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变压器解决方案范文1
关键词:单相供电;整流;变频器
中图分类号:TM921.51
1 研究背景
应研究需求,一辆货物输送车,要水平运动,因为受空间限制,必须从车的运动轨道供电。考虑到安全因素,供电电压不能高于36V。变频器和控制器件安装在车上,电机驱动车轮完成运动。经过计算,车两个轮子,每个轮子的驱动电机功率需要5.5KW,总功率是11KW。由于现场诸多因素制约,不能改变供电方式,那么解决供电问题就变成了最大的技术障碍。
2 方案选择
方案一:单相供电,单相变频器,220V三相电机驱动。
使用单相36V交流电供电,利用升压变压器将电压升为220V,供给变频器输入侧。该方案原理上是没有问题的,但是负载功率较大,要求达到5.5KW,但目前单相变频器最大功率是4KW,由于无法满足负载要求,所以该方案只能放弃。
方案二:单相供电,经移相,转变为三相电源,三相通用变频器。
使用单相36V交流电供电,经过移相装置移相,分别移动60度和120度后,变成三相交流供电,电压升为220V或者380V均可。现在市场上移相装置成熟的产品不多见,而且如此大功率的更是少之又少,并且价格非常昂贵,所以用户无论从产品还是价格上都无法接受。该方案成本高,性能不稳定,必须放弃。
方案三:单相供电,三相通用变频器,变频扩容使用。
如果三相变频器采用单相供电,会产生两个问题,一是经整流后的直流电压值很低,会造成变频器报警,二是在保证相同输出功率的情况下,单相交流电供电时的输入电流会远远大于三相交流电供电时的输入电流。这两个问题都需要利用变频器扩容技术才能解决,而且至少应该增加一倍以上的容量。这就大大提高了成本,该方案成本高,用户不能接受,只能放弃。
方案四:单相供电,变压整流,三相通用变频器。
单相36V交流电经变压器升压,再整流成直流电压,给变频器直流母线供电。采用该方案,变频器供电稳定,功率也有保证。既能解决供电问题,成本也不高,用户可以接受,所以最终采用该方案解决供电问题。
3 实施细则
以方案四的设计思路为指导,设计电路图如图1:
3.1 变压器的作用及变压器相关参数计算
变压器的作用是将36V交流电压升压,为变频器供电做准备。
如果正常供电压是三相380V,则变频器直流侧电压为:
Ud=380×1.35=513V (1)
如果单相桥式整流电路,在有滤波电容的情况下,交流电压为:
Ua=513÷1.2=427.5V (2)
假设功率因数为0.8,并留出1.3倍余量,则变压器容量为:
S=11÷0.8×1.3=18KVA (3)
变频器交流输入电压最高可以达到500V,为了避免电压波动引起直流电压低而造成变频器跳闸,变压器设计输出三档,依次是430V,450V,470V,这样就方便根据现场电压波动情况提高合适的输出电压。
3.2 桥式整流电路相关参数计算
单相整流电路分为半波整流和全波整流两种,全波整流电路最常用的是桥式整流电路。
桥式整流电路直流侧电流:
Id=P÷U=11000÷513=21.4A (4)
整流二极管平均电流:
I=21.4÷2=11A (5)
整流二极管最大耐受电压:
U=605V (6)
3.3 充放电回路相关参数选择与计算
桥式整流出的电压在半个周期内依然是正弦波,这样大的脉动电压直接给变频器供电对变频器冲击非常大,所以需要用电容滤波,以使直流电压平滑。同时,电容可以有效地提高直流电压的有效值。但是,电容滤波后的电压特性较软,带负载能力很差,当负载较重时,电压衰减很快,所以电容应该尽可能大些,以提高带载能力。考虑到变频器直流侧也有电容,故而电容选择为1000uF左右。
直接对电容充电是危险的,很大的冲击电流会引起电容爆炸,充电电阻不可缺少。
由此电阻选定为1KΩ,功率20W,功率取决于通电次数,20W可以保证1分钟内启动一次。
充电结束后用旁路接触器将充电电阻旁路,充电电阻仅仅用于通电时减少充电电流,充电完成后需要旁路掉,否则运转期间,因电容频繁的充放电,电阻会变成一个耗能元件,使输入变频器的功率不足。旁路接触器用变频器的继电器输出点控制,变频器启动后,延时一段时间再将继电器吸合比较妥当。
3.4 变频器设置
根据电机铭牌参数及控制要求,设置变频器相关参数,此处不再赘述。
4 结束语
通过多种方案选择和现场试验测试,最终找到了低成本且符合现场实际情况的最优方案,解决了技术难题,使得单相36V电压给变频器供电得以实现,目前设备运行良好。
参考文献:
[1]陈青华,周炯亮.“变频器技术”课程项目式教学改革与教学设计[J].中国电力教育,2013,13:82-83.
