1引言

      眾所周知，用于變電站和發(fā)電廠的直流電源系統(tǒng),，作為斷路器合閘電源,、繼電器保護(hù)裝置電源和操作電源，要求其可靠性高，性能穩(wěn)定,。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,，對(duì)供電質(zhì)量的要求越來越高，為保證電網(wǎng)的安全,、可靠,、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動(dòng)化,，對(duì)直流電源系統(tǒng)提出了更高的要求,。為了更好地選用和用好電力系統(tǒng)中的直流操作電源系統(tǒng)，現(xiàn)將晶閘管相控電源直流系統(tǒng)與高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)作一比較,。

      2工作原理比較

      相控電源是指采用晶閘管作為整流器件的電源系統(tǒng),，其原理是交流輸入電壓經(jīng)工頻變壓器降壓，然后采用晶閘管進(jìn)行整流,。并通過移相控制以保持輸出電壓的穩(wěn)定,。

      高頻開關(guān)電源先將輸入的工頻交流電經(jīng)整流濾波后得到直流電壓，再通過功率變換器變換成高頻脈沖電壓,，經(jīng)高頻變壓器和整流濾波電路最后轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定

的直流輸出電壓,。因其采用脈沖寬度調(diào)制（PWM）電路來控制大功率開關(guān)器件（功率晶體管、MOS管,、IGBT等）的導(dǎo)通和截止時(shí)間,，故可以得到很高的穩(wěn)壓和穩(wěn)流精度及很短的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間。高頻開關(guān)電源內(nèi)部還應(yīng)用了軟開關(guān)技術(shù)和無源功率因數(shù)校正（PFC）技術(shù),，所以開機(jī)浪涌基本消除,，功率因數(shù)大幅提高，是晶閘管,、磁飽和類直流電源系統(tǒng)的更新?lián)Q代產(chǎn)品,。

      3技術(shù)性能比較

      4供電可靠性比較

      1）晶閘管相控電源采用硅堆調(diào)壓，響應(yīng)速度慢,，反應(yīng)時(shí)間為幾十ms,，輸入電壓突變時(shí)在輸出端會(huì)產(chǎn)生沖擊，容易燒壞二次設(shè)備,。高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)采用無級(jí)調(diào)壓方式,，響應(yīng)速度快，輸入電壓突變時(shí),，模塊在200μs內(nèi)調(diào)整完成,，過沖小于5％。

      2）晶閘管相控電源采用硅堆調(diào)壓,，一般6～10V為一級(jí)降壓,，因而輸出最少有3～5V的誤差,。而高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)采用無級(jí)調(diào)壓方式，輸出電壓穩(wěn)定,，輸出精度高,；降壓范圍大，輸入電壓可到320V,，可降壓100V,；當(dāng)輸入電壓低到180V仍能夠輸出穩(wěn)定的220V,。

      3）晶閘管相控充電裝置發(fā)生故障時(shí),，必須將整臺(tái)充電裝置退出運(yùn)行，然后進(jìn)行維護(hù)和檢修,，降低了系統(tǒng)的可靠性,。高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)由于采用模塊化結(jié)構(gòu)和N＋1備份方式，使系統(tǒng)的可靠性得到大大提高,，并為系統(tǒng)擴(kuò)容提供了極大方便,。當(dāng)運(yùn)行的電源系統(tǒng)中某一整流模塊出現(xiàn)故障時(shí)，該模塊自動(dòng)退出,，其它模塊繼續(xù)均衡工作,，對(duì)系統(tǒng)供電不產(chǎn)生影響，且模塊可以帶電插拔,。當(dāng)用戶需要擴(kuò)展電源系統(tǒng)容量時(shí),，只需增加整流模塊即可以實(shí)現(xiàn)。

      4）高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)能夠滿足更多變化的系統(tǒng)運(yùn)行方式,，徹底解決了人們長(zhǎng)期以來對(duì)直流系統(tǒng)的種種顧慮,。

      5對(duì)蓄電池壽命影響的比較

      發(fā)電廠和變電站的直流系統(tǒng)目前主要使用的是鎳鎘蓄電池或免維護(hù)鉛酸蓄電池，這2種蓄電池對(duì)充電設(shè)備的要求較高,。高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)對(duì)蓄電池壽命的影響比晶閘管直流電源系統(tǒng)要小,，這是因?yàn)榫чl管直流電源系統(tǒng)輸出紋波大，輸出電壓含有的交流成分較大,，影響了蓄電池的使用壽命,，而高頻開關(guān)電源由于輸出紋波小、輸出穩(wěn)定,，再加智能化管理能延長(zhǎng)電池的使用壽命,。

      6效益比較

      高頻開關(guān)電源的設(shè)備容量和運(yùn)行成本比相控電源要低得多。

      如果直流電源系統(tǒng)的負(fù)載功率為P,，若采用相控電源,，其功率因數(shù)為0.7，效率為70％,，則需輸入功率為：
      Pλ1=P0/(0.7×0.7)=2.041P

      若采用高頻開關(guān)電源功率因數(shù)為0.92,，效率為94％,，則需輸入功率為：
       Pλ2=P0/(0.92×0.94)=1.156P

      顯然，采用高頻開關(guān)電源比相控電源節(jié)省了電力增容投資,。

      對(duì)于負(fù)載為50A的220V直流電源系統(tǒng)來說,，負(fù)載功率P=220V×50A=11kW。電價(jià)按0.5元/kW·h計(jì)算,，不考慮無功損耗,，則采用高頻開關(guān)電源相對(duì)于相控電源而言，每年節(jié)省的電費(fèi)為0.5×11×8760(1/0.7－1/0.94)=17573.3元

      另外,，智能化的特點(diǎn)也能節(jié)省很多維護(hù)費(fèi)用,，所以，高頻開關(guān)電源的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的,。

      7結(jié)語

      高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)的技術(shù)性能,、可靠性、所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益以及系統(tǒng)構(gòu)造都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于晶閘管相控直流系統(tǒng),，必將成為電力行業(yè)直流電源的主流換代產(chǎn)品,。高頻開關(guān)電源直流系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，將使我國(guó)電力行業(yè)直流電源系統(tǒng)設(shè)備跨入一個(gè)全新的時(shí)代,。