冲电子灭菌和传统上普遍使用的巴氏灭菌法相比，因其除仍保持有不改变液体成分的优点外，还有设备小、成本低、消费少、易操作、灭菌强度可控、环保等著多优点，是灭菌方法的技术革新主方向。
高压脉冲电子灭菌是在食品处理设备中的传输液体食品的管道中设置高压电极，高压电极上加上高压电脉冲，使流经电极腔的液体内的细菌在瞬态的高压、大功率电击下死亡。
食品工业管道内的液体食品因为种类不同、悬浮物颗粒浓度及体积不同、离子种类及浓度不同而导致其电导不同，对灭菌高压脉冲的功率要求不同；管道内的液体食品需杀灭的细菌不同，对高压灭菌脉冲的电压要求不同；管道内的液体食品的流速及流量不同、对脉宽和脉冲频率要求也不同。这就是脉冲变压器直接升压式的电子灭菌高压脉冲电源不能满足工业灭菌实用要求的原因，新的灭菌高压脉冲电源要有足够的高压功率（瞬态）输出，要有一定宽度的高压可调范围，要有可调的放电脉冲宽度。
1 工作原理
该电子灭菌高压脉冲电源由电源电路部分、高压储能电路部分与高压脉冲放电电路部分及电脑控制部分构成。
1.1 电源电路
电源电路见图1所示。电路由整流电路（Z）、稳压控制器（K）、开关管Q、高频变压器（B）构成。整流电路（Z）先将220V交流整流为310V左右的直流，再经频率是30K的脉宽调控式稳压控制器（K）控制开关管Q，受到调控的电流经高频变压器（B）的初级绕组L，高压由高频变压器（B）的次级高压绕组L1-Ln多路输出，其输出电压的稳定值大小由稳压控制器（K）根据电脑指令控制开关管Q导通角实现。Lp是取样绕组，给稳压控制器（K）提供稳压调控参数。
1.2 高压储能电路
高压储能电路见图2。高压储能电路元件包括高频变压器（B）的次级绕组Ln，高压整流二极管Dn，高压电容Cn（n=1，2…n-1，n）。Ln、Dn、Cn串联成环路，Ln上输出的高压经Dn整流后给电容Cn充电，在2脉冲内充电达到饱和并被高压电容储存。高频变压器（B）的次级绕组有n组等电压输出级，分别给n个高压电容冲电，灭菌的放电电压则是所有高压电容上的电压之和。
1.3 高压脉冲放电电路
高压脉冲放电电路见图2。电路由放电三极管Qn、偏压阻尼二极管Dbn、限流电阻Rn、 放电脉冲耦合变压器（B1）的次级Lin（n=1，2…n-1，n）构成。偏压阻尼二极管Dbn和三极管Qn的发射结反向并联，三极管Qn的基极通过限流电阻Rn和Lin一端相连，Lin另一端接Qn发射极。工作时，放电脉冲形成与控制电路产生的放电脉冲信号经脉冲耦合变压器（B1）初级Li耦合给次级Lin（n=1，2…n-1，n），经Rn、Dbn产生正向偏压使Qn导通，n个导通的三级管使得n个相应的存储着高电压的电容得到叠加级联，叠加后的n倍高压直接释放到灭菌放电电极上实现灭菌的功效。当三极管Qn关断时，Lin中的反向电压被偏压阻尼二极管Dbn所释放。
1.4 控制电路
该电子灭菌高压脉冲电源的电源电路和放电电路均由电脑控制，电脑依据各种传感器获取的参数和操作者输入的参数运算出合适的灭菌脉冲电压峰值和脉冲宽度及脉冲频率。电脑通过稳压控制电路控制灭菌脉冲电压峰值的大小，以确保灭菌脉冲电压大于被灭菌的电压耐压值。电脑通过放电脉冲形成与控制电路控制着灭菌脉冲的宽度和频率，是针对不同灭菌溶液的流量变化和电导变化。
2 结论
本文所设计研究的电子灭菌高压脉冲电源采用了高压电容级联进行能量储存，使用电子开关进行放电控制，极大降低了高压脉冲电源的输出内阻，增加了高压脉冲的瞬态输出功率，是高压脉冲灭菌有效的高压电源，其可调控的输出高压值对不同种类的细菌确保有可靠且稳定的灭菌率，其脉宽脉频的可调性则加强了灭菌设备对不同食品液体和处理量要求不同的适应。
参考文献
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作者简介
陈爱群（1956-），男，汉族，山东省泰安市人，本科，副教授。主要研究方向：电子应用技术研究。
关键词: 电力电子技术; 高频开关电源; 功率半导体器件; 功率变换
中图分类号：F407.61 文献标识码：A 文章编号：
1 电力电子技术概述
电力电子技术以功率处理为对象，以实现高效率用电和高品质用电为目标，通过采用电力半导体器件，并综合自动控制计算机(微处理器)技术和电磁技术，实现电能的获取、传输、变换和利用。电力电子技术包括功率半导体器件与IC技术、功率变换技术及控制技术等几个方面。
电力电子技术起始于20世纪50年代末60年代初的硅整流器件，其发展先后经历了整流器时代、逆变器时代和变频器时代，并促进了电力电子技术在许多新领域的应用。70年代后期以门极可关断晶闸管（GTO），电力双极型晶体管（BJT），电力场效应管（P-MOSFET）为代表的全控型器件全速发展，使电力电子技术的面貌焕然一新进入了新的发展阶段。80年代末期和90年代初期发展起来的、以绝缘栅极双极型晶体管（IGBT）为代表的复合型器件集驱动功率小，开关速度快，通泰压降小，载流能力大于一身，性能优越使之成为现代电力电子技术的主导器件。
2高频开关电源概述
高频开关电源是交流输入直流整流，然后经过功率开关器件（功率晶体管、MOS管、IGBT等）构成放入逆变电路，将高压直流（单相整流约300V，三相整流约500V）变换成方波（频率为20kHz）。高频方波经高频变压器降压得到低压的高频方波，再经整流滤波得到稳定电压的直流输出。
高频开关电源的特点[1]：
1、重量轻，体积小
由于采用高频技术，去掉了工频（50Hz）变压器，与相控整流器相比较，在输出同等功率的情况下，开关电源的体积只是相控整流器的1/10，重量也接近1/10。
2、功率因数高
相控整流器的功率因数随可控硅导通角的变化而变化，一般在全导通时，可接近0.7，以上，而小负裁时，但为0.3左右。经过校正的开关电源功率因数一般在0.93以上，并且基本不受负载变化的影响。
3、可闻噪声低
在相控整流设备中，工频变压器及滤波电感作时产生的可闻噪声大，一般大于60db，而开关电源在无风扇的情况下可闻噪声仅为45db左右。
4、效率高
开关电源采用的功率器件一般功耗较小，带功率因数补偿的开关电源其整机效率可达88%以上，较好的可以做到92%以上。
5、冲击电流小
开机冲击电流可限制在额定输入电流的水平。
6、模快式结构
由于体积小，重量轻，可设计为模块式结构。
3电力电子技术在大功率开关电源中的应用
3.1功率半导体器件
功率半导体器件的发展是高频开关电源技术的重要支撑。功率MOSFET和IGB的出现，使开关电源高频化的实现成为可能；超快恢复功率二极管和MOSFET同步整流技术的开发，为研制高效率或低电压输出的开关电源创造了条件；功率半导体器件的额定电压和额定电流不断增大，为实现单机电源模块的大电流和高率提供了保证。
（1）功率MOSFET
功率MOSFET是一种单极型（只有电子或空穴作但单一导电机构）电压控制半导体元件[8]，其特点是控制极（栅极）静态内阻极高，驱动功率很小，开关速度高，无二次击穿，安全区宽等。开关频率可高达500kHz,特别适合高频化的电力电子装置。
（2）绝缘栅双极晶体管IGBT
绝缘栅双极晶体管IGBT是一种双（导通）机制复合器件，它的输入控制部分为MOSFET，输出极为GTR，集中了MOSFET及GTR分别具有的优点[2]：高输入阻抗，可采用逻辑电平来直接驱动，实现电压控制，开关速度高，饱和压降低，电阻及损耗小，电流、电压容量大，抗浪涌电流能力强，没有二次击穿现象，安全区宽等。
3.2软开关技术
传统大功率开关电源逆变主电路结构多采用PWM硬开关控制的全桥电路结构，功率开关器件在开关瞬间承受很大的电流和电压应力，产生很大的开关损耗，且随着频率的提高而损耗增大。工作频率在20kHz，采用IGBT功率器件的PWM硬开关控制的电源，功率器件开关损耗占总损耗的60%~70%，甚至更大[3]。为了消除或抑制电路的电压尖峰和浪涌电流，一般增加缓冲电路，不仅使电路更加复杂，还将功率器件的开关损耗转移到缓冲电路，而且缓冲电路的损耗随着工作频率的提高而增大。
