电源储能技术（精选12篇）
电源储能技术 篇1
随着现代仪器设备及微电子技术的迅速发展, 相继出现了相控型稳压电源、集成化线性稳压电源、新型智能开关电源、UPS电源、太阳能电源和程控电源等, 人们对电源的要求越来越高。
同时, 全球的节能需求和电子设备必须遵守的强制性能效规范要求, 以及便携装置小型化功能趋势推动着电源朝着高电源效率、低待机功耗、高功率密度、高可靠性、高集成度和低成本的方向发展[1]。因此, 从经济角度和科学研究角度上看, 研究电源变换技术和控制技术都是很有价值的。
1 电源与电源变换的类型
供电电源总体上分为交流电源和直流电源两大类。蓄电池属于直流电源, 既可作为直流电源系统备用电源, 又可作为启动动力电源, 还可作为交流配电设备操作电源。由于供电电源不总是能直接满足用电设备的需求, 这样就需要一个中间环节将供电电源转变成用电设备需要的电源, 这个环节就是电源变换。目前发达国家的电源80%以上是通过变换后才应用的[2]。
电源变换有以下四种类型:
(1) DC-DC变换, 它将一种直流电能变换成另一种直流电能; (2) DC-AC变换, 它将直流电能变换为交流电能, 这种变流装置称为逆变器; (3) AC-DC变换, 它将交流电能变换为直流电能; (4) AC-AC变换, 它将一种交流电能变换为另一种交流电能。
2 电源与电源技术的现状
2.1 国内外电源的发展
国外电源的发展大致经历了4代:第一代为直流电机电源, 耗能大、效率低;第二代为"自藕+硅整流"式直流电源, 使用自藕变压器调节输入电压, 再由大功率硅整流管整流, 效率较低、精度、纹波等技术指标差;第三代为可控硅电源, 效率较高、功率范围宽, 是目前广泛使用的电源;第四代为开关型直流电源, 体积小, 精度、纹波系数高、可靠性高, 是未来直流电机驱动和电镀电解行业的主体电源[3]。
我国的电源产业起步于1949年, 历经几个发展阶段, 已经发展到各行各业, 如机械、邮电、铁路、电子、军工系统等都有电源开发与生产, 还有大量国外产品公司进入我国, 竞争逐步加剧[4]。
随着电子技术的发展, 电子设备已由原来的静止独立系统发展为便携式综合系统。作为电子设备必不可少的供电电源部分, 也由集中式供电方式发展为分布式供电方式, 向着高效化, 小型化, 数字化, 绿化等方向发展。
2.2 电源技术的现状
当前在电源产业与电源相关的技术有:高频变换技术、功率转换技术、数字化控制技术、全谐振高频软开关变换技术、同步整流技术、高度智能化技术, 以及诸多的电磁兼容相关技术、各种形式的功率因数校正技术、各种保护技术、并联均流控制技术、脉宽调制技术、各种变频调速技术、各种智能监测技术、各种智能化充电技术、微机控制技术、各种集成化技术、网络技术、各种形式的驱动技术和先进的工艺技术等[4]。
在PWM (DC/DC) 转换方面, 能够提高有源模式效率的软开关和谐振模式拓扑正越来越受欢迎。PWM开关电源按硬开关模式工作, 但开关损耗大。为此, 必须研究零电压开关 (ZVS) /零电流开关 (ZCS) 技术, 或称软开关技术。软开关逆变技术研究的重要目的之一是实现PWM软开关技术, 使它既能保持原来的优点, 又能实现软开关工作。小功率软开关电源的效率可提高到80%～85%, 我国已将最新软开关技术应用于6kW通信电源中, 效率达93%。ZVS适合用于全桥主电路的控制, 与传统的全桥移相控制相比, 此法用较少引脚封装, 降低了系统的复杂性, 不但具有同样的转换效率, 而且能改善过流和轻载性。
3 研究的内容和前景
电子设备都是根据需要而发展的, 由电源的发展趋势得出电源技术研究内容的主体是如何使电源设备小型化、高效率、低成本和绿化。这也是电源与电源技术的发展趋势, 但这些趋势并非是彼此独立不相干的, 因为各个因素之间存在着权衡取舍。数字电源控制技术的出现使更高功率密度和更高可靠性的实现成为可能。以下是对电源和电源技术研究的内容作简单的分析。
3.1 电源需具备一定的电源管理功能
电源管理器件是在便携电子设备多样化过程中, 使电池工作时间尽量延长的一种器件。它在节电方面发挥巨大作用, 正在走高性能、高集成、小型化的道路[1]。随着技术进一步发展, 电源将不再孤立存在, 由于相同系统上各不同负载间的通信需求, 需要把微控制器整合到电源中以便通信, 并提供部分电源的管理。
3.2 电源的节能和绿化要求
随着不可再生能源不断减少, 节约能源及环保日益为人们所重视。自20世纪70年代以来, 许多国家开展了新型可再生能源的研究、开发和利用工作, 推动新能源的快速发展已经成为当务之急。近几年发展的新能源有:太阳能光伏电池, 风能发电和燃料电池。燃料电池目前已发展成为固定式的燃料电池和专用的汽车用燃料电池, 其特点是变换效率高, 对环境的污染几乎为零, 体积小, 可以在任何时候和地方方便地使用[2]。
电源是节约能源的重要环节, 逆变技术在节约能源的同时还能改善和提高抗电磁干扰的能力, 减少谐波的污染。随着高性能的DSP控制器的出现, 逆变电源的全数字控制成为现实。
3.3 便携和野外勘探领域
野外勘探设备的供电电源的功率与输出电流的精度对探测结果的精度与分辨率有很大的关系。同时, 由于其应用领域的特殊性, 很多时候都是用蓄电池供电, 需要电源具备较高的效率, 低损耗, 并且工作时间尽可能长, 携带方便等。因此有必要安装电源变换器将单组或多组蓄电池变换成仪器需要的直流电源, 并且要求这种电源体积小、质量小、又有高的转换效率。
与此同时, 便携式电子产品的数量越来越多, 尺寸越来越小, 发射功率越来越大, 灵敏度越来越高, 接受微弱信号的能力越来越强, 要求电源更加灵活多样。便携式电子设备的小型化和低成本化使得电源以轻、薄、小和高效率为发展方向, 而便携式电子设备电源的模块化、智能化已是当今电源技术的主流发展趋势。
3.4 数字电源技术
数字电源具有四个主要特征:可编程性, 监控性能的可知性, 响应性和数字环路控制[5]。采用数字电源控制技术的电源没有调谐环路元件, 可避免故障和误调;有较宽的稳定工作范围;部件重复性更好;有较好的自诊断能力。
传统的模拟电路控制存在电路复杂、调试困难、元器件易老化、输出性能低等缺点。为了克服这些弊端, 发展了各种现代电源技术, 包括开关电源, UPS电源, 净化电源等。如今, 电子设备配置的电源, 正从升降电压的变压器转向开关电源、DC-DC变换器和变流器等。以电池作为电源的便携电子设备, 则常会用到DC-DC变换器。作为下一代电源, 采用DSP控制的数字电源已开发成功, 进入产品化阶段。采用DSP作为逆变器的控制核心, 集成度高、抗干扰能力强, 可以用软件很容易地实现灵活、准确的在线控制与全部故障检测, 便于实时控制。
4 电源技术的典型应用
电源变换包括两个技术方向:一是交流电源转换为直流电源的技术;二是直流电源转换为交流电源的技术, 其变换装置被称为逆变器。由于交流电源的各种优点, 使它成为绝大多数用电设备的统一用电形式。因此, 电源变换技术主要是指将直流电源转换为交流电源的逆变技术, 使各种不同形式的电能适应于要求使用统一电源电压的各种用电设备, 以及用于并网传输与灵活分配电源[5]。现今逆变电源有偏电压脉冲电压、周期间断或周期换向电流、交直流迭加等非常规直流电源;常用的特殊电源波形有:直流单向脉冲、交流迭加直流、间断电等, 用的最广泛的为直流单向脉冲技术, 即IGBT逆变电源。
4.1 逆变系统的基本结构
逆变电路中, 除了逆变电路和控制电路之外, 还要有保护电路、辅助电源、输入电路、输出电路等等, 如图1所示。下面简单介绍各个部分:
输入电路。逆变主电路输入为直流电, 根据所输入的电流的特点, 输入电路包括整流电路, 滤波电路和EMI对策电路。
输出电路。输出电路一般都包括输出滤波电路和EMI对策电路, 对直流输出的逆变系统还包括输出整流电路。对隔离式逆变器, 在输出电路的前面还有逆变变压器。对于开环控制的逆变系统, 输出量不用反馈到控制电路, 而对于闭环控制逆变系统, 输出量还要反馈到控制电路。
控制电路。控制电路的功能是按要求产生和调节一系列的控制脉冲来控制逆变开关管的一导通和关断, 从而配合逆变电路完成逆变功能。包括数字PID控制、无差拍控制、数字滑变结构控制、模糊控制、神经网络控制等等, 现在用得最多的是SP-WM控制技术, 即对逆变电路开关器件的通断进行控制, 使输出端得到一系列幅值相等而宽度不相等的脉冲, 用这些脉冲来代替正弦波或者其他所需要的波形。
辅助电源和保护电路。辅助电源的功能是将逆变器的输入电压变换成适合控制电路工作的直流电压。若是直流输入, 则采用DC/DC变换器;若是交流输入, 则可以采用工频降压、整流、线性稳压的方式。
保护电路主要包括:输入过压、欠压保护;输出过压、欠压保护;过载保护;过流和短路保护;过热保护。
逆变主电路。逆变主电路就是由逆变开关器件等组成的变换电路, 分为非隔离式和隔离式两大类。如变频器、能量回馈等都是非隔离的, 逆变焊接电源、通信基础开关电源、UPS、加热电源等都是隔离式逆变电路。隔离式逆变主电路还应包括逆变变压器。非隔离式电压变换电路形式有多种, 是组成逆变主电路的基本形式, 用它们也可以组成各种隔离式逆变主电路。
4.2 逆变技术在交流电动机变频调速中的应用
变频调速技术在机床、风机、机车牵引、电梯、空调的控制等场合有广泛的应用, 运用逆变技术将市电变换成电压和频率均可调的交流电, 进而对交流电动机进行调速。交流电动机变频调速系统的结构框图如图2所示。
4.3 逆变技术在太阳能发电系统中的应用
随着石油、煤、和天然气等主要能源日益紧张, 新能源的开发和利用越来越得到人们的重视。利用新能源的关键技术--逆变技术能将蓄电池、太阳能电池和燃料电池等其他新能源转化的电能变换成交流电能与电网并网发电。因此, 逆变技术在新能源的开发和利用领域有着至关重要的地位。如图3是太阳能发电系统的结构框图。
5结语
由电源技术的发展可以看出, 市场需求推动了技术的发展。电源广泛应用于各行业, 并继续朝高频、高效、高密度化、低压、大电流化、多元化技术和绿化等方向发展。电源变换技术的数字化研究不仅具有广阔的发展前景, 而且具有现实的应用意义。无论是其学术价值还是其市场地位和经济效益都将是巨大的, 值得我们去研究开发。
摘要：全球的节能需求以及便携装置小型化功能的趋势推动着电源与电源变换技术朝着绿化和数字化的方向发展。本文介绍了电源与电源变换技术的基本内容及其数字化的发展趋势, 详细分析了其主要研究内容与应用前景, 分析了逆变系统的基本结构, 并简要描述了逆变技术在交流电动机变频调速和太阳能发电系统中的应用。
关键词：电源,电源变换,发展,应用
参考文献
[1]电源与电源管理技术发展趋势访谈录.电源与电源管理技术专刊, 2007:2～8.