[2]成永杰.真空泵变频改造[J].科技信息,2010(33):500.
[3]曲广庆,李红燕.丹佛斯变频器在车间空调机组上的应用[J].电气时代,2012(4):70-71.
[4]刘雯.基于负载辨识的整流电路功率分析与计算[D].广州:华南理工大学,2012.
[5]邱关源.电路原理[M]:第五版.北京:高等教育出版社,2006.
变压器解决方案范文2
【关键词】变压器纵差保护 误动原因 解决方案
供电系统稳定运行和经济性受变压器故障这一因素的影响较大,继电保护装置可以有效的降低故障率,但同时会存在纵差保护误动现象,于运行不利。本文主要剖析了导致误动的主要因素,并提出相应的解决措施。
1 实现变压器纵差保护的疑难剖析
与正常运行的变压器相比,故障以及之后的极短时间内,输入输出的电流变化很大。基于此提出实现纵差保护需要解决的问题如下:
1.1 变压器两侧电流的变化
当传输功率损耗不计时,变压器输入输出端功率相同,变压后两侧电流大小不同。另外,接线组别为YN,d11时,会出现30°的相位角偏移,相位和大小的差异决定了出入侧电流之和∑I较大。
1.2 稳态不平衡电流大
第一,电源侧激磁电流会导致纵差保护中不平衡电流的出现;第二,改变分接头以满足系统运行方式及负荷变化时,变压器两侧电流差值的改变增大了电流不平衡度;第三,变压器两侧TA的变比不同,也增大了差动保护中的不平衡电流。
1.3 暂态不平衡电流大
(1)两侧差动TA包括变比在内的各项参数不同:由各侧TA终端引至保护盘TA的电缆引起的二次负载差距较大。不同型号差动TA暂态特性不同;差动TA二次负载大小的不同使得各回路呈现不同的暂态特征,从而可能在纵差保护中产生很大的不平衡电流。
(2)空投变压器的励磁涌流:空投变压器时产生的励磁涌流的大小,与变压器结构有关,与合闸前变压器铁芯中剩磁的大小及方向有关,与合闸角有关。合闸角α=0,剩磁ΦS=0.9Φm时,在合闸后的极短时间内,通过变压器铁芯中的综合磁通量的变化曲线为右图所示的曲线Φ。
由图1可以看出:当初始合闸角等于0°、变压器铁芯中的剩余磁通ΦS=0.9Φm时,铁芯中的最大磁通达2.9Φm,从而使通过铁芯的电流过度饱和,励磁电流的增量十分巨大,这种现象就是通常所说的涌流,或励磁涌流。
2 变压器差动保护误动作原因分析及解决措施
2.1 错误的整定值选择
包括错误的差动速断定值以及二次谐波制动的比率差动定值。差动速断的定值选取原则是避开能够导致涌流现象发生的电流与满负荷情况下的不平衡电流,取两者中较大者作为定值。通常定值的大小选取为(5~6)Ie,该值的选取是由非电力系统的定值部门利用实践经验确定,而非由电力系统相关计算部门得到,两者的错节容易导致在空载合闸工况时,保护出现错误动作。额定情况下可计算得到差动电流和制动电流,但现场变压器为非额定工况运行,在系数、误差以及互感器变比的影响下会导致差电流的形成,导致比率差动保护误动作。另外,对于变压器差动保护来说,如果错误的选择二次电流互感器(TA)接线方式整定值,将会导致高压侧相位角无法转移,造成高低压两侧电流的不平衡,致使差动保护误动。
2.2 正常运行时差动保护误动原因分析
(1)TA二次回路连线接触不良或短时开路。
(2)TA二次回路中由于一相接触不良而产生电弧,该电弧的产生将会导致三相之间短路或者接地。
(3)TA二次电缆芯线(相线)外层绝缘保护失效,导致变压器组正常工作发生短路故障。
(4)差动TA二次回路多点接地,接地点距离较远导致两两之间地电位相差太大。
2.3 区外故障切除后暂态电流导致的误动
