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談談無觸點穩(wěn)壓器的可靠性
摘要: 產品的可靠性指標是其質量屬性中極為重要的部分。產品的可靠性越高,,所需維修保養(yǎng)的費用就越低,,從而可盡量減少用戶的開支,并保證用戶設備的正常運行,。同時,,只有具有高可靠性的產品,才能在市場上具有真正的競爭力,。
Abstract:
Key words :

    產品的可靠性指標是其質量屬性中極為重要的部分,。產品的可靠性越高,所需維修保養(yǎng)的費用就越低,,從而可盡量減少用戶的開支,,并保證用戶設備的正常運行。同時,,只有具有高可靠性的產品,,才能在市場上具有真正的競爭力。

    一,、無觸點穩(wěn)壓器產品可靠性的現(xiàn)狀

    在現(xiàn)代電源領域,,要保證電源裝置能做到精密地控制和可靠地運行,,必須采用電力電子技術,在裝置中使用電力半導體器件(可控硅),。電力半導體器件具有效率高,、控制性能好、體積小,、重量輕,、使用可靠等許多優(yōu)點。因此,,采用電力電子技術對電力穩(wěn)壓器進行升級換代,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,,針對市場對新一代大功率穩(wěn)壓電源的需求,投入大量研發(fā)經費和技術力量,,結合自身十幾年電力穩(wěn)壓器生產經驗,,對傳統(tǒng)的大功率補償式電力穩(wěn)壓器進行升級換代改造,終于研制成功DBW5/SBW5型系列大功率無觸點補償式電力穩(wěn)壓器,,率先填補了市場空白,,并獲得國家知識產權局的專利授權,同時是穩(wěn)壓器行業(yè)唯一被上海市認定為高新技術成果轉化企業(yè),。

    經中科院技術文獻情報中心確認,,“潘登”無觸點穩(wěn)壓器多項技術屬國內外首創(chuàng),其整體技術達到了國際同類產品的先進水平,。該產品整機無機械操作,、無碳刷接觸、無噪聲調壓,、無瞬間斷電,、三相全部分調,響應速度極快,,帶雷電浪涌防護及具備所有的保護功能,,工作穩(wěn)定可靠,使穩(wěn)壓器實現(xiàn)了長期免維護,。容量已做到2000KVA,補償范圍可達±50%,,且效率高、運行可靠,,系新一代綠色環(huán)保節(jié)能產品,,經信息產業(yè)部產品質量監(jiān)督檢驗中心對該產品進行檢驗,認定是目前國內最先進,、容量最大的無觸點穩(wěn)壓器,。

    隨著無觸點穩(wěn)壓器逐步被市場和用戶認可,眾多穩(wěn)壓器廠家隨后也陸續(xù)推出結構各不相同的無觸點穩(wěn)壓器。由于主電路結構的不同,,它們的性能差異往往比較大,;加之某些廠家在技術上投入不夠,研究不深,;對無觸點穩(wěn)壓器的關鍵器件——可控硅模塊的性能,、應用也缺乏足夠的試驗和了解;甚至極個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,,最后集中反映在產品的可靠性上,,造成很多廠家的無觸點穩(wěn)壓器性能極不穩(wěn)定,使用可靠性很差,,時間一長,,致使許多用戶形成一種誤解,認為目前市場上的無觸點穩(wěn)壓器都不可靠,,都不能用,,最后都不敢買。

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

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

    不同主電路結構的無觸點穩(wěn)壓器,,主要區(qū)別在于補償電壓的調節(jié)方式上,,它直接關系到穩(wěn)壓器的工作可靠性、動態(tài)響應,、穩(wěn)壓精度,、穩(wěn)壓范圍、最大容量,、波形失真等性能指標,。

    目前市場上的無觸點穩(wěn)壓器的主電路大致可分為以下三種類型:

    1、自耦調壓補償式(上海潘登新電源公司專利技術)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

    主要優(yōu)點

    (1),、由于采用自耦變壓器抽頭分級調壓,既降低了雙向可控硅的通斷電壓(由220V降至200V以下),,又能抑制換檔時產生的浪涌電流(自耦變壓器自身就是一個大功率的電抗器),,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(上海潘登新電源公司專利技術),,徹底解決了外界干擾造成雙向可控硅誤動作而產生的環(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,,因而對惡劣電網(wǎng)環(huán)境的適應能力很強。

    2,、自耦式

    此種結構的無觸點穩(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,,從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的,。

    主要缺點

    由于可控硅直接串接在主電路中,負載電流全部從可控硅中流過,,負載電流中的瞬變、波動極易損壞可控硅,;而長期通過大電流產生很大熱量,,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,采用這種結構來做大容量的穩(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、可控硅散熱設計均造成很大的困難,,極易引起可靠性變差,。

    相對于自耦式,“潘登”無觸點穩(wěn)壓器的優(yōu)點為:

    由于“潘登”無觸點穩(wěn)壓器的可控硅不在負載電流的主通路,,只是接在調壓回路中,,通過的電流不大,只有負載電流的幾分之一,,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,,工作時發(fā)熱也不厲害,,可控硅能長期可靠工作;同時穩(wěn)壓器的容量也可以做得很大(目前已能生產的最大容量為2000KVA),。

    3,、純補償式

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

    主要缺點

    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,,換檔時產生的浪涌電流大,,極易損壞可控硅;同時,,這種電路在可控硅誤導通時,,很容易造成相線與零線之間短路,瞬間就會燒毀可控硅,,故其可靠性很差,。

