《電子技術(shù)應(yīng)用》
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談?wù)劅o觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的可靠性
摘要: 產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)是其質(zhì)量屬性中極為重要的部分。產(chǎn)品的可靠性越高,,所需維修保養(yǎng)的費(fèi)用就越低,從而可盡量減少用戶的開支,,并保證用戶設(shè)備的正常運(yùn)行。同時(shí),,只有具有高可靠性的產(chǎn)品,,才能在市場(chǎng)上具有真正的競(jìng)爭(zhēng)力。
Abstract:
Key words :

    產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)是其質(zhì)量屬性中極為重要的部分,。產(chǎn)品的可靠性越高,,所需維修保養(yǎng)的費(fèi)用就越低,從而可盡量減少用戶的開支,,并保證用戶設(shè)備的正常運(yùn)行,。同時(shí),只有具有高可靠性的產(chǎn)品,,才能在市場(chǎng)上具有真正的競(jìng)爭(zhēng)力,。

    一、無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器產(chǎn)品可靠性的現(xiàn)狀

    在現(xiàn)代電源領(lǐng)域,,要保證電源裝置能做到精密地控制和可靠地運(yùn)行,,必須采用電力電子技術(shù),,在裝置中使用電力半導(dǎo)體器件(可控硅)。電力半導(dǎo)體器件具有效率高,、控制性能好,、體積小,、重量輕,、使用可靠等許多優(yōu)點(diǎn)。因此,,采用電力電子技術(shù)對(duì)電力穩(wěn)壓器進(jìn)行升級(jí)換代,,已是大功率電力穩(wěn)壓器的主要發(fā)展方向。

    上海潘登新電源公司于1999年起,,針對(duì)市場(chǎng)對(duì)新一代大功率穩(wěn)壓電源的需求,,投入大量研發(fā)經(jīng)費(fèi)和技術(shù)力量,結(jié)合自身十幾年電力穩(wěn)壓器生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),,對(duì)傳統(tǒng)的大功率補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器進(jìn)行升級(jí)換代改造,,終于研制成功DBW5/SBW5型系列大功率無觸點(diǎn)補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器,率先填補(bǔ)了市場(chǎng)空白,,并獲得國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局的專利授權(quán),,同時(shí)是穩(wěn)壓器行業(yè)唯一被上海市認(rèn)定為高新技術(shù)成果轉(zhuǎn)化企業(yè)。

    經(jīng)中科院技術(shù)文獻(xiàn)情報(bào)中心確認(rèn),,“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器多項(xiàng)技術(shù)屬國內(nèi)外首創(chuàng),,其整體技術(shù)達(dá)到了國際同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平。該產(chǎn)品整機(jī)無機(jī)械操作,、無碳刷接觸,、無噪聲調(diào)壓、無瞬間斷電,、三相全部分調(diào),,響應(yīng)速度極快,帶雷電浪涌防護(hù)及具備所有的保護(hù)功能,,工作穩(wěn)定可靠,,使穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)期免維護(hù)。容量已做到2000KVA,補(bǔ)償范圍可達(dá)±50%,,且效率高,、運(yùn)行可靠,系新一代綠色環(huán)保節(jié)能產(chǎn)品,,經(jīng)信息產(chǎn)業(yè)部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn),,認(rèn)定是目前國內(nèi)最先進(jìn)、容量最大的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,。

    隨著無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器逐步被市場(chǎng)和用戶認(rèn)可,,眾多穩(wěn)壓器廠家隨后也陸續(xù)推出結(jié)構(gòu)各不相同的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,。由于主電路結(jié)構(gòu)的不同,它們的性能差異往往比較大,;加之某些廠家在技術(shù)上投入不夠,,研究不深;對(duì)無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的關(guān)鍵器件——可控硅模塊的性能,、應(yīng)用也缺乏足夠的試驗(yàn)和了解,;甚至極個(gè)別廠家還存在偷工減料,在元器件的選擇上以舊充新,,以次充好的行為,。凡此種種原因,最后集中反映在產(chǎn)品的可靠性上,,造成很多廠家的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器性能極不穩(wěn)定,,使用可靠性很差,時(shí)間一長(zhǎng),,致使許多用戶形成一種誤解,,認(rèn)為目前市場(chǎng)上的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器都不可靠,都不能用,,最后都不敢買,。