区外故障被切除时,变压器电流在极短时间内由极大降低到额定值以下。在此期间表现出的暂态特征为极短时间内差动TA电流发生相位的变化,该特征主要由电流自由分量导致。两侧差动TA的电流之差的大小与暂态特征持续的时间的长短与暂态特性的差异有关。当差动元件拐点电流整定值超过差动元件中的小电流值时,差动元件缺少激励从而无法完成制动等动作。此时,若初始动作电流定值偏小,保护容易误动。
2.4 区外故障时的误动
区外故障时TA误动的情况有两种,一种是近区故障,另一种是远区故障。第一种情况下误动多因TA一侧饱和,差动保护存在较大电流差;远区故障误动多是由本文2.1所述,多种原因导致的不合理整定值以及其他诸多因素所致。
2.5 防止变压器纵差保护误动采取的措施
(1)严防TA二次回路接触不良或开路。
(2)严格执行反措要求。
(3)确保差动TA二次电缆绝缘的有效性。
(4)纵差保护用TA的选择。
(5)合理的整定值。
3 结论
本文通过对这些故障原因的分析,提出了影响变压器纵差保护运行可靠性的原因,并针对不同的原因提出了与之对应的解决方案。经实践验证,本文提出的解决方案可有效提高纵差保护可靠性,降低变压器纵差动保护误动引发的机组非正常停机事故发生概率。
参考文献
[1]王维检.发电机变压器继电保护应用(第二版)[M].北京:中国电力出版社,2003(1-11).
[2]李玉海,陈雪峰,.电力主设备继电保护的理论实践及运行案例[M].北京:中国水利水电出版社,2009:63-74.
作者简介
高伟(1978-),男,黑龙江齐齐哈尔市人。现为黑龙江华电齐齐哈尔热电有限公司工程师。研究方向为电力系统自动化。
变压器解决方案范文3
(一)集中控制
集中控制的目的在于能够使企业规模或业务扩展之后,能够充分发挥组合优势,确保规模的扩张不会引起风险的同步增加,在此基础上进一步使得1+1大于2。对于X公司变压器板块而言,主要包括财务核算体系、物料/BOM/工艺路线等基础数据、施工规范、质量规范等等。项目将通过基础数据中心平台,通过与现有的PDM系统集成,来实现对这些标准/规范的统一制定和维护。在这其中,对于X公司变压器板块来讲最为关键的在于产品BOM系列数据和物料数据。从其他项目制造行业总部的ERP实施经验来看,基础数据质量为上线切换以及后续运行的最大影响因素。所以项目实施开始后,应立即成立主数据管理委员会,首先针对物料基础数据进行完整的梳理和清理;其次,针对产品BOM系列数据,根据装备制造行业的实施经验,对产品特性进行深刻的分析,梳理各种产品标准材料以及配件的范围标准,以此作为指导订单、生产装配、采购等的统一指导标准。在项目建设过程中必须进行PDM与ERP系统的关键数据集成,实现设计成果的快速转换,从而实现BOM基础数据的指导、准线作用;同时将针对板块业务管理中最为复杂的问题——变更管理设计完善的解决方案,本项目方案使用了SAPERP系统PP模块ECN功能实现工程技术变更管理。
(二)业务高效运营
业务高效运营是企业管理的最基本要求,项目所设计的解决方案是在全局可视化、关键资源及标准规范集中控制的大框架下,实现业务流程及信息的高效协同,在运营效率、信息流转、PDCA循环周期等环节实现持续的提升。对于X公司变压器板块而言,项目的解决方案重点在于建立核心业务横向一体化。项目基于以下的几点关键解决方案思路,来建立一体化管理平台,支撑X公司变压器板块逐步改善管理:
1.实现全面的财务业务一体化
