在電力係統中
，直流電源作為繼電保護、自zi動dong裝zhuang置zhi以yi及ji一yi二er次ci設she備bei操cao作zuo電dian源yuan使shi用yong，是shi發fa電dian廠chang和he變bian電dian站zhan非fei常chang重zhong要yao的de設she備bei。近jin年nian來lai，係xi統tong內nei因yin直zhi流liu電dian源yuan故gu障zhang而er引yin發fa的de事shi故gu時shi有you發fa生sheng，所suo以yi，對dui直zhi流liu電dian源yuan的de可ke靠kao性xing、穩(wen)定(ding)性(xing)具(ju)有(you)很(hen)高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。傳(chuan)統(tong)的(de)直(zhi)流(liu)電(dian)源(yuan)多(duo)數(shu)采(cai)用(yong)可(ke)控(kong)矽(gui)整(zheng)流(liu)型(xing)。隨(sui)著(zhe)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)技(ji)術(shu)的(de)成(cheng)熟(shu)
，目(mu)前(qian)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)已(yi)在(zai)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)內(nei)逐(zhu)步(bu)開(kai)始(shi)取(qu)代(dai)傳(chuan)統(tong)矽(gui)整(zheng)流(liu)充(chong)電(dian)機(ji)。高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)因(yin)具(ju)有(you)體(ti)積(ji)小(xiao)、重量輕、效率高
、工作可靠等優點，廣泛應用於電力發電廠、變電站（所）
、工業生產、交通等直流係統及相關配套裝置中
，是斷路器分合閘用電、後備電池充電以及二次回路的儀器儀表等低壓設備用電設備正常工作的動力核心。
 

 高頻開關電源的工作原理

交流電源接入整流模塊，經濾波及三相全波整流器後變成直流，再接入高頻逆變回路
，將直流轉換為高頻交流，最後經高頻變壓器、整流橋、濾波器後輸出平穩直流。

高頻開關電路主要由整流濾波電路，全橋變換電路，PWM控製電路，穩壓
、限壓電路
，穩流
、限流電路，保護電路，以及輔助電源電路等組成。

三相電網（或單相）電壓經電源開關後
，進行整流濾波
，得到的520Vdc（單相為300Vdc）的平滑直流電壓供給逆變電路。

逆變電路主要由大功率IGBT模塊（或場效應MOSFET模塊）組成全橋變換電路。當PWM輸shu出chu控kong製zhi信xin號hao通tong過guo隔ge離li驅qu動dong器qi分fen別bie驅qu動dong功gong率lv模mo塊kuai
，兩liang組zu對dui角jiao管guan分fen別bie交jiao替ti導dao通tong，在zai高gao頻pin變bian壓ya器qi初chu級ji產chan生sheng高gao頻pin脈mai衝chong電dian壓ya，次ci級ji電dian壓ya由you高gao頻pin變bian壓ya器qi變bian壓ya後hou經jing整zheng流liu向xiang負fu載zai提ti供gong能neng量liang。

輸出端分別接有穩壓、限流和穩流、限(xian)壓(ya)等(deng)反(fan)饋(kui)電(dian)路(lu)。當(dang)置(zhi)於(yu)穩(wen)壓(ya)狀(zhuang)態(tai)時(shi)
，穩(wen)壓(ya)和(he)限(xian)流(liu)電(dian)路(lu)起(qi)作(zuo)用(yong)，當(dang)輸(shu)出(chu)電(dian)壓(ya)升(sheng)高(gao)或(huo)下(xia)降(jiang)時(shi)
，取(qu)樣(yang)電(dian)壓(ya)通(tong)過(guo)穩(wen)壓(ya)電(dian)路(lu)內(nei)部(bu)電(dian)壓(ya)比(bi)較(jiao)器(qi)跟(gen)基(ji)準(zhun)電(dian)壓(ya)比(bi)較(jiao)，其(qi)誤(wu)差(cha)信(xin)號(hao)電(dian)壓(ya)加(jia)到(dao)PWM控製電路
，使PWM輸出脈寬作相應變化，從而穩定輸出電壓，如負載電流過高時，限流電路工作
，使輸出電流限製在限流設定值內。