软开关技术利用谐振原理，使开关器件两端的电压或流过的电流呈区间性正弦变化，而且电压、电流波形错开，使开关器件实现接近零损耗。谐振参数中吸收了高频变压器的漏抗、电路中寄生电感和功率器件的寄生电容，可以消除高频条件下的电压尖峰和浪涌电流，极大地降低器件的开关应力，从而大大提高开关电源的效率和可靠性。
3.3同步整流技术
对于输出低电压、大电流的开关电源来讲，进一步提高其效率的措施是在应用软开关技术的基础上，以功率MOS管反接作为整流用开关二极管，这种技术称为同步整流（SR），用SR管代替肖特基二极管（SBD）可以降低整流管压降，提高开关电源的效率。
现在的同步整流技术都在努力地实现ZVS及ZCS方式的同步整流。自从2002年美国银河公司发表了ZVS同步整流技术之后，现在已经得到了广泛应用[4]。这种方式的同步整流技术巧妙地将副边驱动同步整流的脉冲信号与原边PWM脉冲信号联动起来，其上升沿超前于原边PWM脉冲信号的上升沿，而降沿滞后的方法实现了同步整流MOSFET的ZVS方式工作。最新问世的双输出式P联M控制IC几乎都在控制逻辑内增加了对副边实现ZVS同步整流的控制端子。这些IC不仅解决好初级侧功率MOSFET的软开关, 而且重点解决好副边的ZVS方式的同步整流。用这几款IC制作的DC/DC变换器, 总的转换效率都达到了94%以上。
3.4控制技术
开关变换器具有强非线性、离散性、变结构的特点，负载性质也是多变的，因此主电路的性能必须满足负载大范围的变化，这使开关电源的控制方法和控制器的设计变得比较复杂。
电流型控制及多环控制在开关电源中得到了较广泛的应用；电荷控制、单周期控制等技术使开关电源的动态性能有了很大的提高。一些新的方法，如自适应控制、模糊控制、神经网络控制及各种调制方式在开关电源中的应用，已经引起关注。
随着微电子技术的发展，微控制器的处理速度越来越快，集成度越来越高，将微控制器或者DSP应用到大功率开关电源的数字控制模块已经成为现实。开关电源的高性能数字控制芯片的出现，推动了电源数字化的进程[5]。
数字控制可以实现精细的非线性算法，监控多部件的分布电源系统，减少产品测试的调整时间，使产品生产率更高。实时数字控制可以实现快速、灵活的控制设计，改善电路的瞬态响应性能，使之速度更快、精度更高、可靠性更强。
4 结束语
高频开关电源作为电子设备中不可或缺的组成部分也在不断地改进，高频化、模块、数字化、绿色化是其发展趋势。高频开关电源上述各技术的实现，将标志着开关电源技术的成熟。电力电子技术的不断创新，将使开关电源产业有着广阔的发展前景。
参考文献
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[3]倪倩, 齐铂金, 赵晶等. 软开关全桥PWM主电路拓扑结构在逆变焊接电源中的应用. 自动化与仪表, 2002（1）
[关键词] 整流滤波 IPM智能模块 光耦隔离
0 引言
随着电力电子技术、交流变频技术、微机控制技术以及各种电力电子器件、数字处理器、智能模块的快速发展和应用，电动机的数字化控制已经成为目前工控领域应用发展的趋势。在提高工作效率，减少资源污染与浪费，提高电机各种运行性能的要求下，电机的数字化控制系统已经是本领域研究的热点。
其中的电源部分则起着举足轻重的作用。功率开关电路、整流逆变单元、驱动保护等电路及产品型号的选择、电子元器件参数的选择合理与否，都将会直接影响电路中谐波干扰、电压值的大小、能否在安全余量内正常驱动等问题。因此，电源部分的设计在整个控制系统中有着重大而现实的意义。
本文以基于TI公司TMS32OF2000系列DSP的三相电机数字化控制系统研究这一实验项目为应用平台，重点研究了系统电源部分电路设计，主要包括整流、DIP-IPM逆变、过压欠压保护电路、光耦隔离、辅助电源转换电路等，其优越性体现在实现电压值多路输出的同时，又可以使元件稳定可靠地工作，实现系统的抗干扰稳定运行。实验及应用结果表明该电路具有良好的性能和很高的应用价值。
