① 中國電源管理晶元市場現狀與趨勢
電源管理晶元在電子信息產品中發揮了關鍵作用、具有廣泛的產品應用。電源管理晶元廣泛應用於手機與通訊、消費類電子、工業控制、醫療儀器、汽車電子等應用領域,同時隨著物聯網、新能源、人工智慧、機器人等新興應用領域的發展,電源管理晶元下游市場有望持續發展。
市場規模穩步增長
在國際市場上,電源管理晶元是在電子設備系統中擔負起對電能的變換、分配、檢測及其他電能管理的職責的晶元。
根據Semiconctor統計,2015年-2017年全球電源管理晶元產值分別為191億美元、198億美元、223億美元。前瞻根據2018年行業經濟發展狀況,測算出2018年全球電源管理晶元市場在250億美元左右,保持持續增長態勢。
隨著新能源汽車、5G通信等市場持續成長,全球電源管理晶元市場將持續受益。國際市場研調機構TransparencyMarketResearch(TMR)預測,到2026年全球電源管理晶元市場規模將達到565億美元。
——以上數據來源及分析請參考於前瞻產業研究院《中國集成電路行業市場需求預測與投資戰略規劃分析報告》。
② 開關電源的原理和發展趨勢
開關電源的基本原理
開關電源按控制原理來分類,大致有以下3種工作方式:
1)脈沖寬度調制式,簡稱脈寬調制(PulseWidth Molation,縮寫為PWM)式。其主要特點是開關周期恆定,通過改變脈沖寬度來調節占空比,實現穩壓目的。其核心是脈寬調制器。開關周期的固定為設計濾波電路提供了方便。但是,它的缺點是受功率開關最小導通時間的限制,對輸出電壓不能作寬范圍調節;此外,輸出端一般要接假負載(亦稱預負載),以防止空載時輸出電壓
升高。目前,大多數的集成開關電源採用PWM方式。
2)脈沖頻率調制方式,簡稱脈頻調制(PulseFrequency Molation,縮寫為PFM)式。其特點是將脈沖寬度固定,通過改變開關頻率來調節占空比,實現穩壓的目的。其核心是脈頻調制器。在電路設計上要用固定脈寬發生器來代替脈寬調制器中的鋸齒波發生器,並利用電壓頻率轉換器(例如壓控振盪器VCO)改變頻率。它的穩壓原理是:當輸出電壓Uo升高時,控制器輸出信號的脈沖寬度不變而周期變長,使占空比減小,Uo降低。PFM式開關電源的輸出電壓調節范圍很寬,輸出端可不接假負載。
3)混合調制方式,是指脈沖寬度與開關頻率均不固定,彼此都能改變的方式,它屬於PWM和PFM的混合方式。它包含了脈寬調制器和脈頻調制器。由於 和T均可單獨調節,因此占空比調節范圍最寬,適合製作供實驗室使用的輸出電壓可以寬范圍調節的開關電源。
以上3 種工作方式統稱為「 時間比率控制」(Time Ratio Control,簡稱TRC)方式。需要指出的是,脈寬調制器既可作為一片獨立的集成電路使用(例如UC3842型脈寬調制器),亦可被集成在DC/DC變換器中(例如LM2576型開關穩壓器集成電路),還能集成在AC/DC變換器中(例如TOP250型單片開關電源集成電路)。其中,開關穩壓器屬於DC/DC電源變換器,開關電源一般為AC/DC電源變換器。
發展趨勢:
1)小型化、薄型化、輕量化、高頻化。開關電源的體積、重量主要是由儲能元件(磁性元件和電容)決定的,因此開關電源的小型化實質上就是盡可能減小其中儲能元件的體積。在一定范圍內,開關頻率的提高,不僅能有效地減小電容、電感及變壓器的尺寸,而且還能夠抑制干擾,改善系統的動態性能,因此高頻化是開關電源的主要發展方向。
2)高可靠性。開關電源比連續工作電源使用的元器件多數十倍,因此降低了可靠性。從壽命角度出發,電解電容、光耦合器及排風扇等器件的壽命決定著電源的壽命。所以,要從設計方面著眼,盡可能使用較少的器件,提高集成度,採用模塊化技術可以滿足分布式電源系統的需要,提高系統的可靠性。
3)低雜訊。開關電源的缺點之一是雜訊大,單純地追求高頻化,雜訊也會隨之增大。採用部分諧振轉換迴路技術,在原理上既可以提高頻率又可以降低雜訊,所以,盡可能降低雜訊影響是開關電源的又一發展方向。
4)採用計算機輔助設計和控制。採用CAA和CDD技術設計最新變換拓撲和最佳參數,使開關電源具有最簡結構和最佳工況。在電路中引入微機檢測和控制,可構成多功能監控系統,可以實時檢測、記錄並自動報警等。
5)低輸出電壓技術。隨著半導體製造技術的不斷發展,微處理器和攜帶型電子設備的工作越來越低,這就要求未來的DC-DC變換器能夠提供低輸出電壓以適應微處理器和攜帶型電子設備的供電要求。開關電源的發展從來都是與半導體器件及磁性元件等的發展休戚相關,高頻化的實現,需要相應的高速半導體器件和性能優良的高頻電磁元件。發展電力M O S F E T、I G B T等新型高速器件,開發高頻用的低損磁性材料,改進磁元件的結構及設計方法,提高濾波電容的介電常數及降低其等效串聯電阻等方面的工作,對於開關電源小型化始終產生著巨大的推動作用。
總之,人們在開關電源技術領域里,邊開發低損耗迴路技術,邊開發新型元器件,兩者相互促進推動著開關電源每年以超過兩位數的市場增長率向小型、薄型、高頻、低雜訊、高可靠方向發展。
③ 電源行業有可能往智能方面發展嗎
據前瞻產業研究院發布的《中國互聯網+電源行業商業模式創新與投資機會深度研究報告》顯示,開關電源是電子電源的主要大類產品,由於其小型化、重量輕、功率密度/轉換效率高、輸入電壓范圍廣、熱消耗較少等眾多種優點,並得益於電子產品輕薄短小的需求趨勢,其發展迅速,迅速取代線性電源普及於各種電子產品領域。根據中國電源學會收集整理的數據,2008年全國開關電源(主要包含消費類開關電源、工業類開關電源、通信電源、PC電源)產值達到855億元,2009年達931億元,增長8.8%;2010年達到1027億元,增長10.3%。按開關電源應用領域細分,占據全行業產出份額第一的是工業類開關電源,2010年達到全行業產值的比重為56%,居第二位的是消費類開關電源,佔32%,通信開關電源佔6%,PC開關電源佔3%。
節能降耗開關電源給力家用電器「智」造家電智能化,作為當今家電產業綠色、節能的另一大發展趨勢,它是隨著節能減排技術改造後,對家電產業有針對性的,趨於更人性化理念的升級詮釋。根據智能的概念,只有模擬人的某種能力,從而能夠對自身性能進行自我完善,達到人類某種需求,這就是真正的智能家用電器,而開關電源產業的加入,也讓家電產業「智」造更加給力。
隨著上游元器件技術水平的提高和自身關鍵技術的不斷發展,開關電源技術在過去30年中取得了飛速的發展。到20世紀80年代後期,開關電源的成本和控制電路問題等技術難關被攻克後,其已迅速成長為電源中的主流產品。在節能降耗政策環境的影響下,高效、節能已經成為電源類產品發展的方向,電源企業在設計、材料、工藝等方面已實現技術升級,在數字電視、LED、IT等新興領域的智能化應用也將呈現出穩定增長的趨勢,並帶給我國開關電源行業更大市場空間,並使之繼續保持快速發展。
提升服務競爭力實現開關電源產業高效復合增長開關電源產品型號非常多,一般企業無法在每一個細分市場獲得優勢,除電源適配器和手機充電器這種標准化產品競爭激烈毛利較低之外,各企業都有其主攻的細分市場,積極開拓新興領域,能夠獲得較好的利潤率。目前,開關電源行業拓展銷售渠道的方式主要有參加行業展會、在專業平面媒體和行業網站推廣以及客戶相互推薦等,而擁有優質的客戶資源是企業實力最直接的體現。有實力的大型電源企業基本上都開始從OEM向ODM轉型,為客戶提供研發設計到加工一站式服務,這些企業的品牌已經在業內有一定的聲譽,在產品質量和研發能力方面均得到客戶認可,已經具備對產品進行內部功能設計和外觀設計的能力。
④ 現在國內的電源模塊行業發展前景如何
模塊抄電源或稱電源模塊(Power Mole),是指可襲以直接焊裝在印刷電路板上的、以模塊方式體現的電源供應器。模塊電源屬於電源產品中的一大類別,主要包括:AC/DC模塊電源和DC/DC模塊電源兩大類。
前瞻產業研究院發布的《2015-2020年中國模塊電源行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》顯示,我國有模塊電源生產廠家約幾百家,以私營企業、小型企業為主,整體競爭力水平較低,行業集中度較低,市場排名前10家廠商的市場佔有率不到60%,且多數是國際品牌,本土品牌較少。尤其在中低端模塊電源產品市場,行業基本呈現完全競爭狀況,而在高端產品市場,由於相應的技術、工藝等的制約,市場集中度較高,市場份額主要被領先的國際跨國公司佔領。
在模塊電源領域,外資企業憑借較高的技術水平,品牌優勢和遍及全球的營銷網路等迅速搶占國內市場份額,而內資企業則相對遜色。
⑤ 電源行業發展前景怎樣
近年來,中國電源復行制業利潤總額呈現波動態勢,經歷了2013年下降之後,2014-2016年連續三年增長,2016年達到102.40億元。近三年來,受新能源汽車和分布式電站的發展,行業盈利能力不斷提升。
我國電源市場產品種類繁多,近年來產品的標准和質量管理較為分散,部分電源產品面臨較大的成本壓力,部分產品出現漲價現象。綜合來看,賦予產品更多的附加值成為企業關注的重點。
長遠來看,我國電源行業發展向好。根據電源行業歷史數據,以及相關因素影響分析,前瞻產業研究院預計到2022年,我國電源行業需求規模將達到3145億元。
⑥ 電氣專業發展趨勢
電氣自動化技術是21世紀舉世矚目的高技術之一,也是 國重點發展的一個高科技領域。電氣自動化技術已經滲透到人們的一切社會活動中,成為推動新的產業革命、促進社會全面發展的重要力量。目前,生產、經營、管理、服務類企業均急需大量電氣自動化技術專業人才。
電氣自動化專業培養目標為:
具有大專水平的電氣專業理論知識和具有中級維修電工操作技能的德、智、體全面發展的應用型、技能型人才。電氣自動化專業學生畢業後,必需:a、具有合理的知識和能力結構。即學生畢業後,要拿到「大專學歷證」和勞動局考核頒發的「維修電工中級證」;b、具有積極進取、開拓、創新的精神;c、具有競爭和法律意識。應具有大專學歷,中級專業技術動手能力,能適應社會需要,既可從事本專業工程技術管理人員工作,又可在各類企業事業單位,從事電氣設備的安裝調試和維護工作,也可獨立創業。
電氣自動化專業主要課程:
電工基礎與儀表測量、模擬電路、數字電路、電機與拖動、變流技術、工廠電控設備與電氣制圖、微機原理、plc可編程式控制制器、單片機原理,工廠供電與電站自動化、自動控制原理與系統、c語言、電子線路cad、計算機應用基礎、電工操作證技能訓練、中級電工技能訓練、自動控制實驗實訓等30多門課程。
畢業生可從事工礦企事業單位的電力拖動、自動化控制系統的運行、維護、安裝及調試,可從事工廠供電系統的運行、維護及檢修工作。
本專業主要面向廠礦企業、地方、行政事業單位的電氣及自動化技術應用領域,學生畢業後可從事下述職業:
從事強電、弱電或強電弱電結合的電氣系統的運行、安裝、調試及維修。
從事企業自動化控制設備及系統的安裝、運行、維護及日常管理。
從事一般計算機硬體軟體操作和開發技術。
從事可編程序控制器(plc)和單片機的應用或開發技術。
電氣自動化專業緊缺的在廣東、上海、江蘇、浙江。
⑦ 電源行業發展前景如何
