★系統(tǒng)總體方案設(shè)計 一、概述： 開關(guān)電源特別是大功率開關(guān)電源在可靠性、 穩(wěn)定性、 效率等方面的缺點成為制約大功率開關(guān)電源應(yīng)用和發(fā)展的“瓶頸” ,按照傳統(tǒng)電源的設(shè)計思路和解決辦法 ,不能從根本上解決其所面臨的諸多問題。但是新型高頻功率半導(dǎo)體器的不斷更新，如功率IGBT已完全可取代功率晶閘管和中小電流的晶閘管，使開關(guān)電源工作頻率達到400KHz，實現(xiàn)開關(guān)電源高頻化；開關(guān)電源功率單元模塊化，然后容易實現(xiàn)大功率N+1 冗余，提高了系統(tǒng)可靠性；易于擴增負載容量；依靠先進的件軟開關(guān)技術(shù)以及先進的統(tǒng)調(diào)和均流控制技術(shù) ,解決開關(guān)電源模塊化的諸多問題。 二、系統(tǒng)設(shè)計思路： 根據(jù)遠大可建科技有限公司公司釬焊爐電熱柜項目所需12000A/72V、八臺直流電源裝置的技術(shù)要求,我公司工程技術(shù)人員設(shè)計整流所的方案?？驁D如附圖1所示。整個電源系統(tǒng)由八臺柜子組成，柜內(nèi)由 15個 900A/72V 獨立單元電源盒并聯(lián)組成GGHS-12000A/72V，視輸出功率大小，每個電源電源盒進線端單獨裝有空氣開關(guān)，每個單元電源盒可單獨開啟或并聯(lián)開啟，實現(xiàn)大功率N+1 冗余。 ?IGBT的調(diào)節(jié)控制觸發(fā)系統(tǒng)采用我公司最新研制的XTDZ-KZ-2控制板，并配備XTDZ-TT統(tǒng)調(diào)板實現(xiàn)機組高可靠穩(wěn)流控制。注：以下參數(shù)和技術(shù)指標(biāo)以GGHS-12000A/72V作具體闡述。? ? ? ★基本設(shè)計電氣條件 一、裝置正常使用環(huán)境及氣象條件 1、 海拔高度不超過2000米； 2、環(huán)境溫度：不高于40℃，不低于-25℃，室內(nèi)使用且通風(fēng)良好； 3、 地震烈度：7度；垂直傾斜度為5%； 4、空氣最大相對濕度不超過90%； 5、設(shè)備運行地點無導(dǎo)電塵埃,沒有腐蝕金屬或破壞絕緣的氣體及導(dǎo)電介質(zhì)； 6、交流電網(wǎng)電壓波形為正弦波,電網(wǎng)電壓波動范圍不超過額定值的±5%,頻率50Hz±0.5Hz,波動不超過±8%； 7、冷卻水的水質(zhì)要求: 送入整流柜的冷卻水為軟水,其水質(zhì)要求如下: 硬度不超過德國度6度；電阻率不小于150*103Ω.cm；PH值6~9；不溶解的沉淀物不超過0.02mg/L；進水口水溫<30℃；進水口壓力≥0.2Mpa；? ? 二、命名規(guī)則 ? ?? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 三、裝置的設(shè)計依標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范 1、說明：以下標(biāo)準(zhǔn)適用于整流裝置及其附屬設(shè)備的設(shè)計、制造、裝配、運行、實驗。我公司保證提供的產(chǎn)品是符合技術(shù)協(xié)議和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。 GB/T18494.1-2001《工業(yè)用變流變壓器》 GB3859.3-93《半導(dǎo)體變流器、變壓器和電抗器》 GB3859.1-93《半導(dǎo)體電力變流器基本要求的規(guī)定》 GB/T 3859.2-93《半導(dǎo)體變流器應(yīng)用導(dǎo)則》 GB/T 3859.2-93 《半導(dǎo)體電力變壓器應(yīng)用導(dǎo)則》 其他適用相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，如標(biāo)準(zhǔn)有沖突時按高等級標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 2、質(zhì)量保證措施：提供質(zhì)量保證體系文件或質(zhì)量手冊供發(fā)包單位審查。 