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高效節(jié)能型電力穩(wěn)壓

發(fā)布時(shí)間:2009-09-15 來(lái)源:機(jī)電商情網(wǎng)

中心議題:
  • 對(duì)補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器的主要要求
  • 穩(wěn)壓器的構(gòu)成與工作原理
  • 穩(wěn)壓器的選擇與使用
解決方案:
  • 通過(guò)“多路全橋功率電路”來(lái)控制取得正負(fù)補(bǔ)償電壓
  • 用固態(tài)繼電器群組成無(wú)觸點(diǎn)單元
  • 經(jīng)過(guò)主控板進(jìn)行判斷與處理輸出控制指令
大功率補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓系統(tǒng)是電信、電力、交通、化工、金融、醫(yī)療等行業(yè)的主要穩(wěn)壓電源設(shè)備,目前國(guó)內(nèi)外許多廠商都有系列產(chǎn)品。

我國(guó)自上世紀(jì)80年代第1臺(tái)大功率補(bǔ)償式穩(wěn)壓器問(wèn)世以來(lái),通過(guò)20年的發(fā)展創(chuàng)新,對(duì)補(bǔ)償系列產(chǎn)品已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力,并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、質(zhì)量等方面得到了迅速的發(fā)展,已成為當(dāng)今大功率穩(wěn)壓源的主流產(chǎn)品之一。然而,中國(guó)的電源市場(chǎng)廣闊、發(fā)展不平衡,特別是加入WTO以后勢(shì)必將面臨嚴(yán)峻考驗(yàn),本文就5型穩(wěn)壓器(新一代SBW5型大功率補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器)極為重要的幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)及研制電源系統(tǒng)的組成進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。

市場(chǎng)對(duì)補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器新的主要要求:

1)高可靠性,安全第一,要求平均無(wú)故障時(shí)間≥50000h。

2)具有較寬的穩(wěn)壓范圍,負(fù)載調(diào)整率及較快的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

3)功率大于20kVA的穩(wěn)壓器應(yīng)采用分相補(bǔ)償調(diào)節(jié)。

4)對(duì)電網(wǎng)的諧波污染和高頻電磁干擾應(yīng)盡可能地減小。

5)具有防雷,防浪涌和其它防患措施。

6)免維護(hù),有遙控接口,可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守。

5型穩(wěn)壓器的構(gòu)成與工作原理

5型系列穩(wěn)壓器是潘登公司在原有穩(wěn)壓器技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行更新改造的產(chǎn)品,主要面向電信、電力、移動(dòng)基站等行業(yè)。歸納起來(lái)它有以下3個(gè)顯著特點(diǎn):

1)針對(duì)中國(guó)電網(wǎng)的特點(diǎn),全部采用分相補(bǔ)償調(diào)節(jié)設(shè)計(jì),補(bǔ)償量30%。

2)采用微電子元器件,磁路控制及計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)于一體的高新技術(shù),改造了傳統(tǒng)的碳刷、觸點(diǎn)、機(jī)械傳動(dòng)調(diào)壓補(bǔ)償方式。

3)具有防雷等安全措施及遙控遙測(cè)功能,實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守與智能化管理。

原理框圖如圖1所示。
                                            

                                                                        圖1原理框圖

從圖1不難看出5型穩(wěn)壓器與傳統(tǒng)補(bǔ)償式穩(wěn)壓器的主要區(qū)別在于“補(bǔ)償”方法上。補(bǔ)償式穩(wěn)壓技術(shù)的關(guān)鍵就是補(bǔ)償電壓的調(diào)節(jié)方式,它直接關(guān)系到穩(wěn)壓器的安全可靠性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)、穩(wěn)壓精度、穩(wěn)壓范圍、波形失真等性能指標(biāo)。眾所周知,常規(guī)機(jī)械補(bǔ)償式穩(wěn)壓器是利用伺服電機(jī)和機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)與園盤(pán)式或柱式調(diào)壓器組成的交流穩(wěn)壓裝置。
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因?yàn)槭菣C(jī)械傳動(dòng),所以對(duì)電源動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢,而且對(duì)裝置平衡和碳刷架壓力有嚴(yán)格要求,因此使用時(shí)間一長(zhǎng),結(jié)構(gòu)變形松動(dòng),容易發(fā)生調(diào)壓器短路而造成不良后果,同時(shí)碳刷的磨損會(huì)產(chǎn)生火花而引起干擾,污染電網(wǎng)與影響其它設(shè)備(特別是帶有微電腦的設(shè)備)的正常工作。

而新一代5型穩(wěn)壓器調(diào)壓系統(tǒng)是“多路補(bǔ)償變壓器組合群體”,通過(guò)“多路全橋功率電路”來(lái)控制多個(gè)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的通斷取得正負(fù)補(bǔ)償電壓,屬高新技術(shù)的電子開(kāi)關(guān)調(diào)壓系統(tǒng)裝置,整個(gè)調(diào)壓系統(tǒng)無(wú)碳刷、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng),這樣大大提高了穩(wěn)壓器運(yùn)行過(guò)程中的可靠性,而且響應(yīng)速度、精度、穩(wěn)壓范圍都得到了極大的改善與提高,達(dá)到免維護(hù)的目的。