[2]赵建统, 薛红兵, 梁树坤.浅谈电源产业及电源技术的发展趋势[J].电源世界, 2007 (2) :3～6.
[3]廖晓科.逆变电源研究热点及发展[J].微电机, 2008 (07) .
[4]李伟.数字控制逆变电源的研究与实现[D].武汉理工大学, 2007.
[5]陶桓齐.电源变换数字化技术的研究[J].武汉科技学院学报, 2008 (04) .
[6]曲学基.逆变技术基础与应用[M].北京:电子工业出版社, 2007.
电源储能技术 篇2
---当今的大多数电子产品(从手持式消费电子设备到庞大的电信系统)都需要使用多个电源电压。电源电压数目的增加带来了一项设计难题，即需要对电源的相对上电和断电特性进行控制，以消除数字系统遭受损坏或发生闭锁的可能性。
---微处理器、FPGA和ASIC在上电和断电期间通常要求内核与I/O电压之间具有某种特定的关系，而这种关系在实际操作中是很难控制的，尤其是当电源的数目较多的时候。当不同类型的电源(模块、开关稳压器和负载点转换器)混合使用时，该问题会进一步复杂化。最简单的解决方案就是将电源按序排列，但是，在某些场合，这种做法是不足够的。一种更受青睐而且往往是强制性的解决方案是使各个电源在上电和断电期间彼此跟踪。
电源排序
---简单地按某种预先确定的顺序来接通或关断电源的做法一般被称为“排序”。排序通常能够通过采用电源监控器或简单的数字逻辑电路来控制电源的接通/关断(或RUN/SS)引脚而得以实现。图1a和1b示出了采用一个LTC2902四通道电源监控器来对4个电源进行排序的情形。
通信电源维护技术的应用 篇3
关键词：通信电源；电源维护；电源设备
中图分类号：TN915 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）14-0044-03
1 通信电源概述
随着通信新业务、新技术的不断涌现，高集成度的通信设备对通信系统的安全性保障提出了更高的要求。通信电源系统是整个通信网络的关键基础设施，其完善与否也是业务发展的关键因素，通常被称为通信系统的“心脏”，在通信局（站）中具有无可比拟的重要地位。
1.1 通信电源的组成
在通信局（站）中主要的电源设备及设施包括：交流市电引入线路、高低压局内变电站设备、后备发电机组、整流设备、蓄电池组、交直流配电设备、UPS以及通信电源/空调集中监控系统等。
从功能及转换层次来看，通信电源可分为三级：第一级电源的作用是提供能源；第二级电源的作用是保证供电不中断；第三级电源的作用是提供给通信设备内部各种不同要求的交、直流电压。
1.2 通信电源特点要求
为了保证通信设备运行可靠、准确、安全、迅速，通信设备对通信电源的基本要求可归纳为：可靠、稳定、小型智能和高效率。
1.3 维护方式的变革
20世纪90年代之前，通信电源是人员密集型的分散维护，是一种有人值班、定时抄表、包机、预检预修的维护方式，这在设备技术档次低、可靠性差的情况下为了保证稳定供电是必要的。进入20世纪90年代以来，随着通信网络规模的不断扩大，电源设备的种类、数量也大幅增加，同时，计算机被广泛应用，电源设备和系统的技术层次和可靠性大大提高，在这种情况下，为提高电源维护的效率、降低维护运行成本、进一步提高电源设备运行的稳定性和可靠性，要求电源供电系统、机房空调和环境实现计算机集中监控管理。与集中监控相适应的技术维护方式必须是集中维护，要求维护人员一专多能，既有比较全面的理论知识，更要有丰富的实践经验。
2 通信电源操作与维护
通信电源设备投入运行后，为了保证供电的可靠，在运行期准确的操作、周期性检修测试等维护工作是非常重要的，下面简单介绍通信电源日常维护操作项目。
2.1 高频开关电源系统
2.1.1 日常操作项目。根据高频开关电源系统的特点要求，需对其进行操作维护的项目主要有：
（1）日常检测：主要分为月、季、半年、年的周期进行维护测试，主要检测项目有：整流模块运行状态检查，设备外观，节点、模块温度测量，交流输入电压、电流测试，输出电压测试校准，输出电流的测试，告警信息上传测试等。
（2）参数查看与设置：查看输入市电高低压告警门限，浮充电压，输出高压、欠压告警门限，均充电压与时间，电池组充电限流系数，配套电池组参数设置等。
（3）整流模块、监控模块更换：系统扩容与故障模块的更换。模块化的设计致使更换、扩容模块变得容易，只要在空槽上安装模块，然后调整相关的设置参数就能完成。
2.1.2 故障处理。当电源系统出现故障时，应先查明原因，分清是哪个组织单元的故障。开关电源系统虽然有故障自检功能，但它对面而不对点，对更换配件很方便，但要处理故障点，仍需做大量的分析、检测工作。另外如果自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误。对主机出现击穿、断保险或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障。
2.2 UPS系统
2.2.1 日常操作项目。
（1）日常检查：告警监视与处理、运行参数记录与分析、运行状况检查、检查UPS的出风口温度、蓄电池浮充电压测试、设备清洁等。
（2）周期检测：维护的周期可分为：周检、月检、季、年检。
2.2.2 故障处理。在日常的维护中，有一些需要引起重视的地方，如UPS的复位。有些UPS带有EPO（紧急关机），当因某种故障UPS使用了EPO，待故障清除后，要使UPS恢复正常工作状态，需要复位操作。比如UPS由于逆变器过温、过载、直流母线过压等原因而关闭时，当故障清除后，需要采用复位操作，才能把UPS从旁路切换到逆变器带载工作，可能还需要手动合电池开关。
2.3 蓄电池组
在整个通信电源的维护工作中，蓄电池组的维护的工作量是最多的，因为蓄电池组组数多、单体数量多、测试时间长等。但蓄电池组作为不间断电源系统的唯一保障，因此确保其性能良好是非常关键的。所以对其进行周期的维护操作测试的工作非常重要。
2.3.1 日常测试工作。
（1）日常检查：电池端电压、环境温度（测量电池温度为最好）、连接处有无松动或腐蚀，电池壳体有无渗漏或变形，极柱和安全阀周围是否不断有酸雾溢出。
（2）参数检查与设置：根据电池组运行环境的状态、技术参数，在对应的电源系统上设置正确的容量参数、运行参数、充放电参数、温度补偿参数等数据，以使其运行在最佳状态。
（3）周期检测：分月、季、年度检查。
2.3.2 蓄电池故障。VRLA电池尽管有许多优点，但和所有电池一样也存在可靠性和寿命问题。蓄电池失效系指电池性能逐渐退化，直至不能使用。较短的使用寿命并不是VRLA电池的本来属性，造成VRLA电池性能下降的原因是多方面的，主要是正极板、负极板、隔板等情况的逐渐变质，有板栅的腐蚀与变形、电解液干涸、负极硫酸化、早期容量损失、热失控等原因。阀控蓄电池的使用寿命和机房的环境、整流器的设置参数以及运行状况很有关系。发现蓄电池失效后，必须及时处理，目前比较常用的方法：一是对失效不严重的使用蓄电池活化仪进行活化；二是直接更换失效单体或整组更换。
3 通信电源维护技术员培养
3.1 通信电源维护业务前景及特点
3.1.1 通信电源维护业务前景。随着3G、4G网络技术的发展，互联网业务、数据业务、IT/IDC业务等发展迅速，大容量数据通信系统似雨后春笋般出现，使用交流电源的服务器、路由器大量增加，造成通信电源系统迅猛发展。各运营商的通信局（站）、汇聚节点、综合楼、枢纽楼的建设不断加快、数量不断增加，而作为基础设施的通信电源系统也不断地增加。核心机楼的通信电源系统具有设备集中、设备运行稳定、各系统均集中监控等优点，因此维护管理运行成本相对较低。
3.1.2 通信电源维护工作特点。设备维护工作是一项劳动强度非常大的工作，作为动力电源维护工作更是一项特种作业，具体涉及日常维护测试操作、电源系统告警处理、电源系统整改扩容、发电保障等工作。工作不定时性，需24小时准备待命；经常需带电操作，并且带业务操作，危险性高；工作强度大，特别是应急发电保障时时间长，而且是室外值守。
3.2 通信电源维护技术员的培训
3.2.1 目前通信电源专业的情况。
（1）从事动力设备安装维护的工作人员，主要是无线基站维护领域，而且对动力技术基础知识薄弱。
（2）动力电源专业的技术骨干、专家人员少，而且技术水平不高。
（3）动力电源涉及知识面广，培训实训较困难，缺乏完整实用的教材。
3.2.2 人员培养建议。通信动力电源是通信网络系统的基础设施，同时作为通信服务公司，动力电源涉及知识、操作技能也是最基本的。因为每个专业、每个项目均会涉及到电源的知识和操作；另外从安全生产的角度出发，安全用电、涉电操作安全已是各单位的重点培训内容。因此不管从业务发展的需要还是安全生产的要求，均需培养更多的通信电源技术员。
参考文献
[1] 张雷霆.通信电源（第2版）[M].北京：人民邮电出版社，2009.