3、制造工藝：按行業(yè)最新工藝標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)備制造，提供完成檢查的記錄報告。所有部件均有互換性和便于維修。 4、銘牌:每個主要設(shè)備和輔助設(shè)備裝有永久銘牌，銘牌上的數(shù)據(jù)和符號易讀并長久保存。 5、安裝地點：本設(shè)備安裝運行于：遠大可建科技有限公司。 6、用途： 釬焊爐電加熱。 ?? ?★本裝置的參數(shù)及技術(shù)指標(biāo)（以10000A為例） 一、高頻開關(guān)電源技術(shù)性能指標(biāo) ? ? 二、單元盒的的結(jié)構(gòu)布局 1、單元盒為抽屜式結(jié)構(gòu)；根據(jù)總功率由N+1個尺寸完全相同的單元盒組成。 2、抽屜結(jié)構(gòu)：單元盒柜體為框架式結(jié)構(gòu)，分為前后部分，前部分為全封閉式，盒體后部分為敞開式框架式。 3、前部分主要安裝控制板和驅(qū)動板和IGBT和整流橋，設(shè)有前門可開啟，便于設(shè)備維護，框架采用異型材焊接而成，零部件安裝位置合理，并充分考慮元器件設(shè)備運行時檢測及維護、更換的方便。控制部分的所有接線部分采用插頭器件，且控制板安裝于前盒底部的絕緣接頭上，盒體前門面板設(shè)置有電流儀表和工作和各種故障燈。? 3、單元盒中間隔板由環(huán)氧玻璃布板型材和水冷母排散熱器組成，水冷母排散熱器前面安裝三相全橋整流模塊和IGBT模塊，后面安裝肖特基整流模塊。所有元器件模塊合理安裝在水冷母排散熱器的水道上，以便于元器件產(chǎn)生的溫度由冷卻水帶走。 4、水冷母排散熱器采用平板四孔母鋁板，四孔經(jīng)過處理變?yōu)橐粭l循環(huán)的水路，提高了冷卻效率。水冷母排散熱器接觸面均經(jīng)銑削加工。并進行表面陽極導(dǎo)電氧化處理，以增加導(dǎo)電及防腐能力。安裝在盒體的前后隔板上，由環(huán)氧玻璃布板型材作絕緣件隔開。 5、盒體后部分為敞開式框架式，便于安裝高頻變壓器、電抗器和水路水管。后部采用敞開式框架式主要是便于高頻變壓器、電抗器和水路水管的更換和散熱。 6、盒體內(nèi)部冷卻水路接頭全部采用304材質(zhì)不銹鋼套件接頭，保證了接頭處不會發(fā)生腐蝕、滲漏、脫落等情況的發(fā)生；水管采用國內(nèi)品牌鋁塑管，保證了管子不會受溫度的影響彎曲、變形、膨脹。 ? 三、單元盒的電氣性能 1、每個單元盒功率設(shè)計為45-50KW，輸入端AC-DC部分整流橋、逆變部分IGBT、輸出端AC-DC的肖特基管的選型根據(jù)電流裕度>2倍，電壓裕度>3原則選用。 2、控制電路由我公司最新研發(fā)的XTDZ-KZ-2主板和三菱的IGBT控制芯片組成的驅(qū)動電路組成，具有缺相、過電壓、低電壓、過流等保護。 3、水冷母排散熱器兩端設(shè)有兩個溫控開關(guān)，一旦在缺水和元件溫度過高的情況下，控制電路馬上關(guān)斷，并發(fā)出聲光報警信號；當(dāng)溫度自然降到溫控溫度以下，控制電路又自動恢復(fù)運行。 4、一次進線端設(shè)有電容、電抗器峰值電壓吸收裝置；逆變輸出端設(shè)抑制電抗器；直流輸出端也設(shè)有平波電抗器。以保證設(shè)備運行時的動態(tài)穩(wěn)定性，提高了設(shè)備的穩(wěn)定可靠性。 5、高頻變壓器是我公司采用最新納米非晶材料，具有冷卻性佳、阻抗低，適宜工業(yè)化生產(chǎn)等諸多優(yōu)點的新型高頻大功率變壓器。 四、遠程通訊 1、提供RS485接口，并提供標(biāo)準(zhǔn)的Modbus-RTU通訊協(xié)議。