提高企业核算PDCA循环效率项目将基于集团总部的财务管理平台架构上,搭建属于X公司变压器板块的财务核算平台,实现集团与X公司变压器板块两级财务核算。在此基础上,建立进销存、生产、项目管理等业务模块与财务模块一体化的系统平台,以此为基础实现了业务财务一体化,提高整体核算效率。
2.通过智能化引擎
简化成本核算针对整个企业核算中,难度最大,最耗费财务核算资源的成本管理,项目将在财务业务一体化的基础上,建立智能化处理引擎,实现自动化的成本核算,满足以项目维度与物料维度的两层核算,以缩短核算周期,减少核算工作量,将核算人员从低价值的核算工作中解放出来,增强管理会计核算分析的职能。
3.以订单管理为切入点
建立销售管理基础体系,未来逐步拓展完整的客户关系管理体系在ERP实施的第一阶段,应实现订单/项目的全生命周期管理。同时,通过建立定价、信用管理等基础体系,逐步加强销售环节风险控制。未来基于客户信息和订单管理体系,逐渐扩展售前商机管理、市场营销管理、售后服务管理,逐渐丰富为围绕客户为中心的客户关系管理体系。
4.建立清晰的订单/项目线索
实现虚拟化的“强”项目管理大型高压变压器行业目前的销售订单有工程项目的特点,而工程项目的特点决定了X公司变压器板块的每一个订单具有较强的个性特点,需要较强的独立跟踪控制的管理需求。然而从业务职能的组织方式来讲,又无法做到强项目矩阵管理,因此项目应通过信息化的手段,建立订单/项目业务线索,建立虚拟化的“项目管理”,实现“弱矩阵+强项目”的管理需求
5.建立产销结合的供应链一体化计划体系
在X公司变压器板块当前及未来的业务中,供应链无疑是最为核心的部分,而供应链管理中最为关键的,则是一系列的计划管理体系。项目应基于SAP系统建立一体化的供应链管理,能够完整的将设计、营销、生产、采购、仓储全部贯通,实现全局一体化的供应链计划管理体系。
(三)全局可视化全局可视化
顾名思义就是能够看得到全部的情况。本方案所要提供的全局可视化,不仅仅只是简单的看到全部,还需要做到以下几点:
1.所有业务环节、所有业务实体
(包括虚拟利润中心、事业部等)的业务数据(在权限控制机制下)实时、准确、透明可见,在统一的管理平台共享和流转。包括财务数据、业务运作数据、绩效分析数据等等。
2.基于上一项的基础
在可见的数据当中,能够准确、快速的获知当前运营有异常的环节。基于平衡计分卡、商务智能以及各种业务监控平台,对业务执行的状况进行实时的监控,让X公司变压器板块各级管理者能够尽早、准确的了解哪些业务出现了异常。
3.系统还应进一步提供业务执行异常的问题
追溯,使得X公司变压器板块管理者在掌握业务问题之后,能够进一步深入的了解问题的组成原因。有了这样的信息化支撑体系,将能给各级管理者强有力的工具支持。
二、项目实施建设方案
确定后,开始项目的实施,实施分为如下五个阶段。
(一)项目准备阶段
本阶段主要进行了如下工作:项目启动大会,决定项目组织结构,明确项目组成员的角色和责任,确认项目基线计划;项目组概览培训;项目规范制定;技术环境准备;确定业务蓝图阶段工作计划。
(二)业务蓝图阶段
本阶段主要进行了如下工作:业务调研和分析;数据标准化设计;业务组织结构;业务流程清单;定义未来业务蓝图(包括业务流程和岗位职责);开发需求和评估确认;数据收集和清理。
(三)系统实现阶段
本阶段主要进行了如下工作:系统单元详细配置;开发设计和测试(包括功能增强、表单、平台、接口、报表和导入程序);培训和单元测试;集成测试;数据收集和清理。
(四)上线准备阶段
本阶段主要进行了如下工作:最终数据确认;最终用户培训;生产系统环境确认;系统切换;上线盘点;动态数据准备;上线支持准备。
(五)项目上线