[2] 樊勤.通信电源的管理与应用[J].内蒙古科技与经济，2006，（3）.
[3] 李京生.浅谈通信电源的发展和管理[J].科技情报开发与经济，2005，（16）.
低压直流电源技术的作用 篇4
除了上述的应用之外, 在实现这项技术的所有功能之前还有一些亟待解决的问题需要处理。其中一个问题就是应该以何种形式对建筑中的这种新电波进行功率分配。许多新电力设备都在使用低压直流电源, 提高交直流电源的转换率和调解率, 可以减少电力的生产和消费, 整个系统的复杂性降低了并且增加了设备和系统的可靠性。这是为从建筑层面上改变用电方式做准备, 新的配电方式解决了电力系统中不断增加的不匹配问题。本文主要描述了如何使该技术安全、高效地进行商业化应用, 在NEC 2014的第393条中也对该技术有所描述。
1 NEC 2014第393条的使用范围
第393条 (低压吊顶配电系统) 涉及低压吊顶配电系统及相关设备的安装。这些系统需要符合UL2577:低压吊顶配电网络和其他设备的安全标准 (如图1所示) 。
第393条规定最大电压不得超过交流30V或直流60V, 每个回路中的最大功率不得超过100VA, 因此, 最大电流值为所用电压的百分之一。
第393条适用于在NEC中定义的室内、干燥、暴露的环境, 尤其是住宅、商业和工业项目中, 包括部分特殊场所, 如部分防火地板和天花板部分。非通电的悬吊天花板格栅属于建筑结构的范畴, 所以这部分不在NEC此条的处理范围内, 但会有规范中其他的条款涉及到此部分, 如抗震部分的内容。
在标准的系统中使用的组件必须在国家认可的测试实验室 (NRTL) 列出的清单上, 并且符合UL2577的要求。例如包含导体的吊顶栅格部分, 即使是低电压组件也要在NRTL的清单中, 这份清单可以是一个系统或是单个组件 (配件) 。
虽然从瓦数和导线损耗的角度来看, 第二类功率限值似乎有一定的限制性, 但在实际应用中发现他们完全可以满足要求 (见表1) 。
2 第393条包括的部分
第393条涵盖的一个完整系统包括:
1) 低压2级电源。
2) 低压电线、电缆和电网总线 (互连) 。
3) 低电压共同用电设备 (负载) 。
从电源开始, 关键的组件是功率服务器模块。一个功率服务器模块 (PSM) 通常配置了1~32个低压二类功率输出通道。供应的电源可以是交流 (AC) , 也可以是直流 (DC) , 这取决于上游电力系统的配置。在系统中可以转换成线电流AC, 输入的AC通常为240VAC~277VAC。系统中使用替代能源进行直接反馈, 如太阳能、风能和燃料电池等, 输入电压通常为350VDC~400VDC。直流输入可以消除在传统的交流配电系统中的直流-交流转换损耗。许多PSM都集成了控制和其他电源管理功能, 如分支开关和监控/调光。当“一直在线”的电源在某些时间不需要时, 这些功能就显得非常有用。PSM的通信可以是有线的, 也可以是无线的, 并且可以包含Zig Bee、IPv6、0~10V、Modbus等协议。互连 (线) 的组件包括:
1) 网格总线。
2) 供电线。
3) 电源负载电缆。
吊顶格栅安装总线组件为电力负载电缆提供柔性插头的位置, 但对电力馈电电缆进行固定位置连接, 以控制总线长度、限制低压电线损失。供应商提供的各种实际的互联组件可以从提供的照片 (见图2) 中查看。
用于PSM和电网母线之间供电线缆上的特殊连接器可预防总线过载。这是系统的一个重要特征, 并且该特征不可以被覆盖或篡改, 否则该系统可能会被认为违反了NEC的规定。
布线方案中的一个重要指标是设备直接从PSM为电力设备供电的能力。并且非常重要的是, 在标准低压2类等级的电源中要使用符合规范的布线标准, 当负载设备不位于或靠近吊顶网格, 或有其他原因不能使用某总线型吊顶网格时, 是非常有用的。
系统中的线缆损耗和/或电压降取决于线缆规格和长度。这不是NEC的一部分, 这些变量在使用该系统的联盟标准中进行指定。用于维护交流系统中的线缆损耗的典型指标和长度限制如表2所示。
在吊顶供电电网中/附近使用的典型电器可能包括以下部分:
1) 照明 (白炽灯–HID、荧光灯、LED、采光阴影和百叶窗) 。
2) 控制器 (传感器、主控制器、无线链路) 。
3) AV/IT (有源音箱、远程放大器、显示器/监视器) 。
4) 暖通空调 (控制、VAV箱、风机、传感器、天窗、自动阀门) 。
5) 安全设备 (摄像机、控制器、记录仪、运动检测器、音频探测器、自动门、锁) 。
任一单信道功率馈送装置的实际功率限制为95W, 典型的照明功率通常小于45W。
3 规范以及标准系统的设计
大多数人都对线电压系统中的电器件连线和分支电路非常熟悉, 但当某个低压吊顶栅格配电系统改变时, 之前的连线和分支电路也会发生变化 (见图3和图4) 。实际上, 电源是沿覆盖整个房间的总线进行分配。在PSM和总线之间的电源连线是固定的, 并且对整个空间进行统一供电。这样可以非常方便地对空间内的设备进行定位或改变位置, 而不需要重新布线。而且可进行非常紧密的控制衔接, 因为总线通道可以被看做是可以单独控制和检测的小分支。设备之间的连接“线缆”通常允许连接至就近的2~4个通道, 以避免通道超载 (通道超载为自动检测) 。
若有需要, 未使用的总线可以预接或后接以使初始设备费用最低, 但所有增加的初始设备成本都可以快速地通过对设备重新配置所节约的资金收回。这种情况是“初期多投入一点, 后期可以节约更多成本”。但无论哪种方式, 实现同等功能所需的投入成本是非常有竞争力的, 特别是需要实现一些高级功能时 (如直接可再生能源、高度控制和铰接式功率、增强的监控等) 。
系统设计的另一个重要要求是正确配置照明灯具, 在新的电力条件下必须正确指定具体的整流器和/或LED驱动器的输入电压。
当涉及到布局、设计和文档制作时, 最重要的区别是对吊顶结构和电气系统进行划分。吊顶栅格和瓷砖仍然由建筑师在CSI第9部分中进行规定, 由墙壁安装承包商进行购买/安装。电气部分由电气工程师在CSI第16部分和第26部分进行规定, 由电气工程商进行购买/安装 (见表3) 。
栅格嵌入式总线不能由声学承包商进行电气连接, 并且需要保持非活动或非电气状态, 直至通过电气承建商连接激活, 在不考虑电气和结构部件配置的情况下确保了行业的传统划分。
于娟翻译自http://ecmweb.com/low-voltagecommunications/leveraging-low-voltage-dc-power, 肖昕宇校对。
高频开关电源技术方案 篇5
技术参数30929003.pdf 技术方案 2.1 概述
现场的实际应用情况：12台15V/12000A的电源配1台90V/2000A的电源，每6台15V/12000A 的电源配一台6kV/380V/1MW的变压器，其中90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作。
电源关注核心指标是可靠性和系统效率。
电源可以考虑采用3种主回路方式，每种方式各有优缺点。
2.2主回路原理图方案1 2.2.1方案1 总体思想为输入36脉波移相变压器，6组功率模块并联的方式，具体电路如下： 15V/12000A开关电源最大输出功率180kW，90V/2000A开关电源最大输出功率180kW，功率等级一样，考虑采用同样的主回路原理，如下：
整流器整流器36脉移相变压器整流器整流器整流器整流器功率模块1输出15V/12000A或90V/2000A功率模块2输入380V/50Hz功率模块3功率模块4功率模块5功率模块6功率模块原理如下：
高频变压器及整流
输入端配置36脉波移相变压器，可有效拟制输入电流谐波，基本能满足3%的要求； 每台开关电源采用6个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/2200A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/360A。
逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。
输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。
90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加36脉波移相变压器，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。2.2.2方案2 总体思想为输入PWM整流器，4组功率模块并联的方式，具体电路如下：
6脉波整流器功率模块1输出15V/12000A或90V/2000A输入380V/50Hz功率模块2PWM整流器功率模块3功率模块4
输入端配置PWM整流器，可有效拟制输入电流谐波，基本能满足3%的要求；PWM整流器再备份一组6脉波整流器，只是在PWM整流器出故障时投入运行；
每台开关电源采用4个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/3000A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/500A。
逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。
输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。
90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加PWM，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。
2.2.3方案3 总体思想为综合6kV高压配电，系统设计，利用6kV高压变压器直接做成36脉波移相变压器，具体电路如下：
开关电源1输出15V/12000A或90V/2000A输入6kV/50Hz36脉波移相变压器开关电源6输出15V/12000A或90V/2000A
输出15V/12000A或90V/2000A功率模块1380V/50Hz功率模块26脉波整流器功率模块3功率模块4
6kV变压器直接设计为36脉波移相变压器，高压侧几乎没有谐波，每一组输出接入一台开关电源。开关电源就采用普通6脉波整流；
每台开关电源采用4个功率模块并联的方式，如1个模块出现异常，其他模块还能继续降额工作，提高了工作可靠性；模块之间的均流精度可达5%以内，因此15V/12000A的开关电源每个模块的等级设计为15V/3000A，90V/2000A的开关电源每个模块的等级设计为90V/500A。
逆变采用移相全桥软开关技术，效率高，比普通硬开关技术效率平均多2%左右； 二次整流采用同步整流技术，效率远远大于采用一般二极管整流的方式，一般同步整流比普通二极管整流效率高出5%～6%。
输出加LC滤波，如不加LC滤波，输出导电排由于高频肌肤效应的缘故，导电排发热严重。
90V/2000A电源由于只是用于去除氧化膜，并不需要长时间工作，从降低成本角度考虑，可以不加PWM，输出也不需要LC滤波，直流输出高频方波电压。
2.2.4方案比较
从系统可靠性、系统效率这两个主要关心的方面进行比较。
