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

穩(wěn)壓電源： 

線性穩(wěn)壓電源的基本工作原理及其特點(diǎn)： 

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

1-1 

圖 1-1 線性穩(wěn)壓電源原理框圖 

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

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

(1)輸入采用 50Hz 工頻變壓器，體積龐大。 

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

(3)過載能力差。 

開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理 ： 

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

1-2 

圖 1-2 輸入/輸出隔離的開關(guān)電源原理框圖 

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

Ups電源： 

簡要說明 UPS 工作原理： 

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

UPS 電源技術(shù)的現(xiàn)狀： 

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

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

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

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

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

UPS 高頻化技術(shù)： 

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

太陽能電源： 

太陽能光伏發(fā)電原理與組成 :

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

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

2-1 

太陽能光伏電池及其工作原理： 

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

光一電直接轉(zhuǎn)換方式利用光電效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光一電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽能電池。太陽能電池是一種基于光生伏特效應(yīng)將太陽光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽的光能變成電能，在外電路上產(chǎn)生電流。許多個(gè)太陽能電池串聯(lián)或并聯(lián)起來就可構(gòu)成比較大輸出功率的太陽能電池方陣。太陽能是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性優(yōu)點(diǎn)。太陽能電池壽命長，只要太陽存在，太陽能電池就可以一次投資而長期使用;與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽能光伏發(fā)電不會(huì)引起環(huán)境污染，太陽能發(fā)電可以大中小并舉大到百萬千瓦的中型電站，小到只供一戶用電的離網(wǎng)太陽能發(fā)電系統(tǒng)，這些特點(diǎn)是其他電源無法比擬的。 

程控電源： 

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

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

產(chǎn)品特點(diǎn) ： 

1.電流源電壓源一體。 

2.可進(jìn)行電壓、電流試驗(yàn)和檢定。 

3.帶回測功能，實(shí)時(shí)監(jiān)控電源輸出。 

4.工作溫度范圍寬。 

5.八路隔離，可靠性高。

6.超高精度: 0.01%。 

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

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

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

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

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

12.功放采用進(jìn)口大功率VMOS器件，工作絕對可靠。 

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