    二、“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器與其它無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的比較

    為澄清廣大用戶的一些誤解,,我們將市場(chǎng)上的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器給大家作一些分析,。

    不同主電路結(jié)構(gòu)的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,主要區(qū)別在于補(bǔ)償電壓的調(diào)節(jié)方式上,,它直接關(guān)系到穩(wěn)壓器的工作可靠性,、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)壓精度,、穩(wěn)壓范圍,、最大容量、波形失真等性能指標(biāo),。

    目前市場(chǎng)上的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的主電路大致可分為以下三種類型:

    1,、自耦調(diào)壓補(bǔ)償式(上海潘登新電源公司專利技術(shù))

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    此種結(jié)構(gòu)通過控制雙向可控硅的通斷,來切換自耦變壓器的抽頭,,從而改變補(bǔ)償變壓器補(bǔ)償電壓的大小和極性,,達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

    主要優(yōu)點(diǎn)

    (1),、由于采用自耦變壓器抽頭分級(jí)調(diào)壓,,既降低了雙向可控硅的通斷電壓(由220V降至200V以下),又能抑制換檔時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流(自耦變壓器自身就是一個(gè)大功率的電抗器),,因而大大地提高了雙向可控硅的工作可靠性,。

    (2),、由于控制電路中采用了“互鎖隔離”技術(shù)(上海潘登新電源公司專利技術(shù)),徹底解決了外界干擾造成雙向可控硅誤動(dòng)作而產(chǎn)生的環(huán)流問題,,有效的避免了可控硅器件的損壞,。

    (3)、由于控制部分主要采用模擬集成電路,,因而對(duì)惡劣電網(wǎng)環(huán)境的適應(yīng)能力很強(qiáng),。

    2、自耦式

    此種結(jié)構(gòu)的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,,是通過控制雙向可控硅的通斷,,來直接改變自耦變壓器的變比,,從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的,。

    主要缺點(diǎn)

    由于可控硅直接串接在主電路中,負(fù)載電流全部從可控硅中流過,,負(fù)載電流中的瞬變,、波動(dòng)極易損壞可控硅;而長(zhǎng)期通過大電流產(chǎn)生很大熱量,,也使可控硅工作在惡劣的工況下,,性能劣化,可靠性變差,。

    另外,,采用這種結(jié)構(gòu)來做大容量的穩(wěn)壓器,可控硅容量也需選得很大,,這給可控硅余量系數(shù)的確定,、可控硅散熱設(shè)計(jì)均造成很大的困難,極易引起可靠性變差,。

    相對(duì)于自耦式,,“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)為:

    由于“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的可控硅不在負(fù)載電流的主通路,只是接在調(diào)壓回路中,,通過的電流不大,,只有負(fù)載電流的幾分之一,甚至十幾分之一,,二十幾分之一,,所以器件的余量系數(shù)可從容選擇,工作時(shí)發(fā)熱也不厲害,,可控硅能長(zhǎng)期可靠工作,;同時(shí)穩(wěn)壓器的容量也可以做得很大(目前已能生產(chǎn)的最大容量為2000KVA)。

    3,、純補(bǔ)償式

    此種結(jié)構(gòu)是通過雙向可控硅的通斷, 控制補(bǔ)償變壓器組合的投入,、退出或改變極性,,從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。

    主要缺點(diǎn)

    可控硅通過橋臂形式,,直接接在相線與零線之間(220V),,因而工作電壓高,換檔時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流大,,極易損壞可控硅,;同時(shí),這種電路在可控硅誤導(dǎo)通時(shí),,很容易造成相線與零線之間短路,,瞬間就會(huì)燒毀可控硅,故其可靠性很差,。

