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工业导轨式开关电源冗余和并联技术实际应用

导读: 工业节制系统的不竭大型化、复杂化及分析化,对于节制系统的能源的供给者工业导轨式开关电源的要求也越来越高了,其集中体此刻若何供给大功率的开关电源和若何提高导轨式开关电源的利用的靠得住性,为了达到这个目标,导轨式开关电源的并联手艺和冗余功能获得了很大的成长。

  工业节制系统的不竭大型化、复杂化及分析化,对于节制系统的能源的供给者工业导轨式开关电源的要求也越来越高了,其集中体此刻若何供给大功率的开关电源和若何提高导轨式开关电源的利用的靠得住性,为了达到这个目标,导轨式开关电源的并联手艺和冗余功能获得了很大的成长。市场上也呈现了不少具有并联和冗余功能的导轨式开关电源。可是在出产实践中若何准确地利用和选择导轨式开关电源来实现并联和冗余的功能,仍具有不少问题。好比说:若何能实现100%的冗余功能,分歧功率的电源在并联时会发生什么样的问题,电源内部的调理机能对并联运转的电源发生的影响,并联电源安装及陈列对电源利用寿命的影响,以及采用分歧电源启动时间对并联运转可能带来的后果等。本文将对实践中利用导轨式开关电源并联和冗余手艺的问题作些切磋。

  1、输出电压毗连方式对并联运转电源的影响

  因为在电源设想中,输出接线端子一般都按单个电源的最大容量来计较和选定的,因而电源并联运转时,各电源的输出端电压不克不及间接地毗连,如许毗连的终端会呈现过载现象。PULS电源采用了二个输出端子,如图1所示。从电源单位到负载的毗连线应利用不异长度和横截面的导线。同时输出电压必需毗连在一个公共的接线端上。如许每个电源不会在传输导线上发生分歧的电压降,避免输出回电流的发生。采用被动式均流手艺的并联运转时各个并联电源的输出电压值必需完全分歧,为了达到这个目标,很多可并联的开关电源输出电压是可调的,如PULS电源的输出为24~28V可调。如许在所有并联的电源接上负载以前,各个开关电源的输出电压就可调整到分歧的电压值。2、分歧的开关电源启动特征对并联运转电源的影响

  分歧的电源的启动特征对电源并联运转的一般与否将会发生很大的影响,因为开关电源在上电后大约需要0.3~1.5s的时间才能使输出电压不变。而采用启动时间的不同较大的开关电源时,往往会给并联运转电的一般启动带来很大的麻烦。若是两个开关电源并联工作,此中一个电源启动时间比力短,只需0.3s,其电压很快就不变下来,顿时承担负载的电流;而在第一电源输出电压已不变的环境下另一个并联开关电源仍处于启动形态,不克不及一般工作,这时第一个电源必需承担全数的负载电流,从而进入过负载形态,电源平安安装起感化,关断输出电压;恰在此时,另一个开关电源进入不变形态,输出电压承受负载电流,此时第一个电源由于输出电压已关断,第二个开关电源必需承受所有的负载,则又进入过负载形态,惹起第二个开关电源关断。在电设想时若是没有充实考虑到安全办法的话,往往会将电源烧坏或者常常要启动多次才会进行一般工作的形态。因而电源在并联工作时必需考虑到开关电源的启动时间。一般的经验是开关电源的启动时间必需小于20%的电源过负载的时间,如许才能在并联运转时靠得住启动,同时可并联的开关电源不要采用Hiccup输出负载特征,如许会给电源的诊断带来坚苦。PULS电源集团公司(以下简称PULS公司)的新一代产物DIMENSION充实考虑了电源并联工作时特点,加大了电源的过负载能力,其POWEROVERLOAD具有可维持4秒钟的150%过负载能力。如许,PULS电源并联工作是就不必考虑电源的启动时间的影响,大大便利了利用者和设想者。

  2、突变输出负载对并联运转的导轨式开关电源的影响

  在并联运转时,电源中为了给它的节制电供电,须供给一个辅助电压,这在启动时通过采用一个电容来实现(这也就是为什么电源启动时有延迟时间的缘由)。当电源的功率部门一般工作后,其节制电由本身的电源供电,当两个电源并联运转时,若是一起头带的负载很少,那么此中一个电源的功率部门根基关断(这不只对被动式或自动式均流方式都是一样的)。这时这个电源的内部的辅助电源也关断了,当负载突变时,这个电源必需像启动形态一样,慢慢地从头成立起来,这要颠末一个延迟(大约0.5s)才能使电源功率部门一般工作,在这延迟时间内,只要一个电源进行工作,并且处于负载电流的极限形态,这时往往会惹起过载动作,堵截输出的电压。因而并联运转的电源必需在电源空载的环境下,内部辅助电源照旧工作,如许,当呈现突变负载时所有电源能及时地分管负载。在并联运转时,并联运转的电源该当具有承受较高外来电压的能力,否则的话,一个较高的外来电压将会损坏并联电源。为了避免这种现象的发生,须考虑串接一个隔离二极管。PULS公司的DIMENSION充实考虑了突变输出负载的特点,通过加大了电源的过负载能力,来处理因为负载突变而可能发生电源霎时过负载的问题。如许,PULS电源并联工作方式比一般的开关电源的并联来的愈加靠得住、平安和便利。

