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組成部分。

圖5能量反饋組成框圖

a)輸入部分是對輸入電能必要的濾波處理同時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)采樣部分主要是對輸出電能采樣提供與輸出呈線性關(guān)系的采樣信號；

e)基準(zhǔn)部分提供與采用比較的穩(wěn)定參考值；

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

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

對于功率轉(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?？刂破骺蛇x用專門的控制芯片或通用的處理芯片實現(xiàn)上述要求的控制。

試驗過程與結(jié)果

根據(jù)上述反饋部分的設(shè)計要求，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、差分電流檢測放大、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，依據(jù)例行老化。

圖6試驗結(jié)果對比圖

轉(zhuǎn)換器1的輸出功率，測試系統(tǒng)相應(yīng)的消耗功率，同時對比沒有電能反饋模式下的消耗功率，所得的對比結(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，同時隨著輸出功率增大迅速上升；對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，曲線的增長率較大，在輸出功率大于100W后，曲線增長率較小且有一定的收斂趨勢。

結(jié)果分析：在通常工作模式情況下，曲線的波動是由于電能轉(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，所以曲線的波動符合理論分析；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有所提高，所以系數(shù)1/η1-η2會有一定的收斂，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，為國家節(jié)能降耗做出貢獻(xiàn)。