极端气候环境下的电源应用———PULS普尔世电源应用在南极科学考

                  图1: 冰雪覆盖的南极(图片来源于新华网)
    南极，被气象学家们称为“炮制各种天气的厨房”：今天在南极测量到的某些气压异常可能就会引起两个月后中国南方的一场大范围降雨。事实上，在南极进行的气象学测量对全球气候变化分析以及局部气象预测、灾害预测等都提供了重要的参考数据。但是，南极恶劣的自然环境对气象测量设备的稳定性、可靠性提出了严峻的挑战。从规划至建设历时10年、耗资近3900万欧元、于2009年2月20日投入使用的南极科学考察站Neumayer Station III的设计者们战胜了这些挑战，设计出了体积小巧、运行可靠的新型气象测量箱，其中就选用了PULS普尔世的精品Q系列电源产品。
        早在1981年，Alfred Wegener研究院就在南极设计建造了科学考察站Neumayer Station I，从事持续的气象物理学研究。在积累了丰富的建设和运行经验的基础上，该研究院从1999年开始着手设计建造最新的考察站Neumayer Station III，目标设计寿命为25-30年，要求能源消耗量更低、运行更可靠、测量项目更多。其中，原来笨重庞大的气象测量设备柜，将由小巧的新型测量箱来代替。
    新型气象测量箱放置在室外，常年处于0°C以下直至约-50°C的低温环境中，箱内与箱外的绝热仅靠约15mm厚的隔热层。箱内集成了多种数据处理、通讯设备和附属装置，以及能输出稳定的12V、24V、48V的PULS普尔世电源系统，为上述设备和箱外的传感器提供稳定的直流电压。测量箱的AC交流电通过埋在雪地里的长达300米的传输线从考察站的电网中引入，光照传感器、风向传感器等则通过数据线将测量数据导入测量箱中。测量箱的结构如图2所示。
  图2: 气象测量箱中的PULS普尔世电源应用示意图

  在该应用中选择PULS普尔世的精品Q系列产品的主要原因有3点：
         1 真正可以长期工作在0°C以下低温环境：
    普通的开关电源在0°C以下环境中可能出现起动困难，部分元器件如端子等可能会出现裂缝或功能失常，从而导致进一步的故障。PULS普尔世的精品Q系列产品选用高可靠性的元器件，并集成了特殊的电子电路保证无障碍的起动。如图3所示，PULS普尔世电源的允许工作环境温度为-25°C到70°C，其所有性能指标在这一温度范围内都能得到保证。
  
  图3: 精品Q系列24V/10A产品QS10.241的允许工作环境温度曲线
  2  输出直流电压稳定，纹波和噪声低，抗干扰能力强：
    传感器、带有半导体数字集成电路的数据处理设备或通讯设备对直流电压的稳定性要求较高，如果电压不稳定，可能会造成数据丢失、功能失常或者使用寿命减少。普尔世电源产品的输出电压非常稳健，12V/24V输出电压的纹波小于50mV，48V输出电压的纹波也要小于100mV；在输入电压波动、负载波动以及温度变化等影响下仍能保持稳定输出。
          3  体积小巧(DIN导轨上的宽度只有60mm)，同功率级别产品具有相同外形，有不同种输出电压(12V/24V/30V/48V)可以选择，便于安装、布线和接线。

             图4: PULS普尔世精品Q系列24V/10A产品QS10.241
     从2009年2月20日开始，PULS普尔世电源就一直与Neumayer Station III一起投入正常工作。关于Neumayer Station III的实时网络视频及更多相关信息请参见http://www.awi.de/NM_WebCam/ 。