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目前市场上稳压器厂家大多推出所谓的自己专利的数控无触点稳压器,然后不断吹嘘其性能,所谓微电脑数控逻辑控制,还有就是使用寿命长、响应速度快、效率高、可靠性高。然而实践是检验真理的唯一标准,自从数控稳压器推出后这么多年中碳刷式稳压器任然占据稳压器市场的主导地位,反而数控稳压器越来越不人们接受,很多用过的用户都谈之色变。就其原因分析如下。
2控制电路
既然是微电脑数控稳压器我想必定是显示屏显示,还有单片机等复杂的逻辑运算电路。那么我们回想下,我们常用的电脑的使用寿命,按一天开机10小时连续用5年运行速度加速减慢,如果按24小时不间断开机,电脑的使用寿命顶多就是4-5年。那么我们生产的数控稳压器呢,他的控制电路又是多长时间呢,而且控制电路长期暴露于强电磁辐射的情况下。
3几个问题的讨论
3.1触发驱动问题
晶闸管作为电流控制器件,当触发脉冲的持续时间较小时,脉冲幅度必须相应增加。同时,脉冲宽度也取决于阳极电流达到擎住电流的时间。由于感性负载的存在,阳极电流上升率较低,若不施加较强的宽脉冲触发,则晶闸管往往不能维持导通状态。考虑负载是感性的,采用电平触发,其缺点是晶闸管损耗较大,且脉宽时间增加,反应时间也不是厂家吹嘘的那么快了。
3.2萍乡变压器的投入问题
萍乡变压器投入占整个稳压器成本比例非常高,然而同样功率和容量的稳压器数控稳压器萍乡变压器投入要比碳刷式稳压器高。数控稳压器分两种,第一种是由多个补偿萍乡变压器组合而成,一般每相由三个补偿萍乡变压器和一个电抗器组成。虽然三个补偿萍乡变压器加起来的容量等于碳刷式稳压器中的补偿萍乡变压器容量,但是我们想想如果是的稳压器将一个补偿萍乡变压器拆分成9个容量配比是1:2:4的萍乡变压器成本大大增加,还有就是损耗也会大大增加。第二种数控稳压器里的补偿萍乡变压器,容量和碳刷式稳压器中的补偿萍乡变压器容量一样,但是该种补偿萍乡变压器一次绕组是碳刷式补偿萍乡变压器的两倍,这样萍乡变压器实际容量就大大增加,损耗也相对增加。
3.3在系统中,由于感性负载的存在,在换流过程中,电感两端会产生很高的反电动势,这个异常电压加在晶闸管两端,容易引起晶闸管损坏。为防止这种情况,通常应采用浪涌电压吸收电路,但是效果不明显,所以数控稳压器对大感性不在不适用。
过电压及过电流保护措施
过电压的产生,主要有以下原因:
(1)萍乡变压器投入时的浪涌电压;
(2)萍乡变压器抽头转换时产生的浪涌电压;
(3)雷电侵入时的浪涌电压;
(4)直流回路断路时产生的浪涌电压。
在电路中,加入浪涌吸收器可以吸收萍乡变压器一次系统电磁转移而侵入的浪涌电压,同时还能吸收萍乡变压器通断时产生的萍乡变压器磁能。为避免雷电侵入时产生的浪涌电压,可采用半导体避雷器。
在系统中,为避免误触发引起的直通现象,可以采用如下技术措施:
(1)确保晶闸管的触发信号可靠。利用软件滤波程序使输出触发信号每组只有一个有效,再利用74LS273和防环流逻辑电路(PAL16V8),以确保即使在单片机失控的情况下也不会出现误触发。另外,触发信号引线采用屏蔽线及其它抗干扰措施,以防止误触发现象的产生。
3.4dv/dt、di/dt效应问题
晶闸管的断态电压上升率dv/dt较大的时候,有可能在比它的正向转折电压低得很多的电压下导通。如果电路上的dv/dt超过器件允许的dv/dt值时,晶闸管就会误导通而失去阻断能力。在应用电路中,将晶闸管的门极通过电阻与阴极相连,从外部将位移电流旁路掉,以防止dv/dt引起的误导通。
di/dt过大容易造成晶闸管击穿,在电路中,采用前沿陡峻的强电平触发以增大初始导通面积,进而改善di/dt容量。
由于dv/dt较大引起的误触发和di/dt过大引起的晶闸管击穿现象,其后果是十分严重的。在电路设计中,采用可靠的晶闸管通断检测及限流措施,可以避免这种故障的发生,但是成本进一步增加。
3.5晶闸管阻断问题
晶闸管是一种雪崩式器件,这种器件的导通是由于在中间集电结上载流子的成倍增加引起的,在应用过程中,影响关断时间的因素有结温、通态电流及其下降率、反向恢复电流下降率、反向电压及正向dv/dt值等。其中以结温及反向电压影响最大。结温愈高,关断时间愈长;反压越高,关断时间愈短。
(2)确保换向可靠。在正常工作时,往往要改变补偿电压的大小,即调整晶闸管的导通组合。如果换向的时机或者组合不当就会形成直通而损坏晶闸管。在设计中采用过零点切换技术,最关键的是准确检测晶闸管的工作状态。为此,采取软、硬件结合和互锁技术,确保开关工作准确无误。实际运行结果表明上述技术是可行的,但也加大了稳压器的复杂程度,埋下了更多隐患。
3.6在调压过程中,通过过零检测而产生的信号来控制晶闸管门极触发信号,保证其过零通断,从而避免了在调压过程中,由于晶闸管通断对电网造成的污染。但是感性负载电压电流不能同时过零,电压过零,电流就不能过零,电流过零电压就不能过零,这个数控稳压器埋下了隐患。
3.7感性负载的影响
由于感性负载的存在,应考虑加大触发脉冲宽度,否则晶闸管在阳极电流达到擎住电流之前,触发信号减弱,造成晶闸管不能正常导通。在关断时,感性负载也会给晶闸管造成一些问题。
过零开关技术
4、总结
通过以上分析数控稳压器的优点(寿命长、响应速度快、效率高、可靠性高)等都是吹嘘出来的,对非感性负载故障率可能很低,一旦遇到强感性负载,数控稳压器就要遭殃了。还有一点数控稳压器一般都是跳档式精度一般都不高。还有一个就是数控稳压器通用型非常少,各个厂家控制电路都不一样,且产量低。这就给售后出了大难题,一旦过了保修期维修成本极高,而且数控稳压器维修后再坏的可能性极大。而这些年碳刷式稳压器碳刷已经有了质的飞跃,故障率越来越低,尤其是SBW柱式稳压器已经形成了通用标准,配件基本已经标准化,故障率极低,碳刷5年不用更换,好的可以用到10以上。还有数控稳压器的售价比普通碳刷式稳压器高很多,这些都是制约数控稳压器不能普及的原因,在市场的优胜劣汰中数控稳压器越来越处于不利地位。