该控制系统选用功率为0.75kW，额定转速为1500r/min的Y型交流电机。文中所用元器件参数及各种模块的选取均是根据电机运行参数而定。
1 系统硬件驱动框图
电机数字化控制系统的控制部分以DSP为核心，另外还要电源处理模块、IPM驱动隔离控制模块、脉冲形成、转速位置检测模块、电流检测模块、、显示模块、键盘接口模块等电路。电源部分的主电路采用交－直－交电压型变频电路，其中包括桥式整流、滤波电容和智能功率模块IPM。本文重点讨论控制系统中所涉及到的电源部分电路设计及部分元器件参数选择。总体结构原理图如图1所示，其工作原理是：DSP接受采样电流和电压信号、电机转速和转子位置信号，运用控制算法，得到PWM控制信号，经光耦隔离电路后，驱动IPM开关器件。当系统出现短路、过流、过压、欠压、过热等故障时，DSP将封锁PWM输出信号，关断IPM的输出，并通过指示灯显示。
2 电源部分主电路
2.1 整流电路
本系统为强、弱电结合的系统，驱动部分电路的电压有200V以上，如果强弱电之间互相耦合，很难保证系统的可靠运行。系统电源分为控制部分和驱动部分，控制部分需要＋5V、±15V三路电源，其中＋5V给芯片及霍尔电流传感器供电，±15V给运放及外部保护电路供电；驱动部分需要＋5V、＋15V、＋200V三路电源，其中＋SV给光耦供电，＋15V给IPM供电，逆变出的＋200V为母线电压。
如图2所示，为了获得一个直流电压，单输入电源从压电变压器出来，经过一个单相二极管桥式稳压整流器，输出的电流通过负温度系数热敏电阻NTC和大功率感应继电器。整流电压波形的滤波采用电解电容滤波器滤波，其电容量大小决定了整流电压的平均值和输出纹波电压的大小，同时还影响逆变电路返回续流时电压升高的大小。因为直流电源要保持一个相对稳定的状态，那么电容器C要选择至少十倍于压电驱动器的电容值。C7主要起高频旁路作用，减小电解电容高频损耗和整流电路承受的尖峰电压。压电变压器的作用是提供一个稳定的电压输出。
当热敏电阻的端电压小于击穿电压时，其电阻值特别大，接近断路；其端电压超过一定值后阻值将迅速下降，电阻接近短路，从而允许高达上千安培的电流流过，起到对后级电路的保护作用。在本模块中由于采用三相220V供电，考虑到市电电压较高(250V)时，最大输入电压的峰值约为350V，所以设计时选用390V的热敏电阻，瞬时可流过电流3000A。感应继电器选择JQX-15F型号，其切换功率可达7500VA。热敏电阻和感应继电器可以有效的起到隔热、安全保护、抑制浪涌电压的作用。
整流电路功能是把AC220V/50Hz的市电进行整流滤波后，转换成的稳定直流电源VDC经过变压器、三端可调稳压管、低压输出电压调节器即可实现＋5V、±15V等多路输出，供给功率变换电路。该整流还具有EMI滤波、功率因数校正功能，对电网污染进行双向隔离，以提高整机的电磁兼容性能。
2.2 逆变及功率驱动
(1)智能功率模块IPM简介
智能功率模块IPM是Intelligent Power Module的缩写，兼有GTR(大功率晶体管)高电流、低饱和电压和高耐压的优点，以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点，而且内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来更为方便。
本文选用的三菱公司IPM智能模块PS21265，采用第五代IGBT工艺，内置优化后的栅极驱动和保护电路，内部过电压、过电流和过热等故障检测电路可将检测信号送到CPU，确保系统安全。智能模块的作用是对输入的电压直流量、PWM驱动信号进行逆变驱动和保护，完成功率驱动。选用该模块的优越性主要体现在控制芯片计算出三相PWM结果直接输送给IPM智能模块，不需再考虑驱动问题，可以减小开发周期，还可以大大减小系统的体积。功率器件的配置、散热乃至驱动问题在模块中即可得到解决，因而易于使用，可靠性高，用户只需要了解接口电路和定义，很快可以组成运行系统。