本方案的逆变、二次整流、输出滤波采用的最先进的技术，在前面的方案叙述中已经提出，逆变采用全软开关技术，比硬开关的效率高出2%左右；二次整流采用同步整流技术，比普通二极管的效率高出5%～6%左右；输出经过LC后为平滑的直流，不会引起后级导电排高频发热；电源内部输出的直流汇流排全部采用铜排，比采用铝排的效率高出1%左右；
方案选择主要针对输入采用哪一种方式更合理进行比较分析。可靠性分析：
36脉波移相变压器的可靠性远远高出PWM整流器，而且方案1采用6个模块并联，及时2个模块出现故障，也不会影响系统使用，方案1的可靠性远远高出方案2的可靠性；
方案3把高压变压器引入，作为电源设计的一部分，相当于减少了一个变压器的可靠性影响，因此方案3比方案1的可靠性更高。
系统效率分析：
方案1中变压器损耗约为1.5%，整流器约为0.5%，前级总和约为2%；方案2中PWM整流器的损耗约为3%；方案1比方案2的效率略微高出一些；
方案3中比方案1只有一级变压器的损耗，效率自然多出1.5%左右。综合比较：方案排序为方案
3、方案
1、方案2。
2.2控制系统
功率模块1模拟控制板Ig+-If1Io1IoUoK13875驱动电路IGBTK2集中控制板GV+-UfIfPI功率模块6K5K6Ig+-If1K13875驱动电路IGBTIo1模拟控制板K
2控制方式：
双环控制：电压或电流外环，PI环； 每模块电流内环，比例环 2.3监控单元
采用8寸触摸屏；
功能：本地、远程操作切换；电源设置、启停操作；显示输出等参数，电源故障信息等；RS485上位机通讯等。2.4结构外形
电源储能技术 篇6
【摘要】通过对逆变电源的数学模型分析，以电感电流和电容电压为反馈量进行闭环控制。双环控制方案的电流内环扩大逆变器控制系统的带宽，使得逆变电源动态响应加快，输出电压的谐波含量减小，非线性负载适应能力加强。最后，通过仿真和实验结果，表明所设计的双环控制策略具有电流跟踪快速，电压稳定稳定的特点。
1 引言
交流移动设备使用量越来越多，如何将直流电源变为稳定的电能提供给设备已成为研究热点。近年来4G技术的快速发展，移动应急通信基站需要大量的逆变电源。在研项目正在建设一个移动电源研究平台，将直流电通过一台逆变电源转变成设备所需的交流电源，该逆变器是系统的一个关键部件。在此为移动逆变电源研究平台设计了以电感电流和电容电压为反馈变量双闭环的控制策略，通过该逆变电源，为移动交流用电设备提供稳定可靠的电能。
2 逆变电源的工作模式
逆变电源工作在如图1所示的四象限模式下，实现能量从交流侧移动设备和储能电池的双向流动。一、三象限逆变电源向移动负载设备输出电能，二、四象限逆变电源从移动设备回收能量。
3 逆变电源的模型
电流内环控制结构框图如图3，经过电流霍尔采集逆变电源输出电流 与设定电流值 做差运算，通过 调节，产生给定信号 。设定电压 前馈叠加电容电压，在输出滤波电感上得到电流控制信号。可得电流环传递函数
图4 电压外环控制结构框图
电压外环控制结构框图如图4，经过电压霍尔采集输出电压信号 与设定值 做差运算，通过 调节，产生给定信号 。电感电流信号前馈得到电流的误差信号 ， 乘上电流霍尔系数1/ ，叠加电感电流，在输出电容上形成输出电压信号。可得电压环传递函数
5 仿真与实验
逆变电源的参数如下，直流侧电源电压Vd = 200V，开关频率10KHz，三角载波峰值5V，电流霍尔0.2V/A，电压霍尔100：1，滤波电感1mH，滤波电容30uF，负载20Ω。仿真波形如下
图5在0.0875秒，设置负载突变为10Ω。输出电压的动态响应过程为2m秒，动态响应速度快，波形质量无明显变化。图6带整流桥负载，输出电压波形谐波低，电能质量高。
6 结论
双环控制方案的逆变电源动态响应加快，带宽范围大，输出电压的谐波含量小，非线性负载适应能力强。
参考文献：
[1]郭志坚，于少娟，兖文字PWM逆变器双闭环控制的仿真研究[J]工业控制计算机.1013（8）：77-78.
[2]杨旭，裴云庆，王兆安.开关电源技术[M].北京：机械工业出版社，2004.
[3]王兆安，黄俊.电力电子技术[M].北京：机械工业出版社，2005.
阵面电源自动测试技术研究 篇7
有源相控阵体制雷达电源与其他体制雷达电源相比有较大的差异,在固态有源相控阵雷达中,阵面需要多台功率很大的低压直流电源向T/R组件供电,它要求电源高可靠、高效率、可监控。由于受到体积、重量和工作环境条件等诸多因素的限制,阵面电源的体积、重量、散热、电磁兼容是设计的难点,高功率和高密度阵面电源成为有源相控阵雷达的关键件之一。
由于阵面电源的使用数量多,因此高度自动化和可控化的阵面电源测试系统是提高测试能力、减少测试时间的保障。通过改善测试条件,使用成套设计的自动化测试硬件和测试软件能够对电源进行各种定性与定量分析,提高电源测试的效率和精度。
1 阵面电源自动测试系统的组成和功能
阵面电源自动测试系统框图如图1所示。
测试系统主要由工控机、电源测试控制分析系统、数据采集卡、测试接口控制箱、EMC分析系统等组成。测试系统以工控机及测试系统控制分析软件为核心,控制连接被测电源的程控大功率交直流电源和电子负载,使被测电源静态、动态等工作状态中的各种指标按照设计要求进行测试、分析、记录。
阵面电源自动测试系统主要完成电源系统的电性能测试、EMC(电磁兼容)测试和热测试。测试系统除了能进行自动化的电源常规静态特性和动态特性测试外,还能满足阵面电源在T/R组件类负载大电流、高动态工作条件下的瞬态特性测试要求。
2 阵面电源自动测试系统的工作原理
阵面电源自动测试系统在电源测试控制分析系统软件的统一控制下进行电源的测试。
电源测试控制分析系统对测试项目进行工程管理。系统管理模块为每个测试项目建立测试项目数据库,用于管理测试历史记录、测试数据文件记录和测试系统设置参数。完整的实验历史文档,便于事后统计被测电源寿命、进行失效分析。特别适合于电源老练测试系统。
电源测试控制分析系统通过RS-232、USB(隔离)等数字接口控制所有的仪器和设备,自动完成测试项目,显示和存储数据,并给出相应的数据分析结果,以及形成测试报告输出。电源测试控制分析系统基于软件编程,开发了仪器的高级功能,能够完成电源调整率、元器件特性、电源EMC特性以及器件功耗等的自动测量。扩展了仪器设备的能力,提高了工作效率。
电源测试控制分析系统进行综合的安全保护。设有专门的被测电源系统过载保护模块,根据实时测试数据和预设参数,通过2余度控制方式(模拟控制信号和软指令)对一次程控电源和电子负载进行应急程序关闭保护;对数字接口进行隔离,保护接口不被冲击电流和电压损害;仪器探头根据测试要求采用限幅器、衰减器和隔离措施,保护仪器的安全;对测量仪器和控制计算机进行隔离供电,保护仪器和控制系统的安全。
3 电源测试控制分析系统的特点
电源测试控制分析系统的组成如图2所示。电源测试控制分析系统采用模块化设计,依据软件工程进行开发。由于电源测试项目种类较多,对相应的测试功能模块采用分级管理,便于升级和扩展。
电源测试控制分析系统是阵面电源自动测试系统的软件平台。运行于Microsoft Windows XP操作系统,采用Labview/CVI编程。人机界面均采用Windows界面。系统管理模块提供图形界面用于操作人员选择并启动功能模块。电源测试控制分析系统的功能模块包括:系统管理模块、电源测试安全保护功能模块、测试数据处理和报告生成模块、A/D采集通道校准模块、在线帮助模块。
3.1 系统管理模块
系统管理模块对测试项目进行工程管理。系统管理模块为每个测试项目建立测试项目数据库,用于管理测试历史记录、测试数据文件记录和测试系统设置参数。其特点如下:
a) 系统保存了完整的实验历史文档,便于事后统计被测电源寿命、追查失效因素。
b) 首次测试建立测试项目后,后续测试只要调入测试项目文件,就可自动设置上次系统设置参数,提高了工作效率,减少了人为操作失误的可能性。
c) 基于数据库的项目管理,可以对多种类型的数据进行统一集中管理,界面友好、易操作。
3.2 电源测试安全保护功能模块
电源测试安全保护功能模块在电源测试模块运行时对被测电源系统的供电电源、被测电源和电子负载进行保护。具体保护功能如下:
a) 预先设定保护参数阈值。由操作人员设定被测电源系统的保护条件,即输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出功率和器件表面温度的阈值,当参数超过阈值后启动保护操作。
b) 预先设定保护动作顺序。测试人员可预先设定保护动作的顺序,例如一次程控电源和电子负载的关闭顺序。
本模块特点如下:
a) 将电源安全保护模块直接设在系统管理模块下,对所有的测试模块提供统一的保护,可避免操作人员电源保护设置的疏漏和不统一带来的安全隐患。
b) 提供了可灵活设置的保护操作参数阈值和保护动作顺序。
3.3 测试数据处理和报告生成模块
测试数据处理和报告生成模块对测试数据进行处理,调用测试项目参数生成测试报告。具体功能为:测试数据存盘记录;根据测试项目设置参数和测试数据自动生成测试报告。
3.4 A/D采集通道校准模块
A/D采集通道校准模块采用软件校准方式对差分同步A/D采集通道进行自动校准,校准数据存于系统设置文件内。测试模块工作时,自动调用校准参数对A/D采集通道的测量数据进行修正。
校准时,校准模块控制A/D采集通道和高精度数字多功能表对高稳定信号源同时进行测量,校准模块根据高精度数字多功能表的测量结果自动对A/D采集通道的零点和灵敏度进行校准,并将校准参数存入系统设置文件。
3.5 在线帮助模块
为用户提供帮助文档,帮助测试人员尽快了解阵面电源测试系统组成及功能,熟悉测试操作过程。
4 阵面电源自动测试系统的特点
a) 针对性强的测试系统管理。针对电源测试要求,对测试项目进行数据库管理;针对多种类型的测试采用模块化设计,便于升级和扩展。
b) 便捷的测试功能扩展。采用软件编程对多台仪器设备联合控制, 自动完成电源调整率、元器件特性等测量功能;A/D采集通道可灵活设置测量信号种类、隔离功能和带宽。
c) 妥善的系统安全设计。安全系统进行综合安全设计;设专门的被测电源系统过载保护模块,采用数字、模拟2余度保护控制;仪器设备控制接口隔离;仪器、A/D采集通道采用限幅器、衰减器和隔离措施;测量仪器和工控机隔离供电;电源系统漏电保护。
5 结束语
按高密度电源测试要求研制的专用自动测试系统,用于控制测试仪表和设备,记录数据并进行相关计算,以及进行设备安全监测等功能。该测试系统能通过RS-232或USB接口控制测试系统中的所有设备自动完成测试项目。测试控制系统具有专门的数据库提供数据的管理和后处理能力,能够实时显示主要测试参数和波形,记录测试数据,进行数据分析并自动生成测试报告。该系统还具有测试接口控制箱,能将被测的交、直流信号进行输入调理,满足高瞬态电流信号的保真采集。此外,该系统具有灵活的架构和扩充能力,对特殊的测试要求能扩展测试程序;具有设备和人身安全保护。总之,专用的阵面电源自动测试系统为大批量阵面电源性能测试提供了高效率、高精度的技术手段,有利于提高阵面电源的性能一致性和可靠性。
摘要：阵面电源作为相控阵雷达的主要部件之一,因其使用数量较多,为提高测试效率和精度,需要建立能够完成多项性能指标测试的阵面电源自动测试系统。介绍了阵面电源自动测试系统的组成及原理,系统采用NI公司的Labview虚拟仪器软件平台集中控制电源、负载和测试仪表,自动进行电源静态特性、动态特性以及电磁兼容和热特性测试,并基于数据库对测试数据进行管理和后处理。
关键词：阵面电源,自动测试系统,数据库
参考文献
[1]卢晨.T/R组件自动测试技术研究[J].电子工程师,2003,29(9):35-36,42.