同樣，在穩流狀態下
，穩流電路作用，使輸出電流穩定在設定值內，而當過壓時，限壓電路使輸出電壓鉗位在限壓值。當有異常情況（如輸入過壓或欠壓，過流或過熱等）產生保護信號加到保護控製電路時，保護電路輸出一個電壓加到PWM電路，使PWM電路停止輸出，從而達到保護目的。

電力係統諧波的來源

電力係統中諧波源是多種多樣的。主要有以下幾種：

⑴係統中的各種非線性用電設備如：換流設備、調壓裝置、電氣化鐵道
、電弧爐、熒光燈、家(jia)用(yong)電(dian)器(qi)以(yi)及(ji)各(ge)種(zhong)電(dian)子(zi)節(jie)能(neng)控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)等(deng)。這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)即(ji)使(shi)供(gong)給(gei)它(ta)理(li)想(xiang)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)電(dian)壓(ya)，取(qu)用(yong)的(de)電(dian)流(liu)也(ye)是(shi)非(fei)線(xian)性(xing)的(de)，即(ji)有(you)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)存(cun)在(zai)。並(bing)且(qie)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)產(chan)生(sheng)的(de)諧(xie)波(bo)電(dian)流(liu)也(ye)會(hui)注(zhu)入(ru)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)，使(shi)係(xi)統(tong)各(ge)處(chu)電(dian)壓(ya)產(chan)生(sheng)諧(xie)波(bo)分(fen)量(liang)。這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的(de)諧(xie)波(bo)含(han)量(liang)決(jue)定(ding)於(yu)它(ta)本(ben)身(shen)的(de)特(te)性(xing)和(he)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)況(kuang)，基(ji)本(ben)上(shang)與(yu)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)參(can)數(shu)無(wu)關(guan)
，可(ke)視(shi)為(wei)諧(xie)波(bo)恒(heng)流(liu)源(yuan)。

⑵供電係統本身存在的非線性元件是諧波的又一來源。這些非線性元件主要有變壓器激磁支路
、交直流換流站的可控矽控製元件、可控矽控製的電容器、電抗器組等。

⑶如熒光燈、家(jia)用(yong)電(dian)器(qi)等(deng)的(de)單(dan)個(ge)容(rong)量(liang)不(bu)大(da)，但(dan)數(shu)量(liang)很(hen)大(da)且(qie)散(san)布(bu)於(yu)各(ge)處(chu)，電(dian)力(li)部(bu)門(men)又(you)難(nan)以(yi)管(guan)理(li)的(de)用(yong)電(dian)設(she)備(bei)。如(ru)果(guo)這(zhe)些(xie)設(she)備(bei)的(de)電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)含(han)量(liang)過(guo)大(da)

，則(ze)會(hui)對(dui)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)造(zao)成(cheng)嚴(yan)重(zhong)影(ying)響(xiang)，對(dui)該(gai)類(lei)設(she)備(bei)的(de)電(dian)流(liu)諧(xie)波(bo)含(han)量(liang)
，在(zai)製(zhi)造(zao)時(shi)即(ji)應(ying)限(xian)製(zhi)在(zai)一(yi)定(ding)的(de)數(shu)量(liang)範(fan)圍(wei)之(zhi)內(nei)。

⑷fadianjifachudexiebodianshi。fadianjifachuxiebodianshidetongshiyehuiyouxiebodianshichansheng，qixiebodianshiqujueyufadianjibenshendejiegouhegongzuozhuangkuang，jibenshangyuwaijiezukangwuguan。gukeshiweixiebohengyayuan
，danqizhihenxiao。

電力係統中諧波的出現，對於電力係統運行是一種“汙染”.它們極大的降低了係統電壓正弦波形的質量，同時對高頻開關電源也有很大的影響。
[page]

