电化学整流电源的设计

2006-05-07 15:49:46来源: 电源技术应用

项目 整流二极管 晶闸管 国内水平 国外水平 国内水平 国外水平 生产 研究 生产 研究 生产 研究 生产 研究 直径(英寸) 3 4 4 5 3 4 4 5 电流(A) 3500~4500 5000~6000 5000~6000 6500 2000~3000 3500~4500 3500~4500 6500

    近年来有些研究机构采用IGBT作为整流器件的小功率样机已经实验成功,但它的最大问题是并联均流技术和成本价格。

2 控制策略

    随着大功率电力电子器件的出现和微型计算机的发展,先进的控制方法在电力电子行业的应用研究也深入到各个方面。对于电化学整流电源的控制来说,触发控制(对于晶闸管整流电源)和稳流控制是两个主要的方面。

2.1 触发控制

    目前大多数的晶闸管整流电源已经实现了全数字触发,这样对于保证系统安全可靠运行和进行计算机监控提供了有利的条件。在这里触发控制包括触发电路、整流电路保护等。对于晶闸管整流电路的触发控制现在比较成熟,触发控制主要采用PI或PID控制。

2.2 稳流控制

    稳流控制环节是目前电化学整流电源必不可少的,这是电化学工艺与节能的要求。对于二极管整流电源来说,稳流控制通过调压变压器配合饱和电抗器进行调节;而晶闸管整流电源则通过调压变压器配合控制晶闸管触发来进行调节,目前大多采用PI或PID调节。

    近年来,随着计算机技术和控制技术的发展,线性最优控制、自适应控制、智能控制技术目前在稳流控制中已得到了较好的应用。采用全数字计算机控制技术,且综合各种控制的智能控制策略,是现代电化学整流电源控制策略的发展方向。

3 实现计算机辅助设计

    计算机辅助设计在电力电子系统开发和研究过程中的作用越来越受到人们的重视,对于解决设计中的费时、费力、成本高等问题效果明显。电化学整流电源由于其成本高、可靠性要求高,以及设计过程中计算量大的特点,所以其设计过程更适合采用计算机来进行。计算机辅助设计包括对象建模、输入输出设计、仿真分析,它的一般设计流程框图如图1所示。

    目前针对电力电子行业开发的CAD软件主要是通用电路分析、仿真软件,而专门针对电化学整流电源开发的CAD软件包还没有,所以进行这方面的研究和开发也将是电化学整流电源设计技术发展的另一个方向。

4 辅助设计系统

4.1 冷却系统设计

    电化学整流电源由于电流较大、功率损耗大,故冷却系统设计是一个重要的环节。在冷却手段上自然风冷方式效果不佳,所以采用不多;油冷却方式绝缘效果好、体积较小,但是成本较高,所以也很少采用;从成本、体积、性能、价格方面综合考虑,水冷方式比较适合电化学整流电源。

    电化学整流电源水冷却系统由冷却水泵、去离子设备、蓄水箱、水管和散热器等组成。考虑到大电流情况下水的电解有可能腐蚀端接处,所以整流柜中各个整流臂的散热体与冷却管路相联结时,要充分考虑两端的电位情况,设计时应尽量考虑等电位联结。由于水冷系统故障将会使整流器件发热损害,为此需要对进口水压、水温和冷却母线的温度进行监视控制。从以后的发展来看,水冷方式依旧会占据主导地位,提高冷却水质、实现智能化是发展的趋势。

4.2 谐波抑制设计

    电化学整流电源一般容量很大,是电力系统的主要谐波源之一。大量谐波电流注入电网,将造成电压畸变,供电质量下降,危害供电设备和用电设备,同时也使供电效率下降。因此研究电化学整流电源产生的谐波特点,配置相应的滤波器和补偿器,达到谐波抑制和补偿的效果在此就特别重要。

    利用有源滤波器APF(ActivePowerFilter)和价格低廉的无源滤波器仍是谐波补偿的重要手段。目前国内大多数的电化学整流电源通过加设无源滤波器进行谐波补偿,而有源滤波器由于其成本较高和控制手段相对复杂没有得到很好的推广,在这一方面,国内电化学整流行业明显落后于国外的同行。现在有些电化学整流电源设计和制造厂家提出了混合补偿方法,即对于能量较大的特征谐波采用无源滤波器,而对一些非特征谐波和能量相对较低的谐波采用有源滤波器,这也可以说是一个两者兼顾的做法,但是从长远的角度来说,电力有源滤波将逐渐在谐波抑制行业占据主导地位。

5 计算机监控系统设计

    监控系统,主要完成工业控制中数据采集、显示和远方控制;对运行数据进行分析,监测系统目前的状态;对历史数据进行分析,预测电源的运行状态。对于电化学整流电源来说,可靠、安全运行是必要的。进行远端实时监控有利于系统的正常运行;有助于保证安全运行或及时发现故障,从而迅速进行排除以降低维护费用;通过分析运行的历史数据有利于进行故障诊断分析。所以对电化学整流电源建立一套完善的监控系统是其技术发展的趋势。目前应用于各行业的监控系统有很多种,在前端进行数据采集和控制的主要有PLC、RTU、小型DCS控制单元等;而集中控制室主要有工控机或其它计算机组成的集中控制单元。今后由这几种方式组成的监控系统将会根据电化学整流电源的特点和用户具体的要求而得到相应的发展。

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/designarticles/power/200605/2060.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 安防电子 医疗电子 工业控制

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved