电压暂降是电力系统内不可避免的短时扰动现象,是影响最大的一类电能质量问题[1]。开关电源遭受电压暂降时其输出电压会发生降低,严重时将使其无法保障用电设备的可靠运行。为此,进行电压暂降对开关电源的影响分析具有重要的意义。
文献[2]基于仿真分析发现开关电源电压暂降耐受能力受直流侧电容和负载容量大小影响明显。
文献[3]仿真分析了含有两级功率因数校正电路的开关电源,证明了开关电源的“负载越高,输出电压越低”。与对电压暂降敏感的可调速驱动器(Adjustable Speed Drivers, ASD)[4–5]、交流接触器(AC-contactor, ACC)[6–7]、PC机[8]等设备的电压耐受能力需要进行详细地测试并获取相应的电压耐受曲线一样,获取开关电源电压耐受特性同样也需要进行试验研究。其中,文献[9]选取国内外知名品牌开关电源试品,通过分析大量试验数据,提取开关电源电压暂降敏感度曲线,考察负载容量对开关电源电压暂降敏感度曲线的影响。文献[10]提出了基于测试数据的设备群电压暂降抗扰度不确定性分析方法,分析了开关电源的电压暂降抗扰能力及其不确定性。
与电压暂降相比,谐波问题在我国很多地区长期以来一直较为突出,随着电力电子技术广泛应用,大量的逆变器接口分布式发电与电力电子用电设备接入配电网,谐波污染可能日益严重[11]。为保证谐波环境下开关电源的正常工作,2020年中国电源学会颁布实施的《开关电源交流电压畸变抗扰度技术规范》(T/CPSS 1007—2020)团体标准[12],对开关电源分别确定了一系列不同电压暂降与谐波畸变情况下的试验方案,以检验开关电源性能。谐波为稳态电能质量问题,在不同的用电环境下包括在电压暂降发生时均一定程度存在,因此,在对开关电源在内的敏感设备进行电压暂降耐受特性测试时也应该考虑。
目前有关谐波与开关电源研究的文献主要是开关电源产生的谐波问题以及谐波累积效应对开关电源元件的影响。文献[13]设计一种快速响应TLCL滤波器有效地抑制开关电源特定次谐波。文献[14]进行电压暂降叠加谐波对开关电源输出特性影响分析,但未从机理角度进行完整的解释分析,且未考虑电压暂降叠加不同相位的谐波情况对开关电源输出特性的影响,相关分析结果不能全面地反映电压暂降叠加谐波对开关电源输出特性的实际影响。因此,分析电压暂降叠加不同相位谐波的输入条件下开关电源的工作特性十分必要。
本文针对上述问题进行了研究。相关研究结果可为目前主流开关电源电压暂降耐受特性及其受谐波影响特性的分析与评估等提供依据。