项目上线后经过一段时间的试运行和对系统的进一步完善和调整,稳定的运行在板块内的各个企业中。
三、结语
变压器解决方案范文4
东营港口配电所电力来源由所在地110kV变电站10kV两条回路提供,由变电所到岸边计量柜为10km架空母线,岸边计量柜用作供电公司计量专用。由岸边计量柜到港口配电所为10km高压电缆。
港口配电所电力系统配置分为I、II段10kV母线供电。其中I段母线负载为四台门机设备;其中三台装机容量为650kW,一台装机容量为750kW;II段母线负载为两台门机设备和一台生活变;其中两台门机装机容量分别为650kW,一台生活变为SCB10-800型800kVA变压器,此变压器用于港口上生活照明低压系统供电。每台门机均由港口配电所10kV直接供电。每台门机上配有上述容量的变压器,将10kV变为0.4kV供给整套门机内设备用电。
2 现场测试情况及数据统计
2.1 测试现场基本情况
因II段母线上的两台门机还未安装完毕,负载只有一台800kVA生活变;仅对I段母线进行了测试,测试位置(电流、电压信号取样)为I段母线进线柜,负载运行情况为:启动三台门机,其中两台门机带载运行,通过抓斗抓货物进行上下提升作业,一台因没有抓斗空载运行;通过对现场人员的了解此种运行方式以基本接近此港口正常工作时状态。
2.2 测试相关数据及分析
1)电压、电流、有功功率、视在功率、功率因数测试数据分析:从检测相关数据可以看出一段母线的电流、有功功率、视在功率、功率因数的幅值和频率都变化非常快,电流最大值为:26.5A,最小值为:3.1A;有功功率最大值为:0.472MW,最小值为:-0.239MW;视在功率最大值为:0.510MW,最小值为:0.038MW;功率因数最大值为:0.925,最小值为:-0.578;另外从岸边计量柜计量表观测到功率因数的0.75~0.99之间波动;(由于岸边进线柜取不出电压、电流信号故没有测试出此处的相关数据)。
另从PT柜观测到一段空载时电压为A相:10.53KV B相:10.52KV C相:10.57KV 在带三台门机运行时电压为A相:10.27KV B相:10.27KV C相:10.17KV 并没有太大的压降,电压一直比较稳定,没有多大波动。
2)电压、电流波形及谐波测试数据:分析:从检测相关数据可以看出总电压谐波畸变率为:6.7%,其主要成分为5、7次谐波。5次谐波为:3.2%;5次谐波为3.57%。门机设备上使用的变频器设备比较多,因此可以看出谐波污染情况比较严重。
3 解决方案分析
通常情况下港口门机供电方式为由一台容量较大的变压器将10kV变为0.4kV,变压器安装在港口配电所内,再由低压电缆供电统一向各台门机供电。而东营港口设计为每台门机上都安装有一台变压器,港口配电所向每台门机送10kV高压,由各台门机上的变压器降压后向本台门机供电。此种方式因在每台门机变压器选择上都预留有余量,因每台门机都留有余量,并且所有门机也不会同时工作,但每台门机变压器都是要长期供电的,这样就造成了总的供电裕量很大,无功消耗也很大。
由于门机工作在不同的工作方式下,有时需要提升,有时需要释放,有时需要旋转移动,这就造成了负载变化非常频繁,相应的无功,有功,电流,功率因数有快速的较大的变化,所以在系统的补偿反应速度上必须满足要求。
门机设备使用的变频器比较多,产生谐波比较严重,在做补偿设备时要求进行谐波的重点考虑。尽量能吸收部分谐波,并避免系统的谐振和自身谐波的放大。
3.1 解决方案
对于本系统的实际工况和配电情况,在10kV侧作改造是不适用的,在如此快的负载变化过程中,比较经济的10kV补偿装置是无法到达的。
