电网：交流与直流

我们知道，由于主要的历史原因，我们现在的墙壁上有50 / 60Hz的频率-早在100年前，还没有办法放大/缩小直流电压。

这些天来，我们正面临着这样的问题-售出的每台设备都必须在功率达到0时，PSU才具有足够的功率，每1W功率必须具有〜1uF的电容。（这个问题在三相功率中不存在，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+所有这些PFC混乱。

正确地说，如果我们要设计现代电网，我们将跳过交流电，而到处都是直流电？据我所知，它将大大提高可靠性并降低许多现有设备的成本。

英特尔研究院的盖伊·艾利（Guy Allee）去年就谈到了这个话题。-支持380VDC电网，具有以下要点：

• 与高效415VAC相比节省了7％的能源; 28％vs当前典型值208VAC
• 资本成本减少15％
• 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源质量问题的影响
• 对替代能源产生的自然亲和力（光伏和风力内部为〜400Vdc，当您被迫转换为交流电时，实际上会失去能量和效率）

他在评论中补充说：

我们特意选择380Vdc，因为您希望获得尽可能高的电压以提高效率。同时，该标准仅针对低压应用（<600V）。我们本来可以更高，但是在400Vdc和420Vdc时存在结构性成本障碍。在380Vdc时，我们保持与AC使用相同的体积零件额定值，并在当前的大部分AC电源组件体积上获得搭载的体积成本收益。我相信您也可以理解+/- 340Vdc在人身安全设备上的巨大成本增加因素，这就是为什么该标准允许具有成本效益的+/- 190Vdc分配的原因。因此，我们拥有最高的效率和具有成本效益的标准。加上光伏，风能，电动汽车和照明等其他行业之间的紧密联系，

他还提到了建筑物（例如数据中心）中交流和直流混合分配的想法。有关该计划的更多信息，请参见EMerge Alliance网站：http ://www.emergealliance.org 。

安全。通过壁装电源插座进行高压直流电是不明智的。在不先关闭大电流设备的情况下拔出电源插头会拉大电弧

简短答案：

没有。

长答案：

AC在一定距离内分配功率的优势是由于使用变压器可以轻松改变电压。将直流电从一种电压转换为另一种电压需要大型旋转式旋转转换器或电动发电机组，这很困难，昂贵，效率低下且需要维护，而使用交流电时，可以使用简单而有效的，没有活动部件的变压器来改变电压并且需要很少的维护。

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也许你是对的。在过去，交流曾经比直流具有巨大的优势。但是，随着DC-DC转换器成本的下降，AC的相对优势已经下降，并且在某些情况下会越过。如果今天我们要设计一种新的动力传输系统，那么到处的直流电都可以降低系统总成本。

为了获得同等的功率和电流水平以及可靠性，DC要求断路器，保险丝和避雷器的零件稍微坚固一些。但是交流电需要稍微昂贵一些的传输线，并且需要更好地协调发电机，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，但许多最近的长距离输电系统的设计者显然已经决定，使用高压直流电（通常为200,000 VDC）净系统成本高于使用AC。

尽管（出于历史原因）许多飞机和航天飞机都使用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分配功率（！），直到程序优先级发生变化并且工程师转换为止达到120 VDC电源。（Mukund R.Patel第543页）

Google（a，b）的人曾向台式机和服务器制造商建议，如果我们切换到“仅12V电源”将交流主电源转换为12 VDC，那么计算机主板仅需要12 VDC，则净成本可能会下降。 ，它降级到所需的任何电压收集（就像大多数笔记本电脑一样），而不是当前的ATX电源配置，该配置的电线束很粗，各种各样的电压。

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

我还要补充一点，为什么我认为我们不能跳过AC。较长的轨道，尤其是电缆，最好在DC中完成（因为电感/电容在较长距离下的处理成本很高）。

重要的是，HVDC线路是点对点的。网格状DC网格是另外一回事。如果在电网的任何点发生错误，例如，一棵树落在线路上，整个网状网将关闭（电压下降到接近零，并且转换器必须关闭）。
在交流电中，阻抗主要受电感影响，因此，与直流电相比，我们的阻抗更大得多，在直流中阻抗很小。如果一棵树掉入交流线，则该点的波动为零。但是高误差电流和高阻抗会产生很大的电压。因此，只要这条线熄灭，其他线（如果不是很近）就具有（几乎）正常电压。在直流中，阻抗非常小，因此整个网状网格中的波动降至接近零，不仅是一条线路，而且整个网络都在下降。您还应该知道，交流发电量与消耗之间的平衡是通过频率来实现的。在直流中，通过电压来完成。显而易见，电压这么大的问题根本不好。
如果有人想通过低电压在该网上运输任何重要的电力，或者想使波动更高，那么就需要非常大的电流，其电流太大，以至于线路会融化。因此，转换器将关闭（停电），并等待直到线路修复并准备就绪。

简短的答案：不太快更长的时间：固态转换器非常好。远程传输具有很多优点。短途运输仍可能受益于变压器。

额外信息：世界上有一些直流电源线。以伊泰普的高压直流输电线路为例，它仍然是世界上最重要的高压直流输电设施之一。这是一条6300兆瓦的线路，全长780公里。