    相對于純補償式,“潘登”無觸點穩(wěn)壓器的優(yōu)點為:

    由于“潘登”無觸點穩(wěn)壓器的可控硅網(wǎng)絡位于補償變壓器的輸出側,,且又經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),又能抑制換檔時產生的浪涌電流(自耦變壓器自身就是一個大功率的電抗器),,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”無觸點穩(wěn)壓器在增強可靠性方面采取的措施

    為保證產品具有高可靠性,,上海潘登新電源公司采用了一整套科學的方法,,下面僅就我們在“可靠性設計”、“可靠性增長”,、“可靠性管理”等幾個主要方面采取的措施進行介紹,。

    1、  可靠性設計措施

    (1),、降額設計

    為降低失效率,,提高產品可靠性,我們在主要元器件參數(shù)的選擇方面,,有針對性的適當采用了“降額設計”的方法,。如,對可控硅模塊容量,,我們已按3~5倍通態(tài)平均電流ITAV來選擇,,這相當于在通常使用的設計余量系數(shù)的基礎上,又增加了一倍,。從而使影響無觸點穩(wěn)壓器可靠性的關鍵環(huán)節(jié)得到加強,,大大提高了產品的可靠性。

    (2),、電磁兼容設計

    為防止因穩(wěn)壓器工作現(xiàn)場電磁環(huán)境影響而引起的錯誤或失效,,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的美國JOSLYN公司的MOV矩陣技術,,有效地抑制了可控硅工作期間產生的浪涌尖峰(我公司是美國JOSLYN公司浪涌防護產品在中國的總代理),。另外,我們還加強了電源濾波設計,,提高了系統(tǒng)的抗干擾能力,。

    (3)、散熱設計

    在散熱設計方面,,我們經過數(shù)年的摸索改進,,設計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箱內的溫升,,大大減少了因過熱引起的可控硅器件性能劣化和失效,。

    2、 可靠性增長措施

    對于無觸點穩(wěn)壓器,,我們十分重視不斷改正產品設計和制造中的缺陷,,不斷提高產品可靠性。從1999年第一臺產品出廠至今,,我們不斷跟蹤用戶的使用情況,,結合售后服務的反饋信息,不斷分析研究故障來源以及潛在的故障隱患,,及時加以改進,,并確保在修正設計時不會引進新的故障源,。

    在產品設計和修正設計階段,,我們做過大量的試驗,并一直堅持采用試驗的方法來檢查故障源,,爭取在產品設計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格按照ISO9000國際質量認證體系進行產品質量管理,,對產品生產過程,、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),,從制度上對提高產品的可靠性提供了十分有力的保障。

    此外,,我們在可控硅,、變壓器等主要器件,、部件的選用上,也都進行了嚴格的質量控制,。如,,對可控硅模塊,我們加強了對通態(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,;對可控硅門極工藝也提出了更高的要求。對主,、副變壓器,,我們也采用了損耗小、溫升低,、效率高的環(huán)形變壓器結構,。

    通過幾年的努力,“潘登”無觸點穩(wěn)壓器的可靠性不斷得到提高,,至今,,產品的平均無故障運行時間已可達10萬小時。

    四,、關于單片機控制的無觸點穩(wěn)壓器

    目前市場上的無觸點穩(wěn)壓器,,很多都采用單片機來構建控制系統(tǒng)。單片機技術固然優(yōu)點不少,,相對比較先進,,但它也有弱點,即抗干擾處理比較復雜,、困難,。而對于大功率電力穩(wěn)壓器,其工作環(huán)境尤其是電磁環(huán)境往往比較惡劣,,所以電路結構和控制系統(tǒng),,應力求簡潔可靠,尤其抗干擾能力要強,,才能保證一個較高的工作可靠性,。如果為追求時尚,不分場合的盲目應用單片機技術,,將是得不償失的,。

    因此,我們認為,,如果對穩(wěn)壓器的主要性能指標沒有多大的改進,,還是要慎重對待單片機技術在無觸點穩(wěn)壓器中的應用。  

    五,、綜述

    過去市場上的電力穩(wěn)壓器大多是機械碳刷型的,,而使用碳刷和機械傳動,,必定會產生工作壽命短、響應速度慢,、碳刷接觸面小而影響輸出電流,、碳刷磨損快需要經常維護、更換等許多缺點和問題,,因此,,無觸點穩(wěn)壓器,已是大多數(shù)用戶的必然選擇,。隨著生產廠家技術,、工藝水平的不斷改進,,無觸點穩(wěn)壓器的工作可靠性不斷提高,同時也隨著用戶對該產品認識的不斷深入,無觸點穩(wěn)壓器一定會有一個更好的市場前景,。

    上海潘登新電源公司生產的“潘登”無觸點穩(wěn)壓器,,現(xiàn)已廣泛應用于廣電,、通信,、電力、石油化工,、數(shù)控機床,、印刷設備、各類制造業(yè)設備,、醫(yī)療設備等各行各業(yè),。尤其是大容量的無觸點穩(wěn)壓器,我們更是遙遙領先于同行,。 2002年,,我們率先制造出全國第一臺1200KVA無觸點穩(wěn)壓器,并通過了信息產業(yè)部的檢驗,,在通信行業(yè)成功應用,;近幾年,,又陸續(xù)生產出1400KVA,、1600KVA、2000KVA無觸點穩(wěn)壓器,,在電力行業(yè),、印刷行業(yè)、煙草行業(yè)成功應用,。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:我們的專利產品一直被人模仿,,我們的無觸點技術從未被人超越,!

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

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