- 對補(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
- 通過“多路全橋功率電路”來控制取得正負(fù)補(bǔ)償電壓
- 用固態(tài)繼電器群組成無觸點單元
- 經(jīng)過主控板進(jìn)行判斷與處理輸出控制指令
我國自上世紀(jì)80年代第1臺大功率補(bǔ)償式穩(wěn)壓器問世以來,通過20年的發(fā)展創(chuàng)新,對補(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,中國的電源市場廣闊、發(fā)展不平衡,特別是加入WTO以后勢必將面臨嚴(yán)峻考驗,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)極為重要的幾個突出優(yōu)點及研制電源系統(tǒng)的組成進(jìn)行簡要的闡述。
市場對補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器新的主要要求:
1)高可靠性,安全第一,要求平均無故障時間≥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,可實現(xiàn)無人值守。
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、移動基站等行業(yè)。歸納起來它有以下3個顯著特點:
1)針對中國電網(wǎng)的特點,全部采用分相補(bǔ)償調(diào)節(jié)設(shè)計,補(bǔ)償量30%。
2)采用微電子元器件,磁路控制及計算機(jī)自動控制技術(shù)于一體的高新技術(shù),改造了傳統(tǒng)的碳刷、觸點、機(jī)械傳動調(diào)壓補(bǔ)償方式。
3)具有防雷等安全措施及遙控遙測功能,實現(xiàn)無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)械傳動系統(tǒng)與園盤式或柱式調(diào)壓器組成的交流穩(wěn)壓裝置。
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因為是機(jī)械傳動,所以對電源動態(tài)響應(yīng)速度慢,而且對裝置平衡和碳刷架壓力有嚴(yán)格要求,因此使用時間一長,結(jié)構(gòu)變形松動,容易發(fā)生調(diào)壓器短路而造成不良后果,同時碳刷的磨損會產(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“多路全橋功率電路”來控制多個無觸點開關(guān)的通斷取得正負(fù)補(bǔ)償電壓,屬高新技術(shù)的電子開關(guān)調(diào)壓系統(tǒng)裝置,整個調(diào)壓系統(tǒng)無碳刷、無觸點、無機(jī)械運動,這樣大大提高了穩(wěn)壓器運行過程中的可靠性,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可以看到由多臺補(bǔ)償變壓器組成主控單元,用固態(tài)繼電器群組成無觸點單元,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)輸入電壓波動或負(fù)載電流發(fā)生變化時,通過采樣系統(tǒng)獲取反饋電壓,經(jīng)過主控板進(jìn)行判斷與處理輸出控制指令,在電壓過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是三個獨立的補(bǔ)償變壓器,根據(jù)穩(wěn)壓精度及輸入電壓的范圍要求來選擇變壓器的臺數(shù)(一般為3~4臺,這里選擇3臺),次級繞組的補(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,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分別組成三個功率全橋電路。其工作過程如下: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(2個或3個)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,可觸發(fā)S1、S4道通。當(dāng)Uo低于額定值時,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。以此類推,如果Ui升高或降低較多時,可使T1、T2、T3同時投入工作,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)壓精度以內(nèi)。
由于5型穩(wěn)壓器補(bǔ)償電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的開關(guān)器件都是電力電子器件,遠(yuǎn)比傳統(tǒng)式電磁感應(yīng)繼電器的動態(tài)響應(yīng)快得多,而且開關(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,這對于電信、移動基站的精密電子儀器、計算機(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)備由于無碳刷、無觸點、無機(jī)械傳動,從而減少了故障點,提高了設(shè)備的平均無故障時間。
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,因為分調(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)式因為僅取一相采樣而集中統(tǒng)調(diào),因此無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)壓器自身沒有波形畸變,不產(chǎn)生高頻干擾和對電網(wǎng)形成污染。尤其對供電質(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,并建議一臺設(shè)備配一臺穩(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,因此除了必要的過壓、欠壓保護(hù)外,有些功能如自動上電、缺相保護(hù)等可以不必考慮,因為多一個功能便多一個故障點,當(dāng)然防雷裝置是必不可少的。無人值守時應(yīng)有遙控遙測功能。另外,不必過分追求穩(wěn)壓器的精度,因為越是高精密電子儀器,其本身就具有良好的工作電源,因此穩(wěn)壓器的響應(yīng)與精度方面不會對其構(gòu)成較大影響,而穩(wěn)壓器的干擾問題,恰恰是不可忽視的。