開機后自動與PLC通訊，中途無須關(guān)電源復(fù)位或手工復(fù)位。 2、遠程啟動、停止電熱柜。遠程恒流/恒壓切換、電流/電壓連續(xù)調(diào)節(jié)、延時軟啟停功能（時間可設(shè)定，最大設(shè)定時間30min）、可接收遠程通訊數(shù)據(jù)自動調(diào)節(jié)輸出功率大小。 3、可通過4-20mA模擬輸入接口連續(xù)調(diào)節(jié)電流/電壓。 4、可通過外部開關(guān)量輸入控制：整機啟停、恒流/恒壓切換。 5、遠程通訊采集的數(shù)據(jù)包括：運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、過熱狀態(tài)、控制狀態(tài)、三相輸入電流、三相輸入電壓、輸入功率、功率因素、輸出電流、輸出電壓、輸出功率、柜內(nèi)溫度、缺水故障、水壓故障、模塊故障、輸入故障狀態(tài)（過壓、欠壓、缺相、過流、過載）、輸出故障狀態(tài)（過壓過流、過熱、短路、過載）等。 6、整機的本地顯示控制采用觸摸顯示屏。 7、顯示功能包括：運行狀態(tài)、故障狀態(tài)、過熱狀態(tài)、控制狀態(tài)、三相輸入電流、三相輸入電壓、總輸入功率、功率因素、輸出電流、輸出電壓、輸出功率、柜內(nèi)溫度、缺水故障、水壓故障、模塊故障、諧波裝置補償電流、諧波裝置運行狀態(tài)、諧波裝置故障狀態(tài)、諧波裝置控制狀態(tài)、諧波裝置在供電或斷電情況下至少保存30條故障記錄。 五、保護方式 1、電源輸入過壓保護、欠壓保護、缺相保護、過流保護。 ? ?2、直流輸出過壓保護、過流保護、過熱保護、短路保護、過載保護 3、水故障保護、模塊故障保護、過熱保護、主控板故障保護。 4、可承受負載短路沖擊，在短路消除后可重新啟動。 六、主要元器件的選擇 IGBT選用德國原裝英飛凌品牌的， 快速肖特基整流管采用臺灣AN的， 流量繼電器采用許繼的， 水冷304不銹鋼接頭為本公司開模專用定制的； 七、開關(guān)電源柜整體結(jié)構(gòu)設(shè)計特點 1、高效節(jié)能：電源效率可達92%以上；功率因數(shù)高。電能轉(zhuǎn)換及工藝過程節(jié)能效果比傳統(tǒng)可控硅設(shè)備節(jié)能約10-15%； 2、提高工藝：高頻開關(guān)電源和傳統(tǒng)可控硅電源相比工藝可提高20-30%； 3、特大功率：通過高頻逆變技術(shù)、并聯(lián)均流技術(shù)的研究和集成創(chuàng)新，功率可達兆瓦級；能滿足（電能質(zhì)量，共用電網(wǎng)諧波， GB/T14549-93）等國家標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。 4、N+1冗余設(shè)計，某一個電壓模塊的故障不會影響電源的整體輸出，其余模塊仍能正常輸出工藝所需電壓、電流，可靠性高。 5、模塊電源之間的均流特性好，均流誤差≤1%，控制同時具有電壓和電流閉環(huán)。 6、核心元器件采用優(yōu)質(zhì)進口器件（在下有注明），主變壓器采用納米晶合金材料為鐵芯，采用全新的機構(gòu)形式，生產(chǎn)制作一致性高，電效高。 7、采用水冷卻方式，大大降低了機器發(fā)熱功率器件的工作穩(wěn)定，提高了器件的工作安全性和壽命。 8、柜體內(nèi)每塊線路控制板都經(jīng)過清漆烘干處理，起到防塵、防潮作用。 9、柜體內(nèi)所有標(biāo)準(zhǔn)件都采用304材料不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)件；水冷卻部分也全部采用304材質(zhì)不銹鋼制作，保證了柜子的使用壽命。 ? ★成套設(shè)備特點： 節(jié)能、綠色環(huán)保；可靠性高、技術(shù)先進； 體積小、噪音低；操作簡單、維護方便