現在是電子時代,各種電器的出現,給我們的生活帶來了很多的便利,而且每個人都會學會,使用電器,所以電源一直是被需要的,也就是說它的前景非常可觀。
⑧ 不間斷電源(UPS)未來的發展趨勢是什麼
三相不間斷電源的新進展
[日期:2006-11-13] 來源:電源技術應用 作者:浙江大學 王林兵 何湘寧 [字體:大 中 小]
摘 要:對三相不間斷電源系統的各模塊電路拓撲、整機電路結構以及各種流行控制策略做了一個概括性評析,指出了不間斷電源設計和應用中存在的問題及當前研究的新熱點,最後對UPS的發展動向做出了預言
關鍵詞:三相不間斷電源;逆變器並聯;數字控制
O 引言
在今後相當長的一段時間內,我國市電電網供電不足,電壓波動大,干擾嚴重的局面仍將存在。而各行業、各領域的快速發展對供電質量提出了越來越高的要求,尤其是實時性很強的重要系統、重要部門和重要的用電設備對供電質量的要求和我國的電網實際狀況的矛盾日益尖銳。因此,不間斷電源(UPS)作為一種穩壓穩頻純凈化的綠色電源越來越成為人們關注的焦點。為了不斷提高UPS的性能,科研人員對UPS系統做了大量的研究,提出了很多的電路拓撲與控制策略。
1 UPS的電路拓撲
UPS的可靠運行離不開各模塊的協調工作,下面就UPS主要功能模塊電路拓撲進行簡要分析。
1.1 整流和功率因數校正電路
整流電路在應用中構成直流電源裝置,是公共電網與電力電子裝置的介面電路,其性能將影響公共電網的運行和用電質量。高性能的UPS要求有較高的輸入功率因數,並盡量減少輸入電流的諧波分量。傳統單相UPS多採用模擬方法,三相UPS多採用相控式整流電路和電壓型單管整流電路。
1.1.1 傳統三相相控式整流電路和電壓型單管整流電路
相控式整流電路採用半控式功率器件作為開關,存在著以下問題:
1)網側諧波電流的存在將降低設備網側功率因數,增加無功功率;
2)相控整流換流方式,導致換流期中電網電壓畸變,不僅使自身電路性能受到影響,而且對電網產生干擾,對同一接地點的網間其他設備帶來不良影響;
3)相控整流環節是一個時滯環節,無法實現輸出電壓的快速調節。
電壓型單管整流電路是三相不控整流橋加Boost電路的簡稱,它的缺點是:電流峰值大,不僅妨礙系統功率的提高,也增加了導通損耗和開關損耗;為了保持網側功率因數的提高,Boost電路必須有一定的升壓比,這對三相電路會導致直流輸出電壓過高。
1.1.2 電流型三相橋式整流電路
電流型三相橋式整流電路如圖1所示,其優點是反饋控制簡單,不需要在控制電路中加入電流反饋,只須調節各開關管的占空比就可以實現輸入電流正弦化;直流側的電壓較低。缺點是輸入電流正弦度不是很好,在輸入側必須加入並聯電容,實現移相。這種電路現在開始成為研究的熱點之一。這種電路適用於大功率整流電路且對功率因數要求不高的場合。
1.1.3 電壓型三相橋式整流電路
電壓型三相橋式整流電路如圖2所示,其特點是採用高頻PWM整流技術,器件處於高頻開關狀態,由於器件的開通和關斷狀態可以控制,所以整流器的電流波形是可控制的。這種電路的優點是可以得到與輸入電壓同相位的輸入電流,也就是輸入功率因數為1,輸入電流的諧波含量可以接近為零;能量可以雙向流動,正常時能量從交流側向直流側流動,直流輸出電壓高於給定值時,能量從直流側向交流側流動,具有較高的轉換效率。缺點是屬於Boost型整流電路,直流側電壓要求較高。這種電路也是近年來研究的一個熱點。
1.2 蓄電池組和充放電電路
蓄電池組是UPS的儲能單元,市電正常時它吸收來自市電的能量並以化學能的形式儲存起來,一旦市電中斷,它把儲存的化學能轉換為電能向逆變器供電,維持負載供電的連續性。在中小功率的UPS系統中,電池組的電壓通常比較低,因此,通常使用能量能夠雙向流動的充放電電路[4]。大功率系統中為了提高效率,簡化電路通常直接把電池組並接在直流母線上。