 諧波對高頻開關電源影響實例

⑴2008年10月，某供電公司110kV變電站進行1＃主變壓器更換工作。

該站充電機電源正常由1＃所用主變供電，10kV母聯和低壓母聯均在斷開位置
，由於10kV I段母線未帶鋼廠負荷，高頻充電機運行正常。在1＃主變更換期間，全站10kV負荷和低壓負荷全部由2#主變所帶，而10kV II母線帶有兩回鋼廠負荷，且該鋼廠未裝消諧裝置，當倒至此方式運行不到10min，該變電站高頻電源模塊就有兩個燒壞，同時也有10kV其他用戶反映其高頻電源燒壞。

⑵2006年，某供電公司220kV變電站所帶一大型鋁業公司在其濾波裝置全部停電進行諧波測試期間
，不到2h
，該站2＃高頻充電機6台高頻模塊全部燒壞。

諧波對高頻開關電源影響的分析和對策

由you於yu以yi計ji算suan機ji和he微wei處chu理li器qi為wei基ji礎chu的de智zhi能neng直zhi流liu係xi統tong通tong常chang安an裝zhuang在zai變bian電dian站zhan高gao壓ya設she備bei的de附fu近jin，該gai設she備bei能neng正zheng常chang工gong作zuo的de先xian決jue條tiao件jian就jiu是shi它ta能neng夠gou承cheng受shou變bian電dian站zhan中zhong在zai正zheng常chang操cao作zuo或huo事shi故gu情qing況kuang下xia產chan生sheng的de極ji強qiang的de電dian磁ci幹gan擾rao。此ci外wai，由you於yu現xian代dai的de高gao壓ya開kai關guan常chang常chang與yu電dian子zi控kong製zhi和he保bao護hu設she備bei集ji成cheng於yu一yi體ti
，因yin此ci，對dui這zhe種zhong強qiang電dian與yu弱ruo電dian設she備bei組zu合he的de設she備bei不bu僅jin需xu要yao進jin行xing高gao電dian壓ya、大電流的試驗，同時還要通過電磁兼容的試驗。GIS的隔離開關操作時，可以產生頻率高達數MHz的快速暫態電壓，這種快速暫態過電壓不僅會危及變壓器等設備的絕緣，而且會通過接地網向外傳播
，幹擾變電站直流係統
、控(kong)製(zhi)設(she)備(bei)的(de)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)。隨(sui)著(zhe)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)自(zi)動(dong)化(hua)水(shui)平(ping)的(de)提(ti)高(gao)

，電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)技(ji)術(shu)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)日(ri)益(yi)顯(xian)現(xian)出(chu)來(lai)。因(yin)此(ci)，高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)要(yao)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)抗(kang)電(dian)磁(ci)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)，特(te)別(bie)是(shi)對(dui)雷(lei)擊(ji)
、浪湧、電網電壓波動的適應能力，而對靜電幹擾、電場

、磁場及電磁波等也要有足夠的抗幹擾能力
，保證自身能夠正常工作以及對直流設備供電的穩定性。

lingyifangmianyanzhongdexiebodianyadianliuzaikaiguandianyuanneibuchanshengdianciganrao，congerzaochengkaiguandianyuanneibugongzuodebuwending，shidianyuandexingnengjiangdi。haiyoubufendiancichangtongguokaiguandianyuanjikedefengxi
，xiangzhouweikongjianfushe，yutongguodianyuanxian、直(zhi)流(liu)輸(shu)出(chu)線(xian)產(chan)生(sheng)的(de)輻(fu)射(she)電(dian)磁(ci)場(chang)一(yi)起(qi)通(tong)過(guo)空(kong)間(jian)傳(chuan)播(bo)的(de)方(fang)式(shi)，對(dui)其(qi)它(ta)高(gao)頻(pin)設(she)備(bei)及(ji)對(dui)電(dian)磁(ci)場(chang)比(bi)較(jiao)敏(min)感(gan)的(de)設(she)備(bei)造(zao)成(cheng)幹(gan)擾(rao)，引(yin)起(qi)其(qi)它(ta)設(she)備(bei)工(gong)作(zuo)異(yi)常(chang)。因(yin)此(ci)

，對(dui)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)要(yao)限(xian)製(zhi)由(you)負(fu)載(zai)線(xian)
、電源線產生的傳導幹擾以及由輻射傳播的電磁場幹擾，使處於同一電磁環境中的設備均能夠正常工作
，互不幹擾。

高gao頻pin開kai關guan電dian源yuan因yin工gong作zuo在zai高gao電dian壓ya大da電dian流liu的de開kai關guan狀zhuang態tai下xia，其qi引yin起qi的de電dian磁ci兼jian容rong性xing問wen題ti是shi相xiang當dang複fu雜za的de。從cong整zheng機ji的de電dian磁ci兼jian容rong性xing講jiang，主zhu要yao有you共gong阻zu抗kang耦ou合he、線間耦合、電場耦合
、磁場耦合和電磁波耦合幾種。電磁兼容產生的三個要素為：幹擾源、chuanbotujingjishouganraoti。cichangouhezhuyaoshidadianliudemaichongdianyuanxianfujinchanshengdedipincichangduiganraoduixiangchanshengdeouhe。erdianciboouhe，zhuyaoshiyouyumaidongdedianyahuodianliuchanshengdegaopindiancibo，tongguokongjianxiangwaifushe，duixiangyingdeshouganraotichanshengdeouhe。shijishang
，meiyizhongouhefangshishibunengyangequfende
，zhishicezhongdianbutongeryi。

在(zai)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)中(zhong)

，主(zhu)功(gong)率(lv)開(kai)關(guan)管(guan)在(zai)很(hen)高(gao)的(de)電(dian)壓(ya)下(xia)以(yi)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)方(fang)式(shi)工(gong)作(zuo)，開(kai)關(guan)電(dian)壓(ya)及(ji)開(kai)關(guan)電(dian)流(liu)均(jun)為(wei)方(fang)波(bo)，該(gai)方(fang)波(bo)所(suo)含(han)的(de)高(gao)次(ci)諧(xie)波(bo)的(de)頻(pin)譜(pu)可(ke)達(da)方(fang)波(bo)頻(pin)率(lv)的(de)1000次ci以yi上shang。同tong時shi，由you於yu電dian源yuan變bian壓ya器qi的de漏lou電dian感gan及ji分fen布bu電dian容rong，以yi及ji主zhu功gong率lv開kai關guan器qi件jian的de工gong作zuo狀zhuang態tai並bing非fei理li想xiang，在zai高gao頻pin開kai或huo關guan時shi
，常chang常chang產chan生sheng高gao頻pin高gao壓ya的de尖jian峰feng諧xie波bo振zhen蕩dang，該gai諧xie波bo振zhen蕩dang產chan生sheng的de高gao次ci諧xie波bo，通tong過guo開kai關guan管guan與yu散san熱re器qi間jian的de分fen布bu電dian容rong傳chuan入ru內nei部bu電dian路lu或huo通tong過guo散san熱re器qi及ji變bian壓ya器qi向xiang空kong間jian輻fu射she。用yong於yu整zheng流liu及ji續xu流liu的de開kai關guan二er極ji管guan
，也ye是shi產chan生sheng高gao頻pin幹gan擾rao的de一yi個ge重zhong要yao原yuan因yin。因yin整zheng流liu及ji續xu流liu二er極ji管guan工gong作zuo在zai高gao頻pin開kai關guan狀zhuang態tai，由you於yu二er極ji管guan的de引yin線xian寄ji生sheng電dian感gan、結jie電dian容rong的de存cun在zai以yi及ji反fan向xiang恢hui複fu電dian流liu的de影ying響xiang，使shi之zhi工gong作zuo在zai很hen高gao的de電dian壓ya及ji電dian流liu變bian化hua率lv下xia，產chan生sheng高gao頻pin振zhen蕩dang。因yin整zheng流liu及ji續xu流liu二er極ji管guan一yi般ban離li電dian源yuan輸shu出chu線xian較jiao近jin
，其qi產chan生sheng的de高gao頻pin幹gan擾rao最zui容rong易yi通tong過guo直zhi流liu輸shu出chu線xian傳chuan出chu。