    相對(duì)于純補(bǔ)償式,,“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)為:

    由于“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的可控硅網(wǎng)絡(luò)位于補(bǔ)償變壓器的輸出側(cè),且又經(jīng)過自耦變壓器的降壓,,則既降低了可控硅的通斷電壓(由220V降至200V或更低),,又能抑制換檔時(shí)產(chǎn)生的浪涌電流(自耦變壓器自身就是一個(gè)大功率的電抗器),因而大大地提高了可控硅的工作可靠性和抗干擾能力,。

    三,、“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器在增強(qiáng)可靠性方面采取的措施

    為保證產(chǎn)品具有高可靠性,上海潘登新電源公司采用了一整套科學(xué)的方法,,下面僅就我們?cè)?ldquo;可靠性設(shè)計(jì)”,、“可靠性增長(zhǎng)”、“可靠性管理”等幾個(gè)主要方面采取的措施進(jìn)行介紹,。

    1,、  可靠性設(shè)計(jì)措施

    (1)、降額設(shè)計(jì)

    為降低失效率,,提高產(chǎn)品可靠性,,我們?cè)谥饕骷?shù)的選擇方面,有針對(duì)性的適當(dāng)采用了“降額設(shè)計(jì)”的方法,。如,,對(duì)可控硅模塊容量,我們已按3~5倍通態(tài)平均電流ITAV來選擇,,這相當(dāng)于在通常使用的設(shè)計(jì)余量系數(shù)的基礎(chǔ)上,,又增加了一倍。從而使影響無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)得到加強(qiáng),,大大提高了產(chǎn)品的可靠性,。

    (2)、電磁兼容設(shè)計(jì)

    為防止因穩(wěn)壓器工作現(xiàn)場(chǎng)電磁環(huán)境影響而引起的錯(cuò)誤或失效,我們采取了不少消除和減少干擾的措施,。如,,我們采用目前世界上最先進(jìn)的美國JOSLYN公司的MOV矩陣技術(shù),有效地抑制了可控硅工作期間產(chǎn)生的浪涌尖峰(我公司是美國JOSLYN公司浪涌防護(hù)產(chǎn)品在中國的總代理),。另外,,我們還加強(qiáng)了電源濾波設(shè)計(jì),提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,。

    (3),、散熱設(shè)計(jì)

    在散熱設(shè)計(jì)方面,我們經(jīng)過數(shù)年的摸索改進(jìn),,設(shè)計(jì)出一套合理的散熱措施和適用的散熱數(shù)據(jù),,有效的降低了可控硅器件及機(jī)箱內(nèi)的溫升,大大減少了因過熱引起的可控硅器件性能劣化和失效,。

    2,、 可靠性增長(zhǎng)措施

    對(duì)于無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,我們十分重視不斷改正產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造中的缺陷,,不斷提高產(chǎn)品可靠性,。從1999年第一臺(tái)產(chǎn)品出廠至今,,我們不斷跟蹤用戶的使用情況,,結(jié)合售后服務(wù)的反饋信息,不斷分析研究故障來源以及潛在的故障隱患,,及時(shí)加以改進(jìn),,并確保在修正設(shè)計(jì)時(shí)不會(huì)引進(jìn)新的故障源。

    在產(chǎn)品設(shè)計(jì)和修正設(shè)計(jì)階段,,我們做過大量的試驗(yàn),,并一直堅(jiān)持采用試驗(yàn)的方法來檢查故障源,爭(zhēng)取在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就將故障隱患予以解決,。

    3,、  可靠性管理措施

    上海潘登新電源公司嚴(yán)格按照ISO9000國際質(zhì)量認(rèn)證體系進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量管理,對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程,、使用過程中發(fā)生的故障和缺陷,,建立了一整套完整的采集、整理,、反饋,、分析、處理系統(tǒng),,從制度上對(duì)提高產(chǎn)品的可靠性提供了十分有力的保障,。

