大功率高頻開關(guān)電源

GKS10-40V15KA 加熱一體式大功率水冷高頻開關(guān)電源，是根據(jù)客戶要求特殊設(shè)計的一款管件加熱成型用大功率電源裝置。本設(shè)備將模塊化的大功率高頻電源與加熱成型工作臺融合設(shè)計為一體。省去了電源輸出大電流外部連接，結(jié)構(gòu)緊湊，現(xiàn)場占用空間小。節(jié)省了投資成本。使用更加安全可靠。

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大功率高頻開關(guān)電源

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產(chǎn)品描述

一、產(chǎn)品概述

　　大功率高頻開關(guān)電源采用N+1 冗余模塊化的設(shè)計思路，單機(jī)以先進(jìn)的軟開關(guān)和硬開關(guān)逆變技術(shù)為核心，控制系統(tǒng)采用特有的多環(huán)控制技術(shù)，保證產(chǎn)品的可靠性和高精度控制性能。采用納米晶材料為高頻主變壓器的鐵芯，以進(jìn)口大功率絕緣柵雙極性晶體管IGBT模塊為主功率器件，優(yōu)選材質(zhì)，確保品質(zhì)?？刂齐娐芬钥涩F(xiàn)場編程邏輯器件FPGA 為主控器件，高分辨率模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換，結(jié)合模擬電路的高速響應(yīng)特性，控制精準(zhǔn)，穩(wěn)定可靠。

　　多臺單機(jī)并機(jī)實(shí)現(xiàn)大功率輸出，采用多臺單機(jī)模塊化冗余設(shè)計，多臺單機(jī)并聯(lián)時，采用全光纖互聯(lián)通訊控制，無電氣連接，采用數(shù)字化的均流母線技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多臺單機(jī)的高精度均流，可方便的實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展，便于維護(hù)，單機(jī)故障可及時切除，不影響整機(jī)工作。在高頻強(qiáng)干擾的電磁環(huán)境下，由于互聯(lián)控制信號為光信號，控制系統(tǒng)抗干擾性大大提高，整機(jī)可靠性也極大提高。

　　采用計算機(jī)3 維圖形軟件對電源整機(jī)建模，對電源結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。優(yōu)化水冷/風(fēng)冷通道。

二、系統(tǒng)控制功能描述

　　采用西門子S7-200smart PLC 為主控器，擴(kuò)展8-CH 模擬量輸入模塊。TK6070 作為人機(jī)界面。PLC 通過Modbus 與電源總控制器通訊，對電源進(jìn)行實(shí)時控制，使電源響應(yīng)輸出要求的電流。PLC 通過傳感器(4-20mA)檢測工件溫度，與設(shè)定的溫度值比較，控制電源輸出的電流大小，調(diào)整加熱功率，構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)工件的恒溫加熱。閉環(huán)控制采用PID 控制算法。

　　PLC 還對4 個工件夾具氣缸進(jìn)行控制。每個氣缸帶有上下位置感應(yīng)開關(guān)。

　　電源系統(tǒng)對外提供工業(yè)以太網(wǎng)接口(ProfiNet)，上位機(jī)可通過此接口與電源通訊。上位機(jī)可讀取電源的實(shí)時參數(shù)值，包括電流、電壓、溫度、水壓及各種狀態(tài)報警信息?？上螂娫磳懭腚娏?電壓/功率給定值，限流/限壓值?？刂齐娫磫?、停止、緊急停車?？煽刂茪飧椎纳炜s。

三、設(shè)備結(jié)構(gòu)和描述

　　為滿足用戶要求，經(jīng)過設(shè)計綜合，本電源采用集成式一體化設(shè)計，主框架即為加熱工作臺，上面鋪設(shè)工作臺面，隔熱絕緣墊層，最上面放置導(dǎo)電極板。工件夾具固定在導(dǎo)電極板上，電流通過夾具傳導(dǎo)至待加熱工件上。

　　工作臺面下部，放置10 臺單元機(jī)合路輸出，單元機(jī)采用縱置結(jié)構(gòu)，呈一字橫向排列。

　　電源的左側(cè)為開關(guān)柜，設(shè)有總電源隔離開關(guān)，10 個單元機(jī)的斷路器開關(guān)。

　　電源的右側(cè)為PLC 控制柜，安裝了電源總控器和PLC 控制電路部分，面板上安裝了總電流表、總電壓表，人機(jī)操作觸摸屏，控制按鈕等。

　　單元機(jī)規(guī)格為DC40V,1500A。單元機(jī)采用2 只IGBT 半橋模塊作為主開關(guān)器件，PWM控制，閉環(huán)采樣，軟啟動、過壓、過流、過熱保護(hù)，使電源得以穩(wěn)定、可靠、安全地工作。\

　　每臺單元機(jī)采用數(shù)字光纖與總控器連接?？偪仄鞑蓸幽概泡敵鲭妷?，并通過光纖高速通信獲取各個單元盒輸出電流，通過數(shù)字運(yùn)算和控制完成高精度數(shù)字均流。

　　總控盒具有2 路獨(dú)立的Modbus 通信接口，與PLC 通信。

　　單元機(jī)采用強(qiáng)弱電分隔式結(jié)構(gòu)，前部為高壓部分，后部為低壓部分，前后完全分隔，冷卻水僅存在與后部，前部高壓部分無冷卻水路存在。單元機(jī)前部設(shè)有單開門，不用將單元機(jī)抽出，即可進(jìn)行測試和維護(hù)。單元機(jī)底部帶有滾輪，可在滑道上推進(jìn)和抽出，便于更換和維護(hù)。

　　工作臺的后部，電源正負(fù)輸出由2 根水冷銅排匯流，再用銅排從母排連接至工作臺導(dǎo)電極板，導(dǎo)電極板上安裝有工件氣動夾具。采用雙孔水冷銅排。

　　冷卻水進(jìn)出主管也安裝在工作臺后部，冷卻水進(jìn)水管和出水管上開有多個水嘴，分別與單元機(jī)的水嘴連接，與各個水冷銅排的水嘴連接。每一路冷卻水進(jìn)出均有單獨(dú)的水閥門控制。

　　本電源采用純水冷卻方式，需匹配專用的純水冷卻器，如LSS100 型。因為其主冷卻水采用去離子水，在封閉的水道中循環(huán)運(yùn)行，減少了對電氣部分的電化腐蝕，有利于電源水冷部件使用壽命延長。