此外从岸边计量柜到港口配电所的电力输送为10kM高压电缆完成,高压电缆充电功率比较大,对10kV线路已经做了很大的补偿。电网空载电压比较高,电压比较稳定,如果在10kV侧做无功补偿将会大大抬高系统电压,特别是负荷较低的情况下,对整个系统上所有设备的绝缘是一个破坏,特别是电缆。(根据实际现在了解,系统的保护措施是比较弱的。)
根据实测情况,系统中门机大多时间在中低功率容量运行。从每个月的实际用电量和此次测试的运行电流最大值(26.5A)来看,门机变压器的装机容量显然有大量剩余,负载率非常低。变压器所要消耗的无功功率非常之大。为了达到最好解决方案,建议在每台门机变压器低压侧做无功补偿改造。
3.2 具体方案要求
1)在门机的低压变压器侧作无功补偿改造,根据现场情况提出具体的改造方案,补偿设备要经过特殊设计安装在门机上。
2)考虑到谐波的因素,补偿装置必须可以抑制3次以上谐波。
3)系统使用低压模块式混合型快速去谐补偿装置,基本的低压变压器的空载无功损耗由一般的投切补偿完成,负载快速变化部分由快速晶闸管投切完成。
4)结构方案可以参考选用某品牌的LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置,完成本项目的改造。
3.3 采用方案设备配置说明
1)型号说明
2)LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置简介
LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置广泛应用于机械制造,冶金,煤矿、石油化工、轻工、建材、铁道、公路交通、军工、造船、建筑等低压供配电系统中,要求动态无功补偿且同时需要抑制谐波的工况场合。
LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置引用先进核心PFC技术和核心元器件,并且采用优异的控制系统,设计成各种具有去谐功能、不同补偿容量的模块单元,用户可根据电网、工矿定制组合成所需要的去谐补偿容量。
LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置包括:LMFC、LMFC(E)、LMTSC、LMTSC(M)系列,LM各系列装置在统一的设计平台上,采用模块式结构,规范设计,设计理念先进,结构合理。各系列具有统一的控制方案、技术规格,安装尺寸,通用性能强。
3)LM系列低压模块式无功功率去谐补偿装置技术特点
装置在统一的设计平台上,采用补偿支路模块式结构。模块组合拼装,扩展自如,可按照用户需要组合出各种补偿容量和投切方案。
各系列去谐补偿模块标准化设计,易于安装,通用性强。
在单母线分段接线的配电系统中,两组补偿装置分别工作在的两段母线上,两组补偿装置可实现耦合控制。
可记录每个支路投切次数和工作时间。可以显示故障支路,并且在不影响系统运行下屏蔽故障支路。
实时监测显示进线侧V、I、P、Q、COSΦ及THD-V、THD-I和高达19次电网谐波分量。
装置可以符合各类低压配电柜尺寸,可与各类型柜体并柜安装。
结构紧凑,单柜容量较传统的固定式安装增加近一倍。
装置使用安全,检修方便,散热合理,寿命长。
变压器解决方案范文5
引言
电子产品间会通过传导或者辐射等途径相互干扰,导致电子产品不能正常工作。因此,电磁兼容在电源产品设计中处于非常重要的地位,若处理不当会带来很多麻烦。
