电网:交流与直流

电器工程 力量 电源 电力工程
2022-02-03 08:13:21

我们知道,由于历史原因,我们现在的墙壁上现在有 50/60Hz - 早在 100 年前,没有办法提高/降低直流电压。

这些天我们只是因为这个而遇到问题 - 每一个出售的设备都必须有每 1W 功率约 1uF 的上限,然后它的 PSU 才能在我们通过 0 时有足够的功率。(这个问题在三相电源中不存在,但是它主要在工业应用中可用,只有AFAIK)+电容必须具有更高的额定电压才能承受正弦峰值+所有这些PFC混乱。

如果我们要设计现代电网,我们会跳过交流电,而到处都有直流电,这样说对吗?据我所知,它将显着提高可靠性并降低许多设备的成本。

4个回答

英特尔研究院的 Guy Allee 去年写过关于这个话题的文章——DC——一个时代已经过去又过去的想法?-- 支持 380VDC 电网,具有以下要点:

  • 与高效 415VAC 相比,节能 7%;28% 与电流典型值 208VAC
  • 减少 15% 的资本成本
  • PSU 组件减少 15%
  • 节省 33% 的数据中心空间
  • 可靠性提高 200%,如果直接连接电池总线,可靠性提高到 1000%
  • 消除谐波并固有地不受其他交流电能质量问题的影响
  • 与替代能源发电的自然亲和力(光伏和风能内部约为 400Vdc,当您被迫转换为交流电时,您实际上会损失能量和效率)

他在评论中补充道:

我们特意选择了 380Vdc,因为您希望获得尽可能高的电压以提高效率。同时,该标准仅针对低电压应用 (<600V)。我们本来会更高,但在 400Vdc 和 420Vdc 存在结构成本障碍。在 380Vdc 时,我们保持与 AC 使用的相同体积部件额定值,并获得搭载当前大部分 AC 电源组件体积的体积成本优势。我相信您也能体会到 +/-340Vdc 对人身安全设备的显着成本增加,这就是该标准允许具有成本效益的 +/-190Vdc 配电的原因。因此,我们拥有最高效率和成本效益的标准。并与光伏、风能、电动汽车、照明等行业紧密相连,

他还提到了在建筑物(例如数据中心)内混合分布交流和直流的想法。有关该倡议的更多信息,请参阅 EMerge 联盟网站:http ://www.emergealliance.org 。

安全。通过墙壁插座安装 HVDC 并不明智。不先将其关闭就拔下大电流设备会拉出巨大的电弧

简短的回答:

不。

长答案:

交流电用于远距离配电的优势在于使用变压器很容易改变电压。将直流电从一种电压转换为另一种电压需要大型旋转式转换器或电动发电机组,这很困难、昂贵、效率低且需要维护,而使用交流电则可以使用没有移动部件的简单高效变压器来改变电压并且需要很少的维护。

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潮流之战

也许你是对的。过去,AC 曾经比 DC 拥有巨大的优势。但随着 DC-DC 转换器成本的下降,AC 的相对优势已经下降,在某些情况下甚至超过了。如果我们今天设计一个新的电力传输系统,无处不在的直流电可能会降低系统总成本。

对于等效的功率和电流水平和可靠性,DC 要求断路器和保险丝和避雷器的部件稍强一些;但是交流电需要稍微昂贵的传输线和更好的发电机协调以避免级联故障。

尽管(由于历史原因)交流设备比直流设备具有大规模生产的规模经济优势,但许多近期长距离输电系统的设计人员显然已经决定使用高压直流(通常为 200,000 VDC)具有较低的净系统成本比使用 AC。

尽管(由于历史原因)许多飞机和航天飞机使用 400 Hz 120 VAC,但国际空间站的早期计划要求它使用 20,000 Hz 440 VAC 配电电源(!),直到项目优先级改变并且工程师切换至 120 VDC 电源。穆昆德 R. 帕特尔p. 543)

Google 的人员 ( a , b ) 向台式机和服务器制造商建议,如果我们改用“仅 12V 电源”将交流电源转换为 12 VDC,那么净成本可能会降低,然后计算机主板只需要 12 VDC ,它会逐步降低到所需的任何电压集合(如大多数笔记本电脑),而不是当前的 ATX 电源配置,该配置具有厚厚的电线束和各种电压。

Lee Felsenstein 和 Douglas Adams 更进一步,要求有人开发标准的 12 VDC 配电系统。( c , d )