1.3 逆變電路
逆變器是UPS的核心,它把直流電能轉換成用戶所需的穩壓穩頻的交流電能。下面仍以三相逆變器為對象分析近年來逆變器的研究熱點。
1.3.1 三相半橋式逆變電路
在三相逆變電路中以三相半橋橋式電路應用最為普遍,這種電路的特點是採用全控型器件組成逆變器,存在著功率密度高,性能好,小型輕量化等優點。這種電路便於使用新的控制策略以提高逆變器的質量。但是,要實現帶100%的獨立負載是比較困難的。
1.3.2 H橋逆變器
對於超大容量的逆變器,由於功率等級的大幅度提高,對逆變器的結構提出了新的要求,H橋臂逆變器便是選擇之一。這種逆變器輸出變壓器採用多繞組接法,輸出變壓器的原邊採用3個獨立的繞組,逆變器輸出採用3個獨立的H橋。這樣控制方便,但是成本較高。
1.3.3 三相四橋臂變換技術
由於三相電路中,三橋臂逆變器本身存在著固有的缺陷,人們開始尋求新的電路結構,於是出現了三相四橋臂逆變器,如圖3所示。這種電路結構輸出為三相四線制,三相電壓可以獨立控制,控制方法靈活,但是這種拓撲的演算法比較復雜,PWM矢量在三維空間中旋轉,必須採用數字控制方法才能實現空間PWM波形的生成,這種電路成為了近年來研究的熱點之一。
1.4 三相UPS整機電路
1.4.1 傳統三相UPS電路結構
傳統的三相UPS結構,輸入採用晶閘管整流,輸出採用逆變器,電池直接掛接於直流母線,整流器同時作為充電器。輸出採用變壓器隔離,可以實現輸入輸出完全隔離,確保電網的擾動不會對負載造成干擾。市電斷電時,電池通過逆變器輸出穩定的交流電;在逆變器出現故障時,通過旁路輸出電壓,保證了供電的可靠性。這種結構的主要缺點是體積和重量都比較大。
1.4.2高頻鏈式三相UPS
為了降低成本,減小UPS的體積和重量,出現了高頻鏈式三相UPS,如圖4所示。這種電路省去了龐大的工頻變壓器,輸入採用高頻整流,可以獲得較高的輸入功率因數和較低的輸入諧波電流。其缺點是輸入輸出沒有變壓器隔離,電網的擾動可能會給UPS的輸出造成擾動;輸出三相電壓靠電池和電容中點形成中線,所以在控制中必須保持正負直流電壓幅值的相等,否則輸出中線會有較大的直流成分,對負載和負載中的變壓器不利;輸入採用三相四線制,中線有電流流過,可能會造成中線電位偏移,對負載造成干擾;輸入輸出不隔離,並聯時的環流問題較難解決。
1.4.3 新的在線互動式UPS
由於以上兩種UPS都要經過兩次滿功率變換,因此系統的效率較低,從提高系統效率的角度出發,出現了一種串並聯補償式的大容量結構,是一種新的在線互動式結構,如圖5所示。這種拓撲輸入輸出同樣沒有變壓器隔離,所以會有高頻鏈式UPS的缺點。這種UPS的輸出頻率必須保持與電網一致,而且對電網的擾動的抑制能力不強,因而供電質量比傳統的三相UPS差。它的特點是從輸入到輸出間的能量不是經過滿功率的變換,同樣是由兩個高頻變換器組成,但是變換器1最大隻承受20%的功率,從成本上講,這種結構的成本更低。在控制方法上,變換器1是一個電壓補償器,用於補償電網電壓的畸變;變換器2是一個電流補償器,用於補償負載的諧波電流,並且在市電斷電時作為滿功率電壓型逆變器向負載供電。
1.4.4 輸入輸出隔離的高頻鏈UPS
由於傳統工頻UPS的輸入輸出帶有隔離變壓器,輸出有很好的隔離特性,高頻鏈式的UPS有很好的輸入特性,因此,出現了這種帶有輸入輸出隔離的高頻鏈式的UPS如圖6所示。由於高頻整流的缺點,在輸入側必須接一個自耦變壓器降壓,增加了整機的重量和成本;另外,由於輸入採用了高頻變換器,整機的效率比高頻鏈式和傳統式UPS的效率都低。但是,由於輸入功率因數是1,沒有諧波電流,所以所消耗的總電能低於傳統三相UPS。
1.4.5輸入輸出並聯的UPS