(2)功率驱动模块硬件电路
逆变电路是该电源部分的关键电路，其功能是实现DC/AC的功率变换；基本工作原理是：DSP产生的三相PWM控制脉冲，经光耦隔离电路后输出UH、VII、WH、UL、VL、WL六路脉冲信号，经过内部脉冲放大驱动电路后，分别控制IPM中的IGBT管T1～T6的开通与关断，将单相直流电压逆变为三相交流电压，改变调制信号的周期与幅值，也就改变了主开关的输出脉冲周期与占空比，从而得到所要求的交流电。输出信号Uol、Vol、Wol经斩波稳压处理后可直接通三相交流电机负载。
因为此系统是速度位置闭环控制系统，电机转子上的霍尔传感器检测到的位置速度信号经过A/D转换输入给DSP，DSP根据电压波动自动调节PWM脉冲，进而调节电压输出。此过程动态响应迅速，能够实现自动调节，与传统电机运行相比则具有很好的节能效果。
此逆变过程，由上文介绍的智能型IPM功率模块PS21265完成。IPM出现过流、过温、短路故障时将输出报警信号，将此信号输入到DSP的PDPINT引脚，当有任何故障状态出现时，PDPINT引脚被拉为低电平，此时DSP内定时器立即停止计数，所有PWM输出引脚全部呈高阻状态，及时产生中断信号，通知DSP有异常情况发生。整个过程不需要程序干预，全部自动完成，实现各种故障状态的快速处理非常有用。该电路把前级逆变器正弦电压滤波输出供给负载使用，并实现功率级与负载的隔离，包括输出LC滤波电路和三相隔离变压器。模块电路简单，可靠性高，整机工作效率高。电路图如图3所示。
3 过压欠压保护
驱动电路部分的电压达到200V以上，若出现故障不做保护，将会导致逆变电路损坏，甚至使前级电路击穿，而且IPM正常工作对电源的要求也相当高，而IPM自身的保护电路不具有保持性，因此还需要辅助的保护电路实现完善的系统保护。所以，对电路保护设计了双重监测和保护，既监测整流后的直流电流，同时分别监测相电流。电压保护设有输入及输出过压保护和欠压保护，使安全保护性能更加完善。
如图4，电网电压整流为直流电压信号VDC，经电解电容C平波得到稳定的直流电平，再与两个给定电位(一为过压，另一为欠压)比较，结果得到过压(欠压)输出信号HV(LV)。正常情况下，隔离电路不通，当发生过压(欠压)状态时，HV(LV)信号变低，从而触发DSP的NMI中断，调用过欠压中断处理程序，封锁交流脉冲，切断输入，起到保护作用。
通过以上保护措施，既可有效地降低因使用或负载因素对电源造成的侵害，进一步提高电源的可靠性，又可有效地避免因电源故障可能对负载造成的损害。
4 光耦隔离电路
在数字化微机监控系统中，干扰通常通过电源线和地线串入微机主控系统而引起测试和控制的错误，因此必须加强数据采集和控制系统的抗干扰设计。在硬件上，通常采用的是使控制系统与前项和后项通道完全隔离，消除由于共地和共电源线而串入的干扰信号。经过光耦隔离，这样做的目的有两个：
(1)隔离驱动电路和控制电路，防止驱动电路影响控制电路，使系统工作不正常；
(2)IPM的六路输入信号为低有效，光耦的输出信号经过上拉，默认为高，可以保证系统初始化的时候智能模块不动作，保证了逆变电路的安全。
光电耦合器件具有非线性电流的传输特性，这对于数字量和开关量的传输不成问题，但若直接用于模拟量的传输，则线性度和精度都很差。本文采用的是一种线性光电隔离电路，电路简单实用，一般能达到0.5％的精度，在0～5V内具有很好的线性。从DSP的CPLD驱动输出与保护电路输出的DRIVE信号，通过稳压放大环节进入光电隔离器，一方面实现电气隔离，一方面产生OPPER信号，为下一步功率驱动部分提供输入。光耦隔离电路如图5所示。
5 辅助电源的设计
该控制系统采用TMS2000系列DSP实现电机的数字化控制，区别于其他控制芯片的电压要求，本文需要特别指出的是该型号的DSP芯片内部电源处理问题。
