变频器中间直流总线供电的开关电源

　　工控摘要：带有360-900V直流输入、可以直接由变频器中间直流总线供电，这样的电源听起来非常令人心动。但是这样的电源却有着特别的设计要求。
　　
　　用于控制系统和其它应用的电源传统上都是直接由单相或三相电网供电的。然而，由于越来越多的变频器以及伺服电机放大器的应用，新的供电可能出现了：由变频器的中间直流总线供电。这种供电的优点在于，可以利用运转的电机中储存的、“免费”的动能来为控制系统供电。如果这种可能成为现实，将大大提高电源相对电网波动的稳健性，而不必使用需要经常性维护的蓄电池缓冲系统。
　　　　为了理解这种应用，可以以吊车为例：当吊车刚刚向上吊起货物时，如果供电电网突然中断，会发生什么呢?通常，控制系统必须备有蓄电池缓冲，从而使被吊起的货物能够被安全地降下来。而如果控制系统由中间直流总线供电，则吊车的电机在货物被降下时会起到发电机的作用，保持住中间直流总线以及控制系统上的电压。通过这种对执行器和控制系统的强制同步，可以使系统设计更加简单和安全。
　　
　　那么，电源必须满足哪些要求，才能适合由中间直流总线供电的应用呢?有人可能会说，没有什么要求，因为从基本原理推断，开关电源总是在内部对交流电整流，所以开关电源可以由交流和直流供电。而且，很多开关电源的产品说明中也会明确指出一定的直流输入范围，如450…750Vdc等。那么，为什么在实际中用普通开关电源直接连接到中间直流总线上会出现问题呢?
　　
　　其中一个原因在于，中间直流总线上的电压常常是带有几百伏对地幅值的高频交流电压,即所谓“共模噪声”。标识“直流电压”实际上指的只是正负极间的电压，而不是对地的，因为整个中间直流总线以相同的节奏对地来变动。这种效应是因为变频器中的快速开关（IGBT）通过电机和其它的电容以高频周期性地将正负极与地相连。
　　
　　变频器虽然自带有滤波器，但是它只对外工作，也就是面向输入电网;而对内，即面向中间直流总线，它不起作用。而且因为这是变频器内部，也没有明确的电磁兼容标准要求。而针对电源的电磁兼容标准也不覆盖这一应用，因为普通电源输入端上不会长期有600V，几千Hz频率范围的的干扰，这种干扰超过了普通电源所要求的输入可靠值的几十倍。因此对中间直流总线供电的电源的要求*不同于普通的电源。