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。隨著科學技術的飛速發(fā)展,，對供電質(zhì)量的要求越來越高,，為保證電網(wǎng)的安全,、可靠,、經(jīng)濟運行，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化,，對直流電源系統(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器件（功率晶體管、MOS管,、IGBT等）的導通和截止時間,，故可以得到很高的穩(wěn)壓和穩(wěn)流精度及很短的動態(tài)響應時間。高頻開關電源內(nèi)部還應用了軟開關技術和無源功率因數(shù)校正（PFC）技術,，所以開機浪涌基本消除,，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，響應速度慢,，反應時間為幾十ms,，輸入電壓突變時在輸出端會產(chǎn)生沖擊，容易燒壞二次設備,。高頻開關電源直流系統(tǒng)采用無級調(diào)壓方式,，響應速度快，輸入電壓突變時,，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為一級降壓,，因而輸出最少有3～5V的誤差,。而高頻開關電源直流系統(tǒng)采用無級調(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,，必須將整臺充電裝置退出運行,，然后進行維護和檢修，降低了系統(tǒng)的可靠性,。高頻開關電源直流系統(tǒng)由于采用模塊化結構和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)擴容提供了極大方便,。當運行的電源系統(tǒng)中某一整流模塊出現(xiàn)故障時,，該模塊自動退出，其它模塊繼續(xù)均衡工作,，對系統(tǒng)供電不產(chǎn)生影響,，且模塊可以帶電插拔。當用戶需要擴展電源系統(tǒng)容量時,，只需增加整流模塊即可以實現(xiàn),。

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

      5對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鉛酸蓄電池,，這2種蓄電池對充電設備的要求較高。高頻開關電源直流系統(tǒng)對蓄電池壽命的影響比晶閘管直流電源系統(tǒng)要小,，這是因為晶閘管直流電源系統(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,，而高頻開關電源由于輸出紋波小,、輸出穩(wěn)定，再加智能化管理能延長電池的使用壽命,。

      6效益比較

      高頻開關電源的設備容量和運行成本比相控電源要低得多,。

      如果直流電源系統(tǒng)的負載功率為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,，采用高頻開關電源比相控電源節(jié)省了電力增容投資。

      對于負載為50A的220V直流電源系統(tǒng)來說,，負載功率P=220V×50A=11kW,。電價按0.5元/kW·h計算，不考慮無功損耗,，則采用高頻開關電源相對于相控電源而言,，每年節(jié)省的電費為0.5×11×8760(1/0.7－1/0.94)=17573.3元

      另外，智能化的特點也能節(jié)省很多維護費用,，所以,，高頻開關電源的經(jīng)濟效益是顯而易見的。

      7結語

      高頻開關電源直流系統(tǒng)的技術性能,、可靠性、所產(chǎn)生的經(jīng)濟效益以及系統(tǒng)構造都遠遠優(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,。高頻開關電源直流系統(tǒng)的廣泛應用，將使我國電力行業(yè)直流電源系統(tǒng)設備跨入一個全新的時代,。