供电高峰负荷--多长时间多少负荷?

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选择电源不仅仅是确保额定输出功率大于预期负载就可以 “称心如意”。预期负载只是问题的一部分。大多数应用都有一个典型负载、一个最大负载,以及超出典型负载和最大负载的短暂峰值负载。为了适应这种情况,电源可以在有限的时间内提供超过其最大额定值的峰值负载。电源效率至关重要,因为它可以减少能耗,并通过最大限度地减少浪费和发热来提高整体性能。

电源环境

无论是AC/DC还是DC/DC电源,都要应对可能影响功率输出能力的若干条件,包括环境温度、湿度、输入峰值和输出峰值。电源的有效能源管理至关重要,强调了节能的重要性。在最大额定工作条件下,电源必须立即提供额定功率,并在额定占空比允许的时间内持续提供额定功率。

监控电源的运行对于确保安全温度、保持性能和可靠性至关重要。然而,大多数负载的工作电流并不稳定。电机的机械负载、反向电磁场、浪涌电流和启动负载峰值都会导致负载变化。暖通空调系统对能源消耗和基本负荷需求有重大影响,因此需要进行高效升级和改造。

考虑高峰负荷

大多数电源可提供高于额定最大值的调节电流,尤其是在用电高峰的高需求时段。但是,元件会开始过热,最终可能出现热故障。因此,除了额定连续负载外,电源通常还会声明峰值负载规格。通过运行调整来管理峰值负荷对于维持服务和控制成本至关重要。在考虑峰值负载时,还有两个关键因素:峰值负载的最长持续时间和峰值之间的冷却时间。
峰值负载停留时间和周期时间图
图 1. RECOM RACPRO1-T480 系列 DIN 导轨式电源的峰值负载停留时间和循环时间图。
在设计电源时,工程师会考虑预期的工作条件,并设计出余量,即超出额定功率输出的多余容量,以适应峰值负载。裕度在短时间内可用,以适应短暂的负荷峰值。峰值需求会影响分时定价和负荷管理策略,激励消费者改变用电习惯。由于要向用户收取高峰需求费,这可能会产生财务影响。电源在高峰功率应用中的性能对于减少这些时期的电网压力至关重要。

有了合适的峰值负载能力,体积更小、价格更低的电源装置也能在整个安装过程中提供可靠的服务。图 1 显示了 RACPRO1-T480 系列 AC/DC DIN 导轨式电源的峰值负载能力(也称为 “提升功率”)。产品数据表的图表显示了两种不同的峰值负载能力。

首先,电源可在长达 20 毫秒的时间内提供 250% 的额定输出功率峰值。图表提醒,超过 150%(紫色编码)可能会导致保险丝轻易跳闸。高达电源最大额定负载 150% 的峰值脉冲在长达 7.5 秒的时间内都是可靠的。

对图表的进一步研究表明,在最大持续时间的峰值负载之后,负载必须在 52.5 秒内降至 100%或更低。峰值负载只能每 60 秒出现一次,在负载为 250% 时持续时间不能超过 20 毫秒,在负载为 150% 时持续时间不能超过 7.5 秒。250% 时的占空比为 0.03%,150% 时的占空比为 12.5%。

多个峰值负载

某些应用会产生多个峰值负载。例如,输送机电机可能在稳定负载下运行,但在应对偶尔出现的大负载时会达到峰值。电池通过在低需求时段储存电力,并在需要时提供电力,在这些高峰需求时段发挥着稳定电网的重要作用。

在选择多峰值供电时,占空比(峰值之间的时间间隔)与峰值负荷值同样重要。在这种情况下,车辆到电网(V2G)技术也非常重要,因为它可以让电动汽车发挥分布式储能的作用,从而加强峰值负荷管理和电网稳定性。平均功率的概念也与此相关;许多情况下所需的平均功率通常比峰值需求低得多。这样就可以在不影响可靠性的前提下,指定更小、更具成本效益的电源。

总结

额定负载是指电源在环境限制范围内不间断运行时所能提供的最大功率。峰值负载是指在不损坏电源或危及其使用寿命的情况下,电源所能提供的最大功率。它可能是最大连续负载的两到三倍。峰值负载取决于峰值的最长持续时间和占空比。峰值负载来自启动时的浪涌电流、电机启动电流峰值以及电源负载中可能出现的超出稳态电流的非常规情况。电源设计旨在处理负载峰值,从而使较小的电源装置也能提供长期可靠的服务。 系统设计人员不仅要将设备的持续负载与电源相匹配,还要将峰值负载、峰值负载持续时间和峰值之间的时间相匹配。这可能需要花费更多的时间查阅供电和负载设备数据表,但这些信息对于设备的使用寿命和可靠性至关重要。高能效设备在管理能源消耗和减少峰值负载需求方面发挥着重要作用。
应用
  系列
1 AC/DC, 480 W, Single Output, DIN-Rail RACPRO1-T480 Series
重点
  • 纤薄设计(宽度仅为 52 mm),配备 25°直插式连接器
  • 免工具快速安装和拆卸
  • 功率因数校正 (PFC) > 0.9,主动浪涌电流限制
  • 直流输入范围:430 V 至 815 V/850 V,10 秒