基于能量循環(huán)的電源節(jié)能方案

從以上能量反饋系統(tǒng)工作分析可知，能量反饋部分為系統(tǒng)穩(wěn)定工作提供必要的保證，能量反饋部分組成可由圖5所示，主要包括：輸入部分、功率轉(zhuǎn)換部分、輸出部分、采樣、基準(zhǔn)、比較器和控制器七個(gè)組成部分。

圖5能量反饋組成框圖

a)輸入部分是對(duì)輸入電能必要的濾波處理同時(shí)為控制器部分電路提供輔助工作電源；

b)功率轉(zhuǎn)換部分作用主要是在控制器的控制下，將輸入電能轉(zhuǎn)換為需要的電能；

c)輸出濾波部分主要作用是對(duì)功率轉(zhuǎn)換部分輸出電能進(jìn)行必要的濾波；

d)采樣部分主要是對(duì)輸出電能采樣提供與輸出呈線性關(guān)系的采樣信號(hào)；

e)基準(zhǔn)部分提供與采用比較的穩(wěn)定參考值；

f)比較器將采樣信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)比較，產(chǎn)生兩者的誤差信號(hào)；

　　g)控制器部分作用是根據(jù)比較器提供的誤差信號(hào)，給出對(duì)功率轉(zhuǎn)換部分的控制信號(hào)。

對(duì)于功率轉(zhuǎn)換部分的電路拓?fù)淇筛鶕?jù)功率大小以及轉(zhuǎn)換電壓，選定如buck型或boost型以及由此引申的各種電路形式。控制器可選用專門的控制芯片或通用的處理芯片實(shí)現(xiàn)上述要求的控制。

試驗(yàn)過程與結(jié)果

根據(jù)上述反饋部分的設(shè)計(jì)要求，采用一種轉(zhuǎn)換電壓從48V到200V功率為180W的直流變換器為需要例行老化的轉(zhuǎn)換器1，用于能量反饋的轉(zhuǎn)換器2電路主要包括兩大主要部分：分為功率轉(zhuǎn)換部分和控制器部分。在功率轉(zhuǎn)換部分的采用推挽轉(zhuǎn)換方式電路和全橋整流電路。控制器采用UNITRODE公司的固定頻率，電流模式的PWM控制芯片3846，其內(nèi)部電路圖由振蕩器、誤差放大器、基準(zhǔn)源、鎖存器、圖騰輸出等組成。其主要特點(diǎn)是：逐周波電流限制、支持緩啟動(dòng)、差分電流檢測(cè)放大、高達(dá)500的工作頻率、500的峰值圖騰輸出以及欠壓鎖定等功能,比較便于外圍功能設(shè)定。按照上述的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，依據(jù)例行老化。

圖6試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

轉(zhuǎn)換器1的輸出功率，測(cè)試系統(tǒng)相應(yīng)的消耗功率，同時(shí)對(duì)比沒有電能反饋模式下的消耗功率，所得的對(duì)比結(jié)果如圖6所示，由圖可知，在通常工作模式情況下，消耗功率大于輸出功率，同時(shí)隨著輸出功率增大迅速上升；對(duì)于有能量反饋的模式，系統(tǒng)消耗功率小于工作循環(huán)功率，在輸出功率為100W前，曲線的增長(zhǎng)率較大，在輸出功率大于100W后，曲線增長(zhǎng)率較小且有一定的收斂趨勢(shì)。

結(jié)果分析：在通常工作模式情況下，曲線的波動(dòng)是由于電能轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率影響造成的，由前面原理分析可知消耗功率為Pi=Po+Pw,如果轉(zhuǎn)換效率為，則Pi=Po/η，轉(zhuǎn)換效率η通常隨著輸出功率的變化有一定的波動(dòng)，所以曲線的波動(dòng)符合理論分析；在有反饋的工作模式情況下，由前面原理分析部分得系統(tǒng)的消耗功率為Pi=Pw+Pwf，分別設(shè)轉(zhuǎn)換器1的轉(zhuǎn)換效率為η1，反饋部分的轉(zhuǎn)換效率為η2，則系統(tǒng)的消耗功率為：

由于η1和η2隨著功率的加大都會(huì)有所提高，所以系數(shù)1/η1-η2會(huì)有一定的收斂，相應(yīng)的功率消耗有一定的收斂符合理論分析。

基于能量循環(huán)的老化節(jié)能實(shí)現(xiàn)方法具有明顯的節(jié)能效果，能大幅度降低電源老化過程的電能消耗，從本質(zhì)上解決電源老化設(shè)備大能耗問題。有利于降低生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化水平，為國(guó)家節(jié)能降耗做出貢獻(xiàn)。