由于DSP控制芯片CPU内核电源引脚、I/O内核电源引脚以及内部模拟电路电源引脚电压一般是3.3V、1.8V低压稳定、隔离电源，需要将得到的＋5V直流电进一步进行电源转换。本文选用TI公司生产的专用TPS767D318双电压输出电源模块进行电源辅助设计。整流后的＋5V直流电通过电容滤除电流谐波，进入TPS767D318的5、6、11、12引脚，输出的电压通过电容滤波，得到需要的电压值，外接一个隔离电路既可以通入DSP电源引脚。这样的功能也可以通过LMlll7系列集成芯片完成。如图6所示。
6 实验结果
控制系统选用的关键器件主要是型号为Y802―4电动机，其输入电压为200～230V，额定输出0.85kW；PS21265型IPM智能功率模块，其额定电流20A，额定电压600V，适配电动机功率1.5kW/220VAC；TI公司专用TPS767D318双电压输出芯片，输入5V，最大输出电流为1A。
依据上述元器件的选取对设计的电路进行实验，电机在空载1500r/min运行时性能稳定，动态响应快，噪音低。本文给出了依据采集到的数据绘制的波形，如图7所示。图中只截取了电机稳态运行时的电流和转矩波形图，稳态时PWM脉宽的宽度按正弦分布。从图7中看到，电机起动时，需要一段加速过程，此时电机转速较慢，电机的定子三相电流比较大且频率比较低，波形为不太规则的正弦波，一段时间之后转速趋于稳定，稳态时定子三相电流为正弦波，电机的输出转矩和负载转矩相互平衡。
7 结束语
本文以DSP电机数字化控制系统研究为应用平台，重点讨论了系统中所涉及到的电源部分硬件电路设计，以采用智能功率模块IPM芯片进行逆变为核心，包含了过欠压保护、光耦隔离电路等，尤其细化了辅助电源转换电路。从波形图可以看到，设计的电源模块能够实现开关电源纹波较小，负载调整率高的功能，可以使系统具有很好的稳定性和抗干扰性。该硬件设计功能齐全、结构简单且易于进行升级和功能扩展，在电机控制领域具有非常广泛的应用价值。
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【关键词】自备电源；不间断电源系统设计；技术分析
一、自备应急柴油发电机组
为了保证一级负荷别重要的负荷用电，或中断供电将会造成重大损失时，应设置自备应急柴油发电机组。
1.机房
自备应急柴油发电机组的机房应包括发电机房、控制及配电室、燃油准备及处理间等。
机房应设置在靠近一级负荷或变电站的地方，可布置在坡屋、裙房的首层或附属建筑内，也可位于地下层，但应避开主要出口通道。
2.容量
发电机组的容量与台数应根据应急负荷大小、投入顺序以及单台电动机最大启动容量等因素综合考虑确定。机组总台数不宜超过两台。初步设计时可按变压器容量的10%一20%估算柴油发电机组的容量。施工设计时可根据一级负荷、消防负荷以及某些重要的二级负荷容量，按稳定负荷、最大单台电动机或成组电动机启动容量以及电动机启动时母线允许的电压降来计算发电机的容量。
3.选型
当选用多台机组时，应选择型号、规格和特性相同的成套设备，所用燃油性质应一致。
一般应选用高速柴油发电机组和无刷型自动励磁装置，选用的机组应装设快速自动启动及电源自动切换装置及连续三次自动启动功能。
4.机房设备布置
自备应急柴油发电机组机房设备布置应符合机组运行工艺要求，力求紧凑、经济合理、保证安全及便于维修。
5.发电机的中性点接地
（1）单台机组的发电机中性点应直接接地；（2）当有两台机组并列运行时，在任何情况下至少应保持一台发电机中性点接地。发电机中性点经电抗器与中性线连接，也可采用中性线经刀开关与接地线连接；（3）中性线刀开关可根据发电机允许的不对称负荷电流及中性线上可能出现的负荷电流选择。在各相电流均不超过额定位的情况下，发电机允许各相电流之差不超过额定值的20%；（4）采用装设中性线电抗器这种方法时，应考虑既能使中性线谐波电流限制在允许范围内，又能保证中性点电压偏移不太大。电抗器的额定电流可按发电机额定电流的25%选择，阻抗值按通过额定电流时端电压小于10v选择。