刍议通信电源技术的发展 篇8
通信电源的种类有很多, 不仅有直流组合通信电源系统, 还包含了在线式逆变器、铅酸蓄电池、二次模块电源等, 高频开关电源设备、交流稳压器、发电机组、半导体整流设备、逆变电源设备以及集中监控系统等技术。从这些技术可以看出, 当前通信电源技术的发展趋势主要是:轻量化、小型化以及模块化;智能化、高效化的监控模式;数字化、智能化的通信电源技术;电磁兼容技术等。
2 通信电源的现有技术
2.1 铅蓄电池
铅蓄电池包括阀控密封和富液式两种类型, 阀控密封特别是AGM技术当前在我国市场上应用还是很普遍的, 应用范围比较广, 而富液式铅蓄电池因为可靠性比较高加上使用时间比较长, 因此, 在欧洲、美洲等许多发达国家应用比较广泛, 主要用于大型基站或中心机房的通信电源技术中。在铅蓄电池技术的应用过程中, 其相关的技术也是在不断地得到提高, 比如铅蓄电池的使用寿命得到了延长, 而且容量也不断地增加, 类似这种的新型设计也是不断地出现。当前, 已经出现的薄极板纯铅电池, 它的电池容量已经达到了190Ah以上, 并且已经正式投入使用, 根据使用结果可以发现, 采用这种冷压纯铅板栅技术的铅蓄电池, 使用起来可靠性好、效率高, 而且电池的使用寿命与之前的铅蓄电池相比有了很大的提高。
2.2 燃料电池
燃料电池也是当前应用比较广泛的通信电源技术, 其中燃料电池的优点是, 噪音比较低, 而且使用过程中没有污染, 可靠性比较好、电能转化效率比较高, 能够达到50%以上, 在不充电的情况下可以连续工作。基于这些优点, 燃料电池发展得很迅速, 并向着数码产品和电动车电源的领域延伸。
2.3 锂离子电池
经过很长时间的技术发展, 锂离子电池的能量以及结构都有了很大改善, 而且寿命也得到延长, 并且锂离子电池的应用范围也在扩大, 锂离子电池已经在便携式电子产品上得到应用, 并逐渐向后备式以及储能系统的领域延伸。
2.4 液流电池
当前的液流电池主要有全铀、钒/铈、以及全铬等技术, 其中比较成熟的是全钒体系, 并且已经在澳大利亚、加拿大和日本等国进行了商品化生产。
3 通信电源技术的发展
3.1 高效率节能技术
电能变换是电源技术的核心与精髓, 也就是将电池或者是一次性的电源利用电能变化技术转换成可以适用于各种用电设备的二次电源。在电能转换的过程中, 开关电源有着很重要的地位, 为高频变化的开关电源建立了硬件基础, 从而可以促进通信电源技术的发展。高频变化技术中, 软开关技术以及准谐振技术的发展也比较成熟, 这些技术在减少之前的硬开关模式的电源设备的情况下, 开通电源设备时, 开关器在开的情况下电压上升, 关的过程中电流下降, 在这个过程中, 实现了零电压/零电流开关, 在损耗可以降低的情况下也提高了电源系统的使用效率和稳定性。
功率集成技术的使用使电源结构得到了简化, 使得电源结构向着集成化、模块化的方向发展, 比如硅晶片的使用, 内部元件就减少了一半以上, 这样结构也就更加地紧密, 这种情况下, 在损耗降低的情况下也提高了使用效率。
3.2 全数字化控制
随着通信网络技术的发展, 通信网络涉及的范围、环境也越来越广泛, 因此, 这也就对通信网络技术的维护提出了更高的要求, 而数字化控制的功能可以很好地解决这些问题。随着数字化控制的应用, 对电源的控制由模拟控制进入到了全数字化的控制阶段, 其优点是, 全数字化的控制比起模拟信号可以产生更小的量, 而且芯片的价格也比较低廉;对电流检测可以进行准确的数字校正, 从而对故障的检测也更加准确, 在这种情况下, 可以有效提高设备的可靠性及客户对通信电源设备的适应性。
3.3 网络化管理
互联网技术的发展以及信息处理技术的日益广泛应用, 使得通信系统也从之前的小范围逐渐发展到了大局域网系统, 这就需要通信电源技术必须要适应数据处理以及网络通信的能力, 因此, 对通信电源技术提出的要求是:通信电源技术要有保护数据信息的处理、存储以及打印的功能;通信电源技术要有智能型的人机友好界面, 从而可以使得技术人员可以监视各种电源设备的技术参数以及运行状态;通信电源技术还要具有远程控制功能, 保证技术人员可以随时交流或者是有备用电源。
3.4 低电流谐波处理技术
随着网络时代的到来以及人们的环保意识的不断提高, 人们的安全意识也发展起来。通信电源技术的发展早期, 由于对电源输入的特征考虑得很少, 由此带来的问题是电网的污染问题。因此, 针对这种情况下, 低谐波输入技术逐渐得到发展, 这种通信电源技术改善了对电网的污染和谐波干扰, 也
上行功率控制对MOS值的影响分析
李建刚
(河北全通通信有限公司网优部, 河北石家庄050021)
摘要:主要是结合中兴设备自身的功能特点, 对上行功率控制对MOS值的影响进行分析总结。关键词:功控;干扰;MOS
中图分类号:TN929.533文献标识码:A
1概述
GSM网络的最主要最基本的业务目前仍然是语音业务。随着运营商之间的竞争日趋激烈, 用户对于网络的整体语音服务质量的要求不断提高, 语音质量的好坏直接影响着用户对于运营商的选择, 语音网络质量已成为运营商之间竞争的最主要因素。
衡水移动市区网格测试MOS值成为最为关注的指标之一, 提升MOS值成为当前首要任务, 也是最难的指标之一。现通过测试验证上行功控对MOS值的影响。
2中兴设备的功控判决示意图如下
根据以上功控判决可知:在高电平质量处于高低质量门限之间时, 将会进行功率降低的控制, 功率控制在一定程度上是起作用的, 只是对质量的影响可能存在两面性, 这取决于系统的底噪或者功控电平的上下门限值的设置。如果底噪过大, 会起到较好的作用, 而如果底噪过小, 会起到相反的作用。在开启功控时, 如果功控参数设置不当, 反而会起到与预期的提高质量相反的作用。此时需要对相应的功控参数进行优化调整以改善功控的效果。
3中兴设备上行功控参数建议值
依据现场对功控参数反复试验给出一套较好的推荐参数。
提高了源效应。低谐波输入技术必将得到很广泛的应用, 成为广受欢迎的绿色能源。
3.5 环保化、智能化的发展趋势
随着微电子技术的发展, 电池与电池组也应该逐渐的向着环保化、智能化的方向发展, 从而更好地适应通信网络技术的发展要求。
文章编号:1673-1131 (2012) 04-0187-01
4 效果验证
4.1 CQT测试结果
小结:从测试结果中可以看出采用推荐的上行功控参数都提升MOS值0.04以上, MOS 3.0以上占比也有明显提升。
4.2 DT测试结果
小结:从测试结果中可以看出采用推荐上行功控参数MOS3.0以上占比明显高于其他两种场景测试值, MOS均值也有所提高。
5 结语
通过原网上行功控参数、关闭上行功控、推荐上行功控参数, 在CQT、DT场景下测试, 数据显示采用推荐上行功控参数测试MOS值3.0以上占比明显高于关闭上行功控和原网上行功控参数测试值。
参考文献:
[1]张威.GSM网络优化――原理与工程[M].人民邮电出版
[2]张传福等.移动通信无线电波传播[M].人民邮电出版社,
作者简介:李建刚 (1976-) , 男, 河北沧州人, 初级通信工程师。
参考文献
[1]李京生.浅谈通信电源的发展和管理[J].科技情报开发与经济, 2005 (16)
[2]林蓓娜.高效、智能:通信电源技术发展大趋势[J].通信电源技术科学之友 (B版) , 2009 (6)
电源储能技术 篇9
关键词：Blackfin,功耗,动态电源管理,实时任务
0 引 言
随着嵌入式系统技术的发展, 系统的集成度日益提高。对系统设计者在系统设计过程中提出了新的挑战, 不仅要考虑系统性能, 还要考虑如何通过一定的策略降低系统的整体功耗。特别是对便携性要求很高的嵌入式设备, 一般都是使用电池向系统供电, 这就对电源管理提出了更高的要求。大量研究表明, 系统处理器空闲的时间占整个运行时间的比例相当大, 所以在系统设计中, 提出了一种“动态电源管理DPM (Dynamic Power Management) ”的概念。DPM技术能够提供一种操作系统级别的电源管理能力, 包括CPU工作频率和工作电压、外部总线时钟频率、外部设备时钟/电源的动态调节和管理功能。用户可以通过软件根据系统工作负载的变化情况, 有选择地将系统资源设置为低功耗模式, 从而达到降低系统功耗的目的。从本质上来说, DPM技术能在系统的功耗和性能之间引入一种新的平衡。
本研究旨在利用Blackfin DSP系列产品固有的动态电源管理能力, 探讨在新一代处理器中实现DPM的方法。为此, 本研究在ADSP-BF533的系统平台上, 设计一种针对不同的实时处理任务、动态调节电压和频率的方法, 从而在不降低整体性能的条件下, 达到降低功耗的目的。
1 Blackfin的动态电源管理
现代DSP的内部结构通常包含CMOS电路。众所周知, 芯片的动态功耗与工作电压的平方成正比, 与工作频率成正比, 即:
Pdyn∞CLV
式中 CL—负载电容;VDD—供给电压;fcore—内核工作频率。
所以, 降低fcore可以线性地降低动态功耗, 而降低VDD可以呈平方地降低功耗[1]。
Blackfin是ADI公司生产的, 具有双16-bit-MAC和双40-bit-ALU的定点数字信号处理器。BF-533是该系列中的一种型号, 它的外部供给电压是2.25 V～3.6 V, 通过片上的电压调节器可以产生0.8 V～1.2 V的内部电压。通过对电压调节寄存器 (VR_CTL) 的设置, 可以实现内部电压50 mV的每级增量。
