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巴彦淖尔箱式变压器的设计分析

网站编辑:巴彦淖尔变压器厂 │ 发表时间:2019-03-25 | 点击:62

巴彦淖尔箱式变压器的设计分析:

1 电镀行业对电镀巴彦淖尔箱式变压器的技术要求

电镀行业的重大关键设备是电镀巴彦淖尔箱式变压器,其性能的优劣直接影响到电镀产品工艺质量的好坏;同时,电镀行业最主要的能量消耗是巴彦淖尔箱式变压器,因此高品质的巴彦淖尔箱式变压器是电镀业节能增效的决定性因素,对电网的绿色化也有重要影响。在电气性能方面,电镀巴彦淖尔箱式变压器属于低压大电流设备,要求操作简便、能承受输入端的突变和输出端短路,以及操作过程过载的冲击。还由于巴彦淖尔箱式变压器设备工作在酸碱、潮湿等恶劣环境下,对电镀巴彦淖尔箱式变压器的稳定性、可靠性、抗干扰性、耐腐蚀性等要求也显得更为重要。这些,都是设计电镀巴彦淖尔箱式变压器必须考虑的重要因素。

高频巴彦淖尔箱式变压器与传统工频整流巴彦淖尔箱式变压器相比,具有高效节能约20%~30%、省材约80%~90%、功率密度大(输出1A电流传统巴彦淖尔箱式变压器需要制造材料0.5kg~1kg,而式巴彦淖尔箱式变压器只需要0.06kg~0.12kg),而且动态特性http://jinhua.tjsdtl.com/和调节特性好,制造过程占地少、加工量少等特点[1]。电镀巴彦淖尔箱式变压器要求输出功率大(通常输出电流要2000A以上),电镀行业推广应用式巴彦淖尔箱式变压器对节能、节省资源都是有显著效果的措施。

2 电镀巴彦淖尔箱式变压器的主电路结构

电镀巴彦淖尔箱式变压器在满足其电气技术要求的条件下,应该尽量采用结构简单、稳定可靠的技术方案。而高频巴彦淖尔箱式变压器要获得输出,也要从电路结构设计的各方面都要采取相应的措施,来保证输出的要求。

因此,其工作巴彦淖尔箱式变压器直接选用380V的三相交流巴彦淖尔箱式变压器。经过三相桥式整流,滤波,作为巴彦淖尔箱式变压器的输入巴彦淖尔箱式变压器。由于要求输出,主回路功率变换器要采用桥式电路才能实现。因为桥式电路使得高频变压器只需要一个原边绕组,通过正向、反向的电压,得到正向、反向的磁通,变压器铁芯和绕组利用最佳,效率、功率密度都较高;另外,功率承受的最大反压可以不超过巴彦淖尔箱式变压器电压;利用四个反接在功率两端的体二极管,无须设置能量恢复绕组,变压器的反激能量就可以恢复利用[2]。所以功率变换器选择桥式电路结构。

3 使用软变换器方案的必要性

在功率变换器使用桥式电路结构的条件下,根据器件的状态,通常可以将型功率变换器分为两大类:硬变换器和软变换器。以PWM脉冲宽度调制变换器为例,它通过改变接通时间的长短,即改变脉冲占空比来实现对输出电压和输出电流的调整,PWM技术以其电路简单,方便而获得了广泛的应用。

早期的PWM技术,其电子是一种“硬”,如图3所示。即功率管的开通或关断是在器件上的电压或电流不等于零的状态下强迫进行的,造成电路的损耗很大,硬变换器由此得名。正是由于电路的损耗很大,使得PWM技术的高频化、工作受到了许多的限制[3]。 由于硬限制了变换器的输出功率和频率的提高,硬条件下的巴彦淖尔箱式变压器输出功率一般小于10kW,工作频率为20kHz左右。针对硬PWM变换器的不足,八十年代末,一种新的变换器——移相PWM软变换器被提了出来,并得到广泛的研究。

脉宽调制软技术(SPWM)的问世,推动逆变技术的研究与应用水平又上了一个新的台阶。脉宽调制软技术综合了传统脉宽调制技术和谐振技术的优点,仅在功率器件换流瞬间,应用谐振原理,使变换器器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化。在电流自然过零时,使器件关断;或电压为零时,使器件开通,实现损耗为零,从而实现零电压或零电流转换。而在其余大部分时间采用恒频脉宽调制方法,完成对巴彦淖尔箱式变压器输出电压或电流的。因此,器件承受的电流或电压应力小,可使频率提高到兆赫的水平。在这种思想的引导下,国内近10年来,脉宽调制软技术在功率逆变电路中应用逐渐占据主导地位。加上DC/DC变换器的电路拓扑结构的多样性,两者的结合使得当前应用的软功率变换器的电路日益增多。对于要求输出的高频电镀巴彦淖尔箱式变压器,应该选用软功率变换器。

4 移相软方式工作原理

移相方式是近年来在全桥变换器中使用最多的一种软方式,它是谐振变换技术和PWM技术的结合。其工作原理为每个桥臂的两个管1800互补导通,两个桥臂的导通之间相差一个相位,即所谓移相角。通过调节移相角的大小来调节输出电压的脉冲宽度,从而达到调节相应的输出电压的目的。各管的驱动信号如图4所示。


移相PWM方式利用管的结电容和高频变压器的漏电感作为谐振元件。漏电感储存的能量对功率管的两端并联的输出电容充放电来使管两端的电压下降到零,使电路的四个管依次在零电压下导通,在缓冲电容的作用下零电压关断,从而有效的降低了电路的损耗和噪声,减少了器件过程中产生的电磁干扰,为变换器装置提高频率、效率,降低尺寸及重量提供了良好的条件。同时,还保持了一般全桥电路中的结构简单、方式简洁、频率恒定、元器件的电压电流应力小的优点。

要实现PWM DC/DC全桥变换器的软,必须引入超前桥臂和滞后桥臂的概念,定义斜对角两只管中先关断的管组成的桥臂为超前桥臂,后关断的管组成的桥臂为滞后桥臂。超前桥臂只能实现零电压ZVS,并且很容易实现零电压,不能实现零电流ZCS。滞后桥臂可分别实现ZVS和ZCS。根据超前桥臂和滞后桥臂实现软方式的不同,可以将软PWM全桥变换器分为两大类:一类是ZVS PWM全桥变换器,其超前桥臂和滞后桥臂都实现ZVS。无论是超前桥臂还是滞后桥臂,为了实现ZVS,有必要在管两端并联电容,或者利用管自身的输出电容;另一类是零电压零电流(ZVZCS)PWM全桥变换器,其超前桥臂实现ZVS,滞后桥臂实现ZCS,对于滞后桥臂,为了实现ZCS,不能在管两端并联电容。它们均采用移相(Phase一shift)方式。为了使电镀巴彦淖尔箱式变压器更好地适应电镀生产的恶劣环境,笔者选用了结构比较简单可靠的ZVS移相全桥变换器。

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