開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)為(wei)了(le)提(ti)高(gao)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)，均(jun)采(cai)用(yong)了(le)功(gong)率(lv)因(yin)數(shu)校(xiao)正(zheng)電(dian)路(lu)。同(tong)時(shi)，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)電(dian)路(lu)的(de)效(xiao)率(lv)及(ji)可(ke)靠(kao)性(xing)，減(jian)小(xiao)功(gong)率(lv)器(qi)件(jian)的(de)電(dian)應(ying)力(li)，大(da)量(liang)采(cai)用(yong)了(le)軟(ruan)開(kai)關(guan)技(ji)術(shu)。其(qi)中(zhong)零(ling)電(dian)壓(ya)、零電流或零電壓零電流開關技術應用最為廣泛。該技術極大地降低了開關器件所產生的電磁幹擾。但是，軟開關無損吸收電路多利用L
、C進行能量轉移
，利用二極管的單向導電性能實現能量的單向轉換
，因而，該諧振電路中的二極管成為電磁幹擾的一大幹擾源。

[page]

要解決開關電源諧波，可從以下三個方麵入手。

⑴減小幹擾源產生的幹擾信號
；

⑵切斷幹擾信號的傳播途徑
；

⑶增強受幹擾體的抗幹擾能力。

通過上述對電磁兼容性的研究和分析可知，首先要針對電源線諧波電流、電源線傳導幹擾、diancichangfusheganraodengwenti
，duishurushuchulvbodianlujinxinggaijin。tiaozhengleshuchuzhengliuerjiguandelianjiefangshihelvbodianludeweizhi，shilvbodianlugengjiejinduankou。jiadaledianyuandeshuruEMI濾波器的絕緣耐壓等級，切斷了幹擾信號的傳播途徑。

其次
，對於靜電放電，在均流端口及控製端口的小信號電路中，采用TVS管及相應的接地保護、加jia大da小xiao信xin號hao電dian路lu與yu機ji殼ke等deng的de電dian距ju離li。快kuai速su瞬shun變bian信xin號hao含han有you很hen寬kuan的de頻pin譜pu，很hen容rong易yi以yi共gong模mo的de方fang式shi傳chuan入ru控kong製zhi電dian路lu內nei，采cai用yong防fang靜jing電dian相xiang同tong的de方fang法fa並bing減jian小xiao共gong模mo電dian感gan的de分fen布bu電dian容rong、加強輸入電路的共模信號濾波即加共模電容來提高係統的抗擾性能。雷擊
、浪湧是對開關電源及其係統造成毀滅性傷害的重要因素，因此，優化交流輸入及直流輸出端口的防雷能力也是相當必要的。對1.2/50μs開路電壓及8/20μsduanludianliudezuheleijiboxing
，yinnengliangjiaoxiao
，caiyongyanghuaxinyamindianzuyuxiangyingdexishoudianluzuhefangfalaijiejue。weibaozhengxitongdeanquanyunxing，zaixitongdejiaoliujinxianhezhiliushuchumuxianshangyepeibeilegongmo
、差摸組合浪湧抑製器。

jianxiaokaiguandianyuandeneibuganrao，shixianqizishendediancijianrongxing
，tigaokaiguandianyuandewendingxingjikekaoxing，zhuyaocongshidangzengjiaxianglinxianjianhexianglinyinjiaojiandejuli，bimianchanshengchuanraohezaigaoyachuanrushixianghujianfangdian。jianxiaogaoyadadianliudianlutebieshibianyaqiyuanbianyukaiguanguan
、電源濾波電容電路所包圍的麵積；jianxiaoshuchuzhengliudianlujixuliuerjiguandianluyuzhiliulvbodianlusuobaoweidemianji，congerjianxiaolebianyaqideloudianganhelvbodiangandefenbudianrongduikaiguandianyuandeyingxiang
，gaishanlekaiguandianyuandeneibugongzuodewendingxing。juyoulianghaodewendingxinghediancijianrongxing，shiheyuzhiliuxitongyongzhiliucaozuodianyuanhuodanjidianyuanshiyong。

相關閱讀：

一種智能高頻開關電源係統的改造設計
http://m.0-fzl.cn/power-art/80019927
高頻開關電源係統中整流模塊的功能設計
http://m.0-fzl.cn/power-art/80013381
智能高頻開關電源的整流模塊設計方案
http://m.0-fzl.cn/power-art/80015402