基于能量循环的电源节能方案

换器的输出电流，采用电流传感器检测电能转换器的输出电流，同时反馈部分采用反馈电压与输出控制电流之间成反比系数关系即Uf∝K/Io，为便于分析，设电源电压Ui为稳定值。当输出电流较小时，通过调节反馈电压，使其变大，则反馈电压与输入的电压差△U=Uf-Ui变大,相应的由反馈电压流向输入电压的电流加大，造成相应的反馈功率加大；当输出电流较大时，通过调节反馈电压，使Uf变小，则反馈电压与输入的电压差△U变小，相应的由反馈电压流向输入电压的电流减小，造成循环的功率减小；整个过程维持负反馈控制，最终达到动态平衡，维持设定的额定功率。

反馈设计

从以上能量反馈系统工作分析可知，能量反馈部分为系统稳定工作提供必要的保证，能量反馈部分组成可由图5所示，主要包括：输入部分、功率转换部分、输出部分、采样、基准、比较器和控制器七个组成部分。

图5能量反馈组成框图

a)输入部分是对输入电能必要的滤波处理同时为控制器部分电路提供辅助工作电源；

b)功率转换部分作用主要是在控制器的控制下，将输入电能转换为需要的电能；

c)输出滤波部分主要作用是对功率转换部分输出电能进行必要的滤波；

d)采样部分主要是对输出电能采样提供与输出呈线性关系的采样信号；

e)基准部分提供与采用比较的稳定参考值；

f)比较器将采样信号与基准信号比较，产生两者的误差信号；

　　g)控制器部分作用是根据比较器提供的误差信号，给出对功率转换部分的控制信号。

对于功率转换部分的电路拓扑可根据功率大小以及转换电压，选定如buck型或boost型以及由此引申的各种电路形式。控制器可选用专门的控制芯片或通用的处理芯片实现上述要求的控制。

试验过程与结果

根据上述反馈部分的设计要求，采用一种转换电压从48V到200V功率为180W的直流变换器为需要例行老化的转换器1，用于能量反馈的转换器2电路主要包括两大主要部分：分为功率转换部分和控制器部分。在功率转换部分的采用推挽转换方式电路和全桥整流电路。控制器采用UNITRODE公司的固定频率，电流模式的PWM控制芯片3846，其内部电路图由振荡器、误差放大器、基准源、锁存器、图腾输出等组成。其主要特点是：逐周波电流限制、支持缓启动、差分电流检测放大、高达500的工作频率、500的峰值图腾输出以及欠压锁定等功能,比较便于外围功能设定。按照上述的系统设计，依据例行老化。

图6试验结果对比图

转换器1的输出功率，测试系统相应的消耗功率，同时对比没有电能反馈模式下的消耗功率，所得的对比结果如图6所示，由图可知，在通常工作模式情况下，消耗功率大于输出功率，同时随着输出功率增大迅速上升；对于有能量反馈的模式，系统消耗功率小于工作循环功率，在输出功率为100W前，曲线的增长率较大，在输出功率大于100W后，曲线增长率较小且有一定的收敛趋势。

结果分析：在通常工作模式情况下，曲线的波动是由于电能转换器的转换效率影响造成的，由前面原理分析可知消耗功率为Pi=Po+Pw,如果转换效率为，则Pi=Po/η，转换效率η通常随着输出功率的变化有一定的波动，所以曲线的波动符合理论分析；在有反馈的工作模式情况下，由前面原理分析部分得系统的消耗功率为Pi=Pw+Pwf，分别设转换器1的转换效率为η1，反馈部分的转换效率为η2，则系统的消耗功率为：

由于η1和η2随着功率的加大都会有所提高，所以系数1/η1-η2会有一定的收敛，相应的功率消耗有一定的收敛符合理论分析。

基于能量循环的老化节能实现方法具有明显的节能效果，能大幅度降低电源老化过程的电能消耗，从本质上解决电源老化设备大能耗问题。有利于降低生产企业的生产成本，提高企业生产现代化水平，为国家节能降耗做出贡献。