在Blackfin处理器中, 有一个专门的内核时钟 (CCLK) 和系统时钟 (SCLK) 产生单元, 如图1所示。
从图中可以看出, Blackfin用一个带可编程时钟分频器的锁相环 (PLL) 来设置内核和系统时钟频率。锁相环电路通过负反馈, 使得回路滤波器输出频率固定在VCO=N×CLKIN。VCO通过分频和混频就可以得到CCLK和SCLK, 具体的分频比率可以通过设置倍频寄存器 (PLL_DIV) 中的CSEL (2 bits) 和SSEL (4 bits) 得到[2,3]。
Blackfin DSP具有4种不同的工作模式 (对应于4种不同的功耗分析) , 以提供可选的性能和功耗特性。每种模式的工作特性如表1所示[4]。
2 动态调节电压和频率
由式 (1) 可知, 功耗主要由时钟频率和电压决定。改变时钟频率 (CCLK) 会影响处理速度。如果频率快, 完成一个给定的处理任务的时间会缩短, 这样处理器就会出现较长时间空闲状态, 这时候就可以把硬件设为工作在休眠模式, 但是因为有漏极电流的存在还会有能量的消耗。较好的方法是在降低时钟频率并在任务需要的时间周期内完成给定任务的同时, 尽可能地缩短空闲时间, 并把工作电压降低到支持该时钟频率的值, 这样就能大大降低功耗。
为了在实时系统中实现电压和频率的动态调节, 需要考虑处理一个实时任务的极限 (deadline) 和执行 (execution) 时间。极限时间可以定义为完成一项任务必需的时间, 而执行时间定义为完成任务实际花费的时间。
在事件触发 (event-triggered) 的系统中, 一个任务的极限时间是当下一个任务请求到来时所必需的时间。在本研究中, 使用DMA的方式在外设和内存之间传输数据, 没有设定中断的优先级。所以, 在每一次DMA完成数据传输后就会有新的任务请求。对于音频信号处理, DMA是在处理器和声卡之间传输数据。
对于每一个音频采样, 包括两对立体声, 需要4×N Bytes, 其中, N用缓冲区的数据类型决定 (对于整数, N=4) 。在本研究中, 采样数是32, 类型是短整形 (short integer, N=2) , 这样就占据了256 Bytes的内存空间。DMA的采样频率固定在48 kHz。所以, 极限时间可计算如下:
tdeadline=Nsample/fcodec=32/48 000=666.67 μs (2)
在实际的应用中, 极限时间可由极限周期数表示:
ndeadline=tdeadline/fcore (3)
对于给定的采样频率和采样长度, 极限时间通常是固定的, 而极限周期数会随着内核周期的改变而改变。为了保证实时处理的要求, 最大的执行时间必须接近最坏情况 (worst-case) 执行时间 (WCET) , 也就是极限时间。对于给定的任务, 执行周期通常是固定的, 然而执行时间决定于内核时钟频率。换句话说, 执行周期可以实时地得到, 本实验中用如下的代码可以得到:
Process_Task ()
{
exeCycleBegin=sysreg_read (reg_CYCLES) ;
Process_Data () ;
exeCycleEnd=sysreg_read (reg_CYCLES) ;
exeCycleCount=exeCycleEnd-exeCycleBegin;
}
基于tdeadline和执行周期 (Nexe_cycle) 的固定性, 对于给定的任务, 合适的工作频率可用下式计算:
fcore= (1+a) ×Nexe_cycle/tdeadline (4)
其中, a是一个任意的数, 用来修正处理器额外的开销, 比如处理控制和中断任务等。
以上对频率的计算是假定任何值都能取到的, 然而因为锁相环倍频率的限制, 本研究只能把频率值分成几个区间, 每一组都含有互不重叠的频率成分。频率的计算值落入哪个区间, 内核电压就可以随着处理器自动调整而运行在何种频率。对于不同频率所需要的最小内核电压如表2所示。
Blackfin处理器提供了一个电压选择控制器, 把外部电压调整为不同的级别供给内核。控制寄存器 (VR_CTR) 中的4-bit内部电压等级调节位 (VLEV) 提供了10种不同的电压值, 相对应的电压值如表3所示。
电压和频率调节前后的功耗比较如下:
式中 Preduction—功耗节省的百分比;Pinitial—初始的功耗;Padjust—经过电压和频率调整后的功耗。
假定处理器在一个任务期的功耗是常数, 则式 (5) 可以表示为:
式 (6) 再次表明了电压和频率的调整对节省功耗的线性和平方的关系。
3 实 验
为了验证上面讨论方法的可行性, 本研究在BF533 EZ Kit开发板上编写了一个简单的可变长度的FIR处理音频的任务。通过按键, 可以选择FIR滤波器的长度, 有:32、128、512、1 024。实验表明, 为达到节省功耗的目的, 对于不同的任务, 必须有相对应的工作电压和频率[5,6,7,8]。
每个音频采样的DMA块的长度是32, 采样率是48 kHz, 由式 (2) 计算得到的极限时间为666.67 μs。本研究在实验中预设了16个频率区间供选择, 每个区间的极限周期可以通过式 (3) 计算得到 (实验中, 把式 (4) 中的a设定为0.07) 。
4 结果与讨论
不同滤波器长度需要的执行周期如表4所示。
如果没有频率调整, 对于不同的滤波器长度, 本研究把时钟频率都设为459 MHz, 以保证最坏情况任务 (1024-tap FIR) 正确执行。
应用式 (6) , 就能够计算出使用频率和电压调节方法后的功耗节省。因为1024-tap FIR的任务并没有进行调整, 所以作为初始情况, 此时工作电压是1.0 V, 工作频率是459 MHz。其他情况的功耗节省情况如表5所示。
频率调整后执行周期和极限周期之间的比较如图2所示。从图中可以看出, 执行周期和极限周期之间的差距不大, 也就是说处理器并没有太多的空闲时间, 这样就使得处理器工作在低速率, 从而降低了功耗。
5 结束语
本研究分析了一种通过自适应调节频率和电压的方法, 并在Blackfin处理器上达到了节省功耗的目的。这种方法适用于极限时间相对不变的事件触发系统。在实现过程中, 本研究利用了几个Blackfin处理器的特点, 首先是极限时间取决于DMA传输的长度和速率, 其次是不断的追踪任务的执行周期, 并与极限情况相比较, 而且频率和电压的调节是在基于对任务需求的计算上达到的。实验结果表明, 执行周期和极限情况相对接近, 也就是说功耗的浪费并不多。
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略论感应加热电源及相关技术 篇10
就目前而言, 感应加热速度独步天下, 效率第一。以前的燃烧加热、电热丝加热和炉式加热没有节能的优势, 工序比较复杂, 耗时费力。
感应加热电源组成部分是谐振输出单元、整流单元、逆变单元、和感应器四部分, 整流单元将工频三相交流电压转换成直流电压, 逆变单元电能变换成为几千至上百千赫兹的高频电能, 谐振输出单元一端连接逆变器, 另一端连接感应器, 经隔离和阻抗匹配, 通过谐振的方法在感应器中产生强大的高频电流。工作中, 高频电流产生于感应器、导体迅速增温。
感应加热电源应用于金属热处理、焊接、淬火、熔炼热套、烘烤、半导体材料炼制、金属热处理、透热塑料热合等等, 原理是利用高频磁场作用, 感应电流产生以后, 导体自身发热而完成加热工作。
感应加热电源一反传统热传导的加热方式, 我们都知道传统的加热方式, 热量产生以后, 是由这个发热物体本身传导给另外一个物体的终端, 这种加热方式时间长, 速度缓慢, 热量有一定的损耗, 在能源方面造成了浪费的。感应加热完全改变了这一情况, 它轻松通过交变电流在电感线圈中产生电流漩涡, 使处于线圈中的导磁性物体内的电子空穴运动, 之后产生超强的热量, 可以说, 感应加热对于传统加热而言, 是一次的伟大的变革, 上一次成功的更新。
感应加热装置的构成的并不是十分复杂, 由交流电源 (alternating currentpowersupply) 和感应炉 (Inductionfurnace) 组成, 前者提供能量, 后者完成电磁感应能量转换。
2 感应加热系统节能措施
考虑感应加热系统的节能, 必须全面周详, 加热电源自身是一方面, 感应器结构也是重中之重, 另外也要看它的匹配恰当与否, 有一点需要注意到:用户的工艺要求决定感应器的结构和设计。很多情况下, 优化感应器设计, 节能效果奇佳, 提高感应加热电源本身效率, 其节能效果反而不理想, 匹配合理, 电量的损失才会降低。不过, 用户的工艺要求所决定感应器的结构和设计, 其中有一定的变数, 难以对其节能效果进行定量分析。
功率因数首先也是影响之一, 这在设备本身的效率之外要想到。用户不同, 要求各异, 有功功率的费用的付出自然在所难免, 支付无功功率的费用要考虑在内。而且因为谐波引起的功率因数下降还不能用补偿电容的方法进行补偿。
3 高频感应加热电源特性
1) IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 的使用:IGBT属于新一代电力电子功率器件, 驱动功率很小, 开关速度快, 饱和压降低, 载流密度大, 高频感应加热电源将之作为并联谐振逆变器的开关器件。
2) 良好的控制性:负载采用并联逆变谐振回路, 简易的电路设置, 可靠的运行方式, 对负载有超强的适应能力, 无论是长期的工作还是间断性的工作都能够胜任。