6.柴油发电机组的保护和控制
（1）柴油发电机组应设短路、过载、接地故障及过、欠电压保护装置；（2）当两台机组并列运行且无人经常值班时，应设逆功率保护；（3）机组控制方式有机旁控制、控制室集中控制和自动控制三种。控制系统按功能可分为起停装置、并车装置、额载调书装置、总体逻辑控制、事故处理和报警装置、附有系统控制装置及电源控制装置等。具体配置按机组自动化等级确定；（4）柴油发电机组严禁与电力系统电源并网运行，应设置防止误并网的可靠连锁，包括双电源互投开关的机械、电气连锁和供配电监控管理系统的软管理；（5）机组的机旁控制应满足机旁人工启动、调速、停机的要求；机房与值班室（或消防控制室）间应设必要的联络信号；也可装设自期待装置；（6）机组的控制室集中控制除应满足机旁控制的要求外，还应能在控制室或配电室控制或监视以下全部或部分功能，同时应单独设置蓄电池组作为控制电源，并设整流充电设备。
二、不间断电源
1.不间断电源设备的选择
（1）不间断电源设备输出功率，应按下列条件选择：1）不间断电源设备对电子计算机供电时，其输出功率应大于电子计算机各设备额定功率总和的1.5倍；对其他用电设备供电时，为最大计算负荷的1.3倍；2）负荷的最大冲击电流不应大于不间断电源设备的额定电流的150%。
（2）不间断电源装置配套的整流器容量，应大于或等于逆变器需要容量与蓄电池直供的应急负荷之和。
（3）不间断电源的过压保护除应符合GD/T 3886.1—2001《半导体电力变流器》关于过电压保护的规定外，对没有输出电压稳定措施的不间断电源，应有输出过电压的防护措施，以使负荷免受输出过电压的损害。
（4）不间断电源的过电流保护应能保证在负荷发生短路或电流超过允许的极限时及时动作，使其免受浪涌电流的损伤。
（5）不间断电源设备用的不间断电源开关类型的选择，可根据供电连续性的要求，选用机械式、电子式自动的和手动的开关。
（6）不间断电源正常运行时所产牛的噪声，不应超过80dB，对于额定输出电流在5A及以下的小型不间断电源，不应超过85dB。
2.不间断电源系统的交流电源
（1）不间断电源系统宜采用两路电源供电。当备用电源为柴油发电机组时其机组不应做旁路电源；（2）当不间断电源设备交流输入侧电压多不能满足要求时，宜采用有载调压变压器或其他调压措施；（3）不间断电源系统的交流电源不宜与其他冲击性负荷出同一的变压器及母线段供电；（4）不间断电源系统的输入、输出回路宜采用电缆。
3.蓄电池
（1）蓄电池组容量应根据停电后由其维持供电时间长短的要求选定。不间断电源系统用的蓄电池需在常温下能瞬时启动，宜选用碱性或酸性蓄电池；（2）蓄电池的额定放电时间宜按下列条件确定：
1）不间断电源系统在交流输入发牛故障后，为保证用电设备按照操作顺序进行停机时，其蓄电池的额定放电时间可按停机所需最长时间来确定，一般可取8—15m2）当有备用电源时，不间断电源系统在交流输入发生故障后，为保证用电设备供电连续性，并等待备用电源投入，其蓄电池额定放电时间的确定，一般可取10一30mm；2）如有特殊要求，其蓄电池额定放电时间可根据负荷特性来确定。
4.对不间断电源的监测及谐波污染的治理
（1）对不间断电源的下列运行状况、参数及报警信号应进行实时监测：
1）逆变器工作电压、电流及过载、过流、过压、过温等报管信号；2）电池电压、电流、浮充、均充以及预告警、故障等信号；3）对于容量较大、可靠性要求高的不间断电源的电池还应实时监测每块单体电池的内阻，以及时发现电池是否失效或即将失效；4）整流器工作以及关闭、锁定、高温等报警信号；5）静态开关状态（市电正常、市电带载、逆变器带载）静态开关锁定等报警信号；6）维修旁路断路器状态信号等。
（2）不间断电源的整流及逆变设备都会产生高次谐波，对电源造成谐波污染。谁污染谁治理的原则，应对其进行治理。鉴于不间断电源的谐波次数及含量相对固定，可采用由LC谐振回路构成的无源滤波器进行吸收或补偿。
参考文献