這種電路中,輸入端由多個整流器並聯而成,給直流母線供電,同時直流母線給多個逆變器提供直流電壓,多個逆變器的輸出端直接連接同時給負載供電。這種方式可以增強UPS的容量,增加系統的可靠性,成本下降,可維護性增強,但是,並聯模塊越多,各模塊間的均流問題越難解決。
2 不間斷電源的控制技術
隨著控制理論和功能豐富,性能優良的各種微控制器的迅猛發展,出現了多種離散化控制方法。從控制反饋迴路的數目可分為單環、雙環、多環控制。在硬體允許的條件下盡可能地提高反饋迴路數目,可以提高控制效果。從控制原理上看包括數字PID控制、狀態反饋控制、無差拍控制、重復控制、滑模變結構控制、模糊控制、神經網路控制、空間矢量控制等方法。
數字PID控制控制的適應性好,具有較強的魯棒性;演算法簡單明了,便於用單片機或DSP實現。但是存在兩方面的局限性:一方面是系統的采樣量化誤差降低了演算法的控制精度;另一方面,采樣和計算延時使得被控系統成為一個具有純時間滯後的系統,造成PID控制器穩定域減少,增加了設計難度。
預測控制可以實現很小的輸出電流畸變,抗噪音能力強,但是,這種演算法要求知道精確的負載模型和電路參數,因此魯棒性差,而且由於數值計算造成的延時在實際應用中也是一個問題。滯環控制具有快速的響應速度,較高的穩定性,但是滯環控制的開關頻率不固定,使電路工作可靠性下降,輸出電壓的頻譜變差,對系統性能不利。
無差拍控制的基本思想是根據逆變器的狀態方程和輸出反饋信號推算出下一個開關周期的PWM脈沖寬度,因此,從理論上可以使輸出電壓在相位和幅值上都非常接近參考電壓,由負載變化或非線性負載引起的輸出電壓誤差可在一個開關周期內得到校正。但是,無差拍控制是一種基於被控制對象精確數學模型的控制方法,魯棒性很差。
滑摸控制是一種非線性控制,這種控制的特點是控制的非連續性。這種控制既可以用於線性系統也可用於非線性系統。這種控制方法具有很強的魯棒性。缺點是要得到一個令人滿意的滑模面是很困難的。
重復控制是一種基於內模原理的控制方法。逆變器採用重復控制的目的是為了消除因整流橋負載引起的輸出電壓波形周期性的畸變。重復控制器可以消除周期性干擾產生的穩態誤差,但是,由於重復控制延時一個工頻周期的控制特點,使得單獨使用重復控制的UPS逆變器動態特性極差。
模糊控制屬於智能控制的范疇。模糊控制器的設計不需要被控對象的精確數學模型,因此具有很強的魯棒性和自適應性。模糊控制類似於傳統的PD控制,因而這種控制有很快的響應速度,但是其靜態特性不令人滿意。神經元網路控制是模擬人腦神經中樞系統智能活動的一種控制方式。神經網路具有非線性映射能力、並行計算能力和較強的魯棒性等優點,已廣泛地應用於控制領域,尤其是非線性系統領域。目前在神經網路結構的設計、學習演算法等方面已取得了一定成果。但是,由於硬體系統的限制,目前神經網路控制還無法實現對逆變器輸出電壓波形進行在線控制,多數應用都是採用離線學習獲得優化的控制規律,然後利用得到的規律實現在線控制。
諧波注入式PWM技術,直流母線電壓的利用率基本上可以達到loo%。這種方法對於電壓開環的控制系統非常有效,但在閉環控制系統中由於諧波注入的初始相位必須與基波保持一致,在電壓瞬時值控制中電壓基波的初始相位無法精確定位而難以應用。
空間矢量PWM具有電流畸變小、直流母線電壓利用率高以及易於數字化實現等優點,因此近年來得到了較多的應用。這種控制方式也需要電路的精確模型。
上述各種控制方案都有其優勢,但是也有其不足。同時採用不同的控制方法形成復合控制的控制方案在實踐中得到了廣泛的應用,取得了較好的效果。
3 不間斷電源設計和應用中存在的問題
美國UPS廠商APC.公司,總結並歸納了UPS供電系統當前面臨的、也是今後必須解決的5個方面的問題:
1)生命成本周期問題;