3) 让电源更加安全可靠:采用反压控制电路, 能够有效地控制逆变桥IGBT串联二极管的反向电压, 减小二极管的反向恢复损耗。
4) 控制电路升级:使用集成电路, 将一个电路的大量元器件集合于一个单晶片, 显示功能强大, 各种参数一目了然, 线路精工简洁, 工艺优良, 安全性好, 便于操作, 功能强大, 可以自由调整功率。
5) 在保护电路方面设计全面, 完成过流、过压保护, 设有逆变桥串联二极管反压过压、频率跟踪失锁、输出开路、接地故障等措施, 提高了安全性, 保护速度大有提升。
4 感应加热电源的大容量研究
1) 器件的串联与并联技术:众所周知, 整机的结构布置对于高频感应加热电源来说至关重要, 因此串联与并联器件的数量受到工艺、器件参数和可靠性的限制。
2) 电源的串联与并联技术, 它是建立在器件串、并联基础上进一部扩大电源容量的有效手段。
5 感应加热电源的发展方向
感应加热电源发展迅速, 不断改善品质, 功率不断扩大、实现高频化。对于现代电力电子器件来说, 这是一个成功的飞跃。曾几何时, 器件串并联的方式一直维系, 缺点极多, 器件之间均流均压存在困难, 器件串并联到了一定的数量, 同步信号难以达到精确, 造成器件之间的环流损坏电力电子器件;还有一种情况, 串并联器件较多, 功率等级非常大, 只有性能优良的感应加热电源才能够有效地减少逆变桥并联之间的环流, 让器件的损耗降到最低程度, 避免逆变桥并联中发生故障, 使得感应加热电源多桥并联顺利, 提高输出功率和可靠性。
分布式电源与微网管控技术综述 篇11
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、国家能源局联合发布了《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。
1.2 微网概念
微网[3-4]是将分布式电源、负荷、储能装置和控制装置结合，形成一个单一可控的供电系统。微网内部的电源主要是由电力电子装置负责能量转换，并提供必须的控制；微网相对外部大电网表现为单一的可控单元，同时满足用户对电能质量和供电可靠性、安全性的要求。从2000开始，欧盟提出了微网工程(Micro grids Project)，随后美国，日本和加拿大相继开始微网的研究，系统实验证明微网的运行、控制、保护和安全性。
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2 分布式电源技术研究
2.1 光伏并网技术
由于传统的燃料能源正在一天天减少，对环境造成的危害日益突出，为实现能源的可持续发展，全世界都把目光投向了可再生能源。这之中太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。太阳能是一种分布极其广泛，储量十分巨大，易于为人们利用的清洁可再生能源。太阳能光伏发电成为了人们获取清洁可再生能源的重要途径。
(1)光伏发电系统的组成与控制
光伏发电系统由光伏电池板阵列、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、控制器组成。其中DC/DC变换器将光伏电池板所发出的电能变换成为稳定的直流电压，同时实现最大功率点跟踪控制；DC/AC逆变器将稳定的直流电变成稳定的交流电，经过滤波器滤波，然后再经过变压器与电网相连或直接带负载[5]。
光伏发电系统主要作为可再生分布式电源，向独立发电系统或者电力网络供电，具有一般电力系统电源的特点。由于受光伏电池板的输出功率限制，所以光伏发电系统的输出功率都不是很高，功率等级一般为千瓦至兆瓦级。
光伏发电系统的传输能量来源于光伏电池，从电池输出分析，输出电压和电流曲线是非线性的，二者之间有一定的约束条件，并受光照强度和温度的影响，输出功率会有变化。光伏并网系统直流侧的伏安特性曲线呈非线性，但有功和无功输出都是可控的，在一定条件下可以实现有功和无功的解耦控制。
光伏发电系统需要对系统的输出电流和输出功率进行控制，常用的控制为电流内环和功率外环的双闭环控制。内环控制主要采用各种优化的PWM控制策略，外环主要是保证系统处于最大功率点输出而采用最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)控制；并且为了使系统的输出功率因数满足国标要求，通常还需要对电网电压进行锁相控制[6]。
随着社会的发展，人们对光伏发电系统的各种要求也越来越高，因此，现代的光伏发电系统还包含逆变器并联控制技术以实现光伏并网系统的扩容，孤岛检测技术以防止系统的岛运行，低压穿越技术以满足系统故障运行标准等。
(2)光伏发电的发展历程
我国于1958年开始研究光伏发电，1971年首次成功应用于我国发射的东方红二号卫星上。我国光伏工业在上世纪八十年代的发展处于起步阶段。受到价格和产量的限制，市场发展很缓慢，除了作为卫星电源，在地面上太阳能电池仅用于小功率电源系统，功率一般在几瓦到几十瓦之间。
在“六五”和“七五”期间，国家开始对光伏工业和光伏市场的发展给以支持，中央和地方政府在光伏领域的资金投入，使得我国的光伏发电产业逐步发展起来，有了一系列的成果。
1995年，在西藏的无水力无电县，建成两个功率分别为10千瓦和20千瓦的光伏电站。2002 年，国家计委启动“西部省区无电乡通电计划”，通过分布式发电解决西部七省区(西藏、新疆、青海、甘肃、内蒙古、陕西和四川)700多个无电乡的用电问题，光伏用电量达到15.5兆瓦。
2003年底，中国太阳能电池的累计装机已经达到55兆瓦。2004年8月，总容量为 1 兆瓦的当时国内装机容量最大的太阳能发电系统在深圳投入应用。到2006年，我国太阳能电池的装机量已达到 80 兆瓦。2007 年，中国光伏发电累计装机总量已达 10万千瓦。至2008 年底，我国太阳能光伏发电累计装机约为 15 万千瓦[7]。
(3)光伏发电的成本问题
光伏发电的成本，决定了其能否与传统电力行业相竞争。由数据可知，光伏发电成本随着产业的发展而不断降低。与传统电力相比，目前光伏发电成本仍然比较高，大大阻碍了太阳能光伏发电的推广和使用。故其暂时还无法同火电、风电等竞争。然而近期太阳能光伏发电的大规模市场发展和快速的技术进步正在使光伏系统设备和发电成本[8]有效降低，预计未来几年每千瓦时发电成本可降为1.5元人民币以下。
(4)光伏发电的展望
太阳能发电有着良好的发展前景。太阳辐射到地球表面的能量相当于目前全世界一年能源总消耗量的3.5万倍。从长远看，太阳能光伏发电在将来不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主要部分。根据欧洲JRC的预测，到2030年太阳能光伏发电在世界总电力的供应中将达到10%以上；2040年太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末太阳能发电将占到60％以上。
在我国发展大型光伏发电系统，是改变和优化电力结构的理想选择，也是可持续电力供应的理想模式。根据科学家何祚庥院士提出的观点，荒漠电站是最具发展力的项目，仅内蒙古沙漠地区的太阳能就可以解决中国未来的能源问题。大型沙漠光伏电站由于利用沙漠荒地，可大幅度减少土地利用和投资成本。根据国家发改委的规划，到2020年底累计沙漠(戈壁)光伏电站装机达到200兆瓦。
国家发改委和一些省区政府正积极规划、部署和实施大型光伏发电项目。青海太阳能光伏发电总装机容量在全省范围内达到300兆瓦；到2013年，太阳能光伏发电总装机容量达到1吉瓦。甘肃敦煌10兆瓦并网光伏发电示范工程项目2008年9月已获国家能源局复函，同意采取特许权招标方式建设，光伏发电项目特许经营期25年。甘肃发改委希望以规模化的市场需求带动建立20～30个类似光伏发电项目。
光伏发电将在中国未来的电力供应中扮演重要的角色，按照国家发改委编制的《可再生能源中长期发展规划》，到2020年累计装机容量将达到30吉瓦，预计2050年我国电力装机容量30亿千瓦(按年均增长3%估算)中，太阳能发电装机容量可达6亿千瓦。
2.2 风力发电并网技术[9]-[10]
风力发电技术是将风能转化为电能的发电技术。风力发电机组并网运行时。要求发电机的输出频率与电网频率一致。风力发电并网技术可分为恒速恒频并网技术和变速恒频并网技术两大类。
恒速恒频采用失速调节或主动失速调节的风力发电机，以恒速运行时，主要采用异步感应发电机；变速恒频采用电力电子变频器将发电机发出的频率变化的电能转化成频率恒定的电能。变速恒频发电技术有因最大限度地捕捉风能、较宽的转速运行范围、可灵活调节系统的有功功率和无功功率和采用先进的PWM控制等优点，逐渐成为当前风力发电的主流技术。双馈风力发电并网和直驱风力发电并网是风能并网的两种主要形式，它们有相同之处又有各自的特点。
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(1)双馈风力发电并网特点
①双馈风力发电并网有独立的有功、无功调节能力。
②可在变速情况下实现并网。
③在空载并网和带独立负载并网两种方式中，转子励磁变流器直接与电网连接，双馈发电机定子与电网经过开关连接；而孤岛方式则是定子与转子励磁变流器直接相连，在经过开关连接到电网，电网经过预充电变压器与直流母线电容连接。
(2)直驱风力发电并网特点
①直驱式风力发电常见的并网拓扑结构最采用双PWM型变流电路。