  3、导轨式开关电源的简单的并联运转模式

  在利用导轨式开关电源时,为了供给跨越单个电源所能达到的输出最大功率,能够通过电源并联的方式来添加输出的电流量。简单的并联运转模式是要求二个或多个电源间接并联,而不发生任何损坏的现象,其主要的一点就是电源对输出功率的承受力,所谓的简单并联并不考虑电流的均流问题,而是考虑在启动时或负载变化时的并联电源可能发生的问题。人们将两个电源简单地并联起来,并将它的输出电源调整到尽可能分歧,如许在工作实践中往往会呈现这种现象:电源1起首承担全数负载,不断到它的电流极限,然后电源2承受余下的电流,若是如许并联运转作为冗余功能利用,同时采用分歧的输入源的工作的话,那么这种体例是受接待的,由于它能够对输入源寿命起耽误感化(如电池等)。若是如许并联运转作为提高输出总功率,即加大电流量的环境下,这种不均流的工作体例将带来不良的后果,由于如许一个电源不断工作在满负载的形态下,其电源的寿命大大削减,并联电源的靠得住性大大降低,这个电源往往也会过早地损坏。所以一般并联电源必需合理地分派电流,这里有两种实现的方式。  被动式平衡电流的并联运转模式特点是:当输出电流增大时,其输出电压会微量的削减,其输出电压是所谓的软特征:输出电压跟着输出电流的添加而稍微下降。其电源在空载到满负载之间的输出电压的波动大约为4%~5%额定电压即1V摆布。如许当二个电源并联时,因为分歧的电流负载发生了分歧的输出电压,一个是有稍高输出的电压的电源起首承受负载电流,跟着电流量的添加,这个电源输出电压略降,低于另一个电源的输出电压,如许另一电源承受负载电流,通过如许阶梯式交替的方式达到平衡电流的感化。平衡电流的均衡程度若何,取决于所有并联电源的输出电压的初始调理和设置值。必需指出,这个方式的实现其输出电源必需采用一个配合的接线端。

  一般来讲,在大大都使用场所中,具有输出电压的软特征下降曲线的开关电源根基上能满足并联运转的均流的要求。PULS电源SL强力型系列采用了这种被动式的并联工作体例,为了便利用户的利用,PULS电源具有输出电压特征的选择开关,即单个运转或并联运转的选择开关。开关打开“S”形态时,这时输出电压特征是硬特征,输出电压的大小与输出的电流无关。当打开“P”形态时,即为并联运转方式,电源输出电压特征软特征。开关电源的输出电压值随输出电流添加而削减,以达到平衡电流的目标。如许PULS电源给并联运转或单个运转供给了一个经济而又靠得住的性价比高的导轨式开关式电源。

  4、采用自动式平衡电流的并联运转模式

  自动式平衡电流的并联模式必需采用一根附加的均流线,这根均流线作为反馈信号传送到电源的

  节制器来调理每个电源在所有的前提下供给不异的输出电流,这时,电源电压输出的软特征是不需要的,输出电压在任何场所下不受电流大小的影响,所以与被动式平衡电流比拟,其输出电压精度高,同时与输出电的类型无关;可是对于开辟和安装来说,费用较高,由于在电源内部需要一个切确度较高的电流测试线和一个附加的电流调理器,同时也多一个接线端口。PULS电源的SL40.301三相24/40A的电源采用这种手艺,所有的电源颠末均流线和地线相毗连。5导轨式开关电源的冗余运转模式

  为了提高供电电源的靠得住性,在很多工业使用场所都采用冗余电源的方案,这就是说在并联的电源中至多有一个电源处于后备形态。如许当并联电源中任一电源发生损坏时,这个后备电源主动切换到工作形态,已并联电源继续供给设想的总功率,这种冗余方案称为N+1冗余,为了进行更高地提高靠得住性,也可采用N+M的冗余方案,所有M个电源都处于后备形态,即便M个电源发生毛病时,并联电源仍能一般工作,供给给负载所需的功率。为了冗余电源运转模式的高靠得住性,其电的设想要考虑的问题比一般并联电源的方案多得多。好比说,必需考虑任何一个电源不该持久在功率极限或电流极限形态下工作。如许发生的热量会影响寿命和提高损坏的概率,在最坏的情况下,冗余决不答应输出回的电压短的现象呈现,这会惹起负载回的短,完全不克不及实现冗余功能。因而为了100%地实现冗余功能,各个电源之间必需互相隔离,这一般可采用串接一个隔离二极管来实现,如采用PULS公司出产的SLR01、SLR02隔离二极管模块。同时PULS公司还出产将隔离二极管集成在开关电源的冗余电源,如PULS公司的SLR2、SLR5和SLR10的冗余电源。在实现冗余工作方案是,必需考虑设备的检测能力,以提高系统工程的平安性。当冗余电源中任何一个电源呈现毛病时,必必要有一个显示信号,及时地察看到哪个电源坏了,以便尽快地进行现场处置。因而冗余电源中,任一电源的工作形态需有一个检测安装。PULS公司的隔离二极管模块上都有各个电源的形态显示灯,并有一个与节制器相毗连的断电器触点。能将电源的工作形态及时地送入节制系统中,实现。在制定冗余电方案时,电源的输入电压与电网毗连时,冗余电源的输入电源应毗连在分歧的相线上,如许当一个相线呈现问题时,毗连在其他相线上的电源仍能继续工作,如许大大提高了冗余电源系统的靠得住性。对于三相电源来讲,开关电源必需具出缺相工作功能,即三相电源能在两相形态下工作,以供给冗余电源的靠得住性。

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