從圖1可以看到由多臺(tái)補(bǔ)償變壓器組成主控單元,用固態(tài)繼電器群組成無(wú)觸點(diǎn)單元,控制電路由采樣系統(tǒng)、主控板及各種顯示、保護(hù)電路組成。當(dāng)輸入電壓波動(dòng)或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí),通過(guò)采樣系統(tǒng)獲取反饋電壓,經(jīng)過(guò)主控板進(jìn)行判斷與處理輸出控制指令,在電壓過(guò)零同步脈沖的作用下使相應(yīng)的晶閘管模塊接通或關(guān)閉,使對(duì)應(yīng)補(bǔ)償變壓器投入工作,改變了補(bǔ)償電壓Δu值從而快速達(dá)到了穩(wěn)定輸出電壓的目的。

圖2是一相主控補(bǔ)償單元電路的原理圖。圖中T1、T2、T3是三個(gè)獨(dú)立的補(bǔ)償變壓器,根據(jù)穩(wěn)壓精度及輸入電壓的范圍要求來(lái)選擇變壓器的臺(tái)數(shù)(一般為3~4臺(tái),這里選擇3臺(tái)),次級(jí)繞組的補(bǔ)償電壓可設(shè)置為7V、14V、28V(或5V、10V、20V)等,當(dāng)順極性(或反極性)全部投入時(shí)可以獲得最大正負(fù)補(bǔ)償電壓為49V,當(dāng)最小補(bǔ)償電壓取7V時(shí),穩(wěn)壓精度為3%。

                                                       
                                                                          圖2主控補(bǔ)償單元

S1~S12是固態(tài)繼電器,其中S1~S4與T1、S5~S8與T2、S9~S12與T3分別組成三個(gè)功率全橋電路。其工作過(guò)程如下:若由于輸入電壓Ui升高等原因造成輸出電壓Uo高于額定值,要求T1、T2、T3中1個(gè)(2個(gè)或3個(gè))工作,產(chǎn)生反極性電壓抵消Ui升高的那部分電壓,如經(jīng)主控板判斷需要T1投入時(shí),可觸發(fā)S1、S4道通。當(dāng)Uo低于額定值時(shí),需要T1產(chǎn)生順極性電壓補(bǔ)足Ui所缺的那部分電壓,可觸發(fā)S2、S3道通。以此類(lèi)推,如果Ui升高或降低較多時(shí),可使T1、T2、T3同時(shí)投入工作,產(chǎn)生較高的反極性或順極性補(bǔ)償電壓,使輸出電壓始終穩(wěn)定在穩(wěn)壓精度以?xún)?nèi)。

由于5型穩(wěn)壓器補(bǔ)償電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的開(kāi)關(guān)器件都是電力電子器件,遠(yuǎn)比傳統(tǒng)式電磁感應(yīng)繼電器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)快得多,而且開(kāi)關(guān)器件都為觸發(fā)電路及電力電子器件組成的電路模塊,因此具有較強(qiáng)的抗干擾能力,這對(duì)于電信、移動(dòng)基站的精密電子儀器、計(jì)算機(jī)或數(shù)字微電子設(shè)備是理想的交流穩(wěn)壓儀器。

作為供電電源的穩(wěn)壓器對(duì)可靠性的要求比任何用電設(shè)備、電器都要高,本設(shè)備由于無(wú)碳刷、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)機(jī)械傳動(dòng),從而減少了故障點(diǎn),提高了設(shè)備的平均無(wú)故障時(shí)間。

穩(wěn)壓器的選擇與使用

1)該系列產(chǎn)品補(bǔ)償調(diào)節(jié)有統(tǒng)調(diào)與分調(diào)兩種形式。若需要集中穩(wěn)壓而且功率較大的,推薦選用分調(diào)式的,因?yàn)榉终{(diào)式穩(wěn)壓器是A、B、C相分相采樣,分相調(diào)節(jié),這樣能保證各相電壓的穩(wěn)壓精度;而統(tǒng)調(diào)式因?yàn)閮H取一相采樣而集中統(tǒng)調(diào),因此無(wú)論如何也保證不了其他二相的穩(wěn)壓精度。

2)不僅要求穩(wěn)壓器對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的適應(yīng)性,如:穩(wěn)壓范圍、抗干擾能力以及對(duì)非線性負(fù)載的適應(yīng)能力等,而且還要求穩(wěn)壓器自身沒(méi)有波形畸變,不產(chǎn)生高頻干擾和對(duì)電網(wǎng)形成污染。尤其對(duì)供電質(zhì)量較差的單位,至少要有30%的穩(wěn)壓范圍才能適用,并要求穩(wěn)壓器在最低輸入電壓情況下還能保持額定最大輸出功率。

3)穩(wěn)壓器不能離負(fù)載太遠(yuǎn),越近越好,并建議一臺(tái)設(shè)備配一臺(tái)穩(wěn)壓器,注意不要在配電室里面搞大容量的集中穩(wěn)壓,這樣非但起不到穩(wěn)壓作用,而且可能帶來(lái)更多的麻煩。

4)大功率穩(wěn)壓器的可靠性是第一位的,因此除了必要的過(guò)壓、欠壓保護(hù)外,有些功能如自動(dòng)上電、缺相保護(hù)等可以不必考慮,因?yàn)槎嘁粋€(gè)功能便多一個(gè)故障點(diǎn),當(dāng)然防雷裝置是必不可少的。無(wú)人值守時(shí)應(yīng)有遙控遙測(cè)功能。另外,不必過(guò)分追求穩(wěn)壓器的精度,因?yàn)樵绞歉呔茈娮觾x器,其本身就具有良好的工作電源,因此穩(wěn)壓器的響應(yīng)與精度方面不會(huì)對(duì)其構(gòu)成較大影響,而穩(wěn)壓器的干擾問(wèn)題,恰恰是不可忽視的。
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