②该电路的优点是可以对网侧和机侧分别进行控制，能够与大阻抗的同步发电机相连接，与二极管不可控整流相比，输入电流为正弦波减少了发电机的铜耗和铁耗，可实现单位功率因数并网。
③直驱式风力发电并网对控制系统的基本要求有：需要对机组的运行状态进行监测；需要对机组的启动、并网、运行、脱网、停机、急停等进行控制；需要对机组进行一定的优化控制。
3 微网管控技术及其应用
微电网管控技术是保障微电网稳定可靠运行的关键性技术，微网管控技术的研究重点主要集中在负荷预测、分布电源发电预测、微电网潮流分析、电能质量管理及经济调度算法方面的研究。
3.1 微电网负荷预测
将负荷的历史数据加以处理，并结合当时的具体情况(气候因素、设备故障等)加以修正，对微网单元的负荷变化情况做出短期预测。目前主要的负荷预测算法[11-14]有：时间序列方法、回归分析法、指数平滑化法和神经网络算法等。时间序列方法优点是所需数据少、工作量小、计算速度较快反映了负荷近期变化的连续性，时间序列方法存在的不足是建模过程比较复杂，需要较高的理论知识；回归分析法的优点是计算原理和结构形式简单，预测速度快，外推性能好，存在的不足是对历史数据要求较高，结构形式过于简单，精度较低。指数平滑法的原理是加权平均，通过平滑作用可以消除序列中的随机波动，但很难反映当前的经济、天气等变换情况。神经网络算法，人工神经网络短期预测有较好的精度，具有信息记忆、自主习、知识推理和优化计算等智能处理能力，其不足之处在于神经网络的层数和神经元个数多依据主观经验确定，难以科学地确定网络结构，学习速度慢和存在局部极小点等。
3.2 微电网发电预测
(1)光伏发电系统
Tcell=T+■×S(1)
Pmax=Pn[1-0.5%(Tcell-T0)](2)
其中：Pn表示光伏电池在标准条件下的功率输，Tcell为光伏电池内部温度，T为电池的外部温度，NCOT模块温度指示值，S为日照强度。对光伏系统的发电功率预测根据式(1)和(2)结合环境温度、日照强度综合考虑。
(2)风力发电系统
在公式Pw=1/2ρAV3中，Pw为风力机功率，ρ为空气密度，A是截面面积，V是垂直吹过截面的风速，对风力发电系统发电量预测时应将发电单元的发电能力与风速、空气密度结合起来。
3.3 电能质量管理
由于风力资源和太阳能资源的不确定性和波动性以及各微源子系统的运行特性使得各子系统的输出特性出现波动，从而会影响电网的电能质量。微网的电能质量主要存在电压波动和电力谐波与间谐波的问题，因此需要对微网中电能的波形质量进行在线监测，并采取相应的补偿措施。
3.4 经济调度
电力系统经济调度分为静态调度和动态调度，其中动态经济调度考虑了各时段之间的内在联系，更加符合系统的实际运行要求[15-18]。针对经济调度中存在的各种各样问题，许多优化算法及改进的算法不断涌现，如动态规划法、神经网络、遗传算法等等。其中动态规划法编程简单，但状态离散点数目多，易造成“维数灾”；神经网络具有学习能力，便于调度知识的提取，其并行处理能力能够满足实时调度的需要，但该方法需要大量的训练样本和很长的训练时间才能保证调度的效果；另外随问题规模的增大，网络的规模也将急剧增大；遗传算法在机组组合、优化调度等领域中都有成功的应用，但其自身存在的不足(局部搜索能力差、存在未成熟收敛和随机游走现象)导致算法的收敛性能差，需要很长时间才能找到最优解；粒子群优化算法是由美国社会心理学家James Kennedy和电气工程师Russell Eberhart在1999年IEEE国际神经网络会议共同提出的，其本质上是一种多代理算法，对复杂非线性问题具有较强的寻优能力，且简单通用、鲁棒性强、实现容易、精度高收敛快，在解决实际问题中具有优越性。
4 分布式电源与管控平台的特点与竞争优势
(1)适合国情
构建配电网末端的分布式电源应用体系，既能有效控制对配电网的不良影响，又能实现对分布式电源电能和电力主网电能的经济高效利用，同时产权清晰，有利于今后的商业运营，更适合我国的实际情况。
(2)安全可控
产品管控的分布式电源工作在变压器的380 V低压侧，提供并网控制与保护功能，对配电网的影响很小。提供并网与孤岛运行的安全切换和运行管理，确保在配电网发生停电、限电、故障时，能够保证一定时间内的持续供电，又能确保计划性检修时的安全。
(3)经济高效
产品能够实现多种分布式电源的灵活利用与协同工作，充分发挥各种分布式电源的互补优势和规模化效应。在谷段电价时进行蓄电，在峰段供电，既实现了对电网电能的经济利用，为用户节省了用电成本。
5 结束语
随着电力系统的发展，电网互联已成为一种发展的必然趋势，其中分布式电源因其投资省、发电方式灵活、与环境兼容等特点，日益普遍的与大电网进行并网运行。因此，如何对各种分布式电源的并网运行进行有效的控制对现代电力系统的发展具有重要的意义。分布式发电的应用是可再生能源的发展趋势。加速发展大型分布式电源并网发电，是改变和优化电力结构的理想选择，也是可持续电力供应的理想模式。并且分布式发电的发展有利于实现电力产业的多元化，可以通过引进、研发和储备大量多元化的分布式发电技术把产业推向更高的层次，有利于分布式发电在更宽广的领域中的应用。我们有充分理由相信未来的大型输电线路和传统供电系统，必将会被洁净、小型的分布式电源所代替。
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储能电源的通风散热模拟试验研究 篇12
世界首条储能式现代有轨电车在中车株洲电力机车有限公司生产, 并于2014年在广州成功运营。其采用超级电容器作为动力, 开创的“制动即充电”模式, 可回收能量, 可利用列车进站停靠时的间隙在30 s内完成充电, 可以满足城市公共交通, 使城市轨道交通列车通向" 绿色" 和" 智能" 又迈出了重要一步。而储能式现代有轨电车储能电源内的超级电容器反复充放电会使电容发热, 超级电容器对温度的敏感性很高, 过高的温度将会大大缩减超级电容器的使用寿命。因此需对储能电源进行散热模拟分析试验, 以此验证储能电源内部结构及风道设置的合理性。
1试验原理
试验原理如图1所示。储能电源进行正常的充放电工作, 以模拟列车实际运营过程, 再对储能电源进行送风, 风量大小及温度通过设备进行控制和调节, 通过上位机实时监控储能电源内部的温度、电压等情况。
2试验装置
储能式现代有轨电车正常运营时, 储能电源的散热是由列车车厢内的空调废排空气提供的。因此, 试验中模拟空调废排。将储能电源放置一静压箱上面, 静压箱外围进行保温处理, 用静压箱模拟列车车厢内环境, 静压箱顶部开有两个出风口, 正对着储能电源下部的进风口, 其尺寸也完全相同, 以保证送风均匀。
影响储能电源散热的主要因素是风量和空气温度, 为了模拟列车车厢内的空调废排空气, 需要控制风量和空气温度。因此在静压箱进口前的进风风道中依次安装一个风机、一个制冷机组和一个电加热器。风机变频控制风量, 采制冷机组和电加热器控制温度。
1) 风量测量和调节装置: 风量采用压差计进行测量, 采用变频风机进行控制调节。
2) 温度测量和控制装置: 空气温度采用制冷机组进行降温, 采用电加热进行加热, 采用铂电阻温度计进行测量, 采用可控硅继电器和温度控制器控制。
3) 压力与压差测量: 通过压力传感器测量静压箱的压力, 用微压差计测量储能电源进出口压差。
4) 充放电装置: 通过充电柜对储能电源进行600 A的电流充电, 充电电压至900 V, 再通过放电电阻对储能电源放电, 放电电压根据实际工况设定。如此, 完成储能电源的一个充放电循环操作。
5) 监控装置: 储能电源内部安装有温度传感器, 且通过控制电路反馈到上位机, 利用上位机便可监控储能电源内部的温度。
3试验测试
由于储能电源的进风量由空调废排空气提供, 储能电源内部有风扇, 为了能模拟列车实际运营情况, 设定了两种试验工况: 1空调和风扇均正常, 风扇开启受储能电源内部温度控制。 2空调损坏, 只有风扇开启的情况。
1) 空调和风扇均正常的情况, 试验模拟风量的流量控制在830 m3/ h, 温度控制在27℃ , 储能电源在进行18个充放电循环后, 通过上位机监控到的模组温度基本趋于稳定状态, 且温度均在45℃ 以内, 如图2所示。
2) 空调损坏, 只有风扇开启的情况, 为储能电源运行时最不利的情况, 储能电源只能利用自然风进行通风散热。本试验假设自然风温度为夏天温度, 设定36℃ , 此种情况风扇开启。 得出试验结果如图3所示。
4结语
1) 由此可以看出, 在运行40多分钟后, 模组温度基本趋于稳定状态, 且最高温度低于45℃, 小于超级电容器允许的最高工作温度65℃, 超级电容器在这种温度下可以保证全寿命工作。
2) 下层模组温度比上层模组温度低, 这是因为风口在储能电源下方, 下层的通风散热条件优于上层。
3) 空调故障时, 使用36℃ 、850 m3/ h的自然风冷却储能电源时, 约45 min后模组平均温度基本稳定, 约为42. 4℃ , 最高温度45℃ , 散热满足要求。
4) 风扇的开启次序会影响到模组的温度分布, 优先开启风扇的一侧有利于散热。
通过以上对储能电源试验的结果分析, 可以证实储能电源内部结构及风道设置是合理的。
摘要：主要介绍了储能式现代有轨电车储能电源通风散热模拟试验的原理和测试要点, 并对测试结果进行分析。
关键词：储能电源,通风散热,模拟试验
参考文献
[1]阮殿波.动力型超级电容器应用研发[J].电力机车与城轨车辆, 2012, 35 (5) .
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