2)不間斷電源系統的可適應性及可擴展性問題;
3)提高不間斷電源的可用性問題;
4)不間斷電源對供電系統的可管理性問題;
5)可服務性問題。
4 不間斷電源的最新發展動向
不間斷電源的發展動向是UPS的多機並聯冗餘化,採用冗餘並機技術提高UPS的容量和可靠性;採用功能更豐富的硬體設備實現全數字控制,使各種先進的復雜控制演算法得以運用而不斷提高UPS的性能,即向數字化和高頻化發展;UPS的進一步智能化和網路化,使計算機網路成為不間斷網路。
4.1 UPS的多機並聯技術實現冗餘化
UPS的並聯技術可以帶來以下幾個方面的好處:
1)可以靈活地擴大電源系統的容量;
2)可以組成並聯冗餘系統以提高運行的可靠性:
3)極高的系統可維修性,當單台電源出現故障時,可以很方便地通過熱插拔的方式進行更換和維修。
採用並聯技術可以形成具有容錯功能的冗餘式供電系統,從目前掌握的資料來看,主要有以下幾種冗餘配置方案:
1)集中式並聯控制;
2)主從式並聯控制;
3)分散式並聯控制;
4)環鏈式並聯控制;
5)無線式並聯控制。
這幾種並聯方式,從可靠性的角度看,集中式最差,無線式控制最好,也成為近年來的研究熱點。
4.2 UPS的數字化、高頻化
最初的UPS採用模擬控制方法有很多局限性。隨著數字處理器計算速度的不斷提高,使得各種先進的數字控制方法得以實現,使UPS的設計具有很大的靈活性,設計周期縮短,性能大為提高。UPS高頻化,有效地減小了裝置的體積和重量,並可消除變壓器和電感的音頻噪音,同時改善了輸出電壓的動態響應能力。數字化控制方法成了當今交流電源領域的一個研究熱點,一種必然的發展趨勢是各種方法相互滲透,互相結合形成復合控制方案。數字化復合控制是UPS控制的一個發展方向。
4.3 UPS的智能化、網路化
為了適應計算機網路的發展,UPS中已經開始配置RS232介面、RS485介面、USB介面、SNMP卡和MODEM結合,成為計算機網路的一部分,具有以下優異的智能化、網路化特性。
1)實時監控功能它對UPS各模擬參量和表示工作狀態的開關量進行實時高速采樣,實現數字式監控。
2)自診斷、自保護功能 UPS將實時採集來的各項模擬參量和工作狀態數據以及系統中的關鍵硬體設備的數據與正常值進行分析比較,以判斷UPS是否有故障隱患存在。如果有故障,根據相應的故障信息級別在控制面板的顯示屏上以友好的圖形界面、文字提示方式報警,或者在現場和控制室以指示燈燈光、報警器嗚叫方式報警、也可以用自動撥通電話等方式報警,並做出相應的保護動作。
3)人機對話的控制方式 大型UPS可向用戶提供監控器液晶顯示屏,以圖形和文字方式顯示工作流程和參數信息。可以提供讓用戶操作的可視化菜單。並以幫助和不斷提示的方式引導用戶按照既定方式處理故障,有效防止誤操作。
4)遠程式控制制功能在網路化時代,UPS不僅應能向由它直接供電的硬體設備提供保護,還應該對整個網路中的運行程序和數據以及數據的傳輸途徑進行全面地保護,使之成為不間斷網路。這就意味著UPS應配置相應的電源監控軟體、SNMP(簡單網路管理協議)管理器,使其具有遠程管理能力,用戶可執行UPS與網路平台之間的遠程監控和數據的網路通信操作,使UPS成為網路系統中的重要組成部分。這樣,由網管員通過網管軟體監控多台UPS,而且被管理的UPS可以在同一個LAN也可以在不同的LAN,甚至可以通過互聯網,納入網路管理系統來管理UPS。
由於未來網路的廣泛化和全球化,必然帶來網路的復雜化,多種形式的網路系統連接在一起。作為網路系統的一部分,要求UPS能夠實現在各種網路平台上的監控,而且隨著Internet、Intranet和電子商務的超高速發展,用戶對網路的可用性要求會越來越高,使UPS從對網路關鍵設備的保護延伸至對整個網路路徑的保護