    此外,我們?cè)诳煽毓琛⒆儔浩鞯戎饕骷?、部件的選用上,,也都進(jìn)行了嚴(yán)格的質(zhì)量控制。如,,對(duì)可控硅模塊,,我們加強(qiáng)了對(duì)通態(tài)峰值電壓VTM的篩選,盡量將器件溫升控制在較低的范圍內(nèi),;對(duì)可控硅門極工藝也提出了更高的要求,。對(duì)主、副變壓器,,我們也采用了損耗小,、溫升低、效率高的環(huán)形變壓器結(jié)構(gòu),。

    通過幾年的努力,,“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的可靠性不斷得到提高,至今,,產(chǎn)品的平均無故障運(yùn)行時(shí)間已可達(dá)10萬小時(shí),。

    四、關(guān)于單片機(jī)控制的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器

    目前市場(chǎng)上的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,,很多都采用單片機(jī)來構(gòu)建控制系統(tǒng),。單片機(jī)技術(shù)固然優(yōu)點(diǎn)不少,相對(duì)比較先進(jìn),,但它也有弱點(diǎn),,即抗干擾處理比較復(fù)雜、困難,。而對(duì)于大功率電力穩(wěn)壓器,,其工作環(huán)境尤其是電磁環(huán)境往往比較惡劣,所以電路結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng),,應(yīng)力求簡(jiǎn)潔可靠,,尤其抗干擾能力要強(qiáng),才能保證一個(gè)較高的工作可靠性,。如果為追求時(shí)尚,,不分場(chǎng)合的盲目應(yīng)用單片機(jī)技術(shù),將是得不償失的,。

    因此,,我們認(rèn)為,如果對(duì)穩(wěn)壓器的主要性能指標(biāo)沒有多大的改進(jìn),,還是要慎重對(duì)待單片機(jī)技術(shù)在無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器中的應(yīng)用,。  

    五、綜述

    過去市場(chǎng)上的電力穩(wěn)壓器大多是機(jī)械碳刷型的,而使用碳刷和機(jī)械傳動(dòng),,必定會(huì)產(chǎn)生工作壽命短,、響應(yīng)速度慢、碳刷接觸面小而影響輸出電流,、碳刷磨損快需要經(jīng)常維護(hù),、更換等許多缺點(diǎn)和問題,因此,,無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,,已是大多數(shù)用戶的必然選擇。隨著生產(chǎn)廠家技術(shù),、工藝水平的不斷改進(jìn),,無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器的工作可靠性不斷提高,同時(shí)也隨著用戶對(duì)該產(chǎn)品認(rèn)識(shí)的不斷深入,,無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器一定會(huì)有一個(gè)更好的市場(chǎng)前景,。

    上海潘登新電源公司生產(chǎn)的“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于廣電,、通信,、電力、石油化工,、數(shù)控機(jī)床,、印刷設(shè)備、各類制造業(yè)設(shè)備,、醫(yī)療設(shè)備等各行各業(yè),。尤其是大容量的無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,我們更是遙遙領(lǐng)先于同行,。 2002年,我們率先制造出全國第一臺(tái)1200KVA無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,,并通過了信息產(chǎn)業(yè)部的檢驗(yàn),,在通信行業(yè)成功應(yīng)用;近幾年,,又陸續(xù)生產(chǎn)出1400KVA,、1600KVA、2000KVA無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器,,在電力行業(yè),、印刷行業(yè)、煙草行業(yè)成功應(yīng)用,。這一系列“全國第一”的記錄一直保持到現(xiàn)在,,且至今無人能破!可以自豪地說:我們的專利產(chǎn)品一直被人模仿,我們的無觸點(diǎn)技術(shù)從未被人超越,!

    目前,,“潘登”無觸點(diǎn)穩(wěn)壓器已遠(yuǎn)銷土耳其、印度,、朝鮮,、東南亞各國,在廣大國內(nèi)外用戶中建立起了良好的信譽(yù),,其很高的工作可靠性也獲得了大家的一致好評(píng),!<

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