开关电源是一个很强的骚扰源,这是由于开关管以很高的频率做开关动作,由此会产生很高的开关噪声,从而会从电源的输入端产生差模与共模干扰信号。同时,开关电源中又有很多控制电路,很容易受到自身和其他电子设备的干扰。所以,EMI和EMS问题在电源产品中都需要重视。
然而对于一个电源系统内有多个子系统的场合,多个子系统之间的电磁兼容问题就更加尖锐。由于电源产品体积的限制,多个子系统在空间上一般都比较靠近,而且通常是共用一个输入母线,因此,互相之间的干扰会更加严重。所以,这类电源系统除了要防止对其他电源系统和设备的干扰,达到政府制定的标准外,还要考虑到电源系统内部子系统之间的相互干扰问题,不然将会影响到整个系统的正常运行。
下面以一个军用车载电源为例,阐述了在设计中应注意的原则,调试中出现的问题,解决的方案,以及由此得到的经验。
1 电气规格和基本方案
1.1 电气规格
如图1所示。由于是车载电源,所以该电源系统的输入为蓄电池,电压是9~15V。输出供辐射仪,报警器,侦毒器,打印机,电台,加热等6路负载。其电压有24V,12V,5V3种,要求这3种电压电气隔离并且具有独立保护功能。
1.2 基本方案
12V输出可以直接用蓄电池供电,因此,DC/DC变换系统只有24V和5V两路输出。由于要有独立保护功能,并且调整率要求也非常高,所以,采用两个独立的DC/DC变换器的方案。24V输出200W,采用RCD复位正激变换器;5V输出30W,采用反激变换器。图2给出了该方案的主电路图。
2 布局上的考虑
因为,有两路变换器放在同一块PCB上,所以,布局上需要考虑的问题更加多。
1)虽然在一块PCB上,但是,两个变换器还是应该尽量地拉开距离,以减少相互的干扰。所以,正激变换器和反激变换器的功率电路分别在PCB的两侧,中间为控制电路,并且两组控制电路之间也尽量分开。
2)主电路的输入输出除了电解电容外,再各加一颗高频电容(CBB电容),并且该电容尽量靠近开关和变压器,使得高频回路尽量短,从而减少对控制电路的辐射干扰。
3)该电源系统控制芯片的电源也是由输入电压提供,没有另加辅助电源。在靠近每个芯片的地方都加一个高频去耦电容(独石电容)。此外,主电路输入电压和芯片的供电电压是同一个电压,为了防止发生谐振,最好在芯片的供电电压前加一个LC滤波或RC滤波电路,隔断主电路和控制电路之间的传导干扰。
4)为了减少各个控制芯片间的相互干扰,控制地采用单点信号地系统。控制地只通过驱动地和功率地相连,也就是控制地只和开关管的源极相连。但是,实际上驱动电路有较大的脉冲电流,最好的做法是采用变压器隔离驱动,让功率电路和控制电路的地彻底分开。
3 调试中出现的问题及解决办法
该电源系统在调试过程中出现了以下问题:正激变换器和反激变换器在单独调试的时候非常正常,但是,在两路同时工作时却发生了相互之间的干扰,占空比发生振荡,变压器有啸叫声。
这个现象很明显是由两路变换器之间的相互干扰造成的。为了寻找骚扰源而做了一系列的实验,最终证实是由两路主电路之间的共模干扰引起振荡的。具体的实验过程过于繁琐,在这里就不描述了。
这些问题的解决方法有很多种。下面给出几种当时采用的解决方案,以及提出一些还可以采用的方案。
1)在每个变换器的输出侧加共模滤波器这样不仅可以减小对负载的共模干扰,并且对自身的控制电路也有好处。因为,输出电压经过分压后要反馈到控制电路中,如果输出电压中含有共模干扰信号,那么控制电路也会由此引入共模干扰信号。所以,在变换器的输出侧加共模滤波器是非常有必要的,不仅减小对负载的共模干扰,还会减小对控制电路的共模干扰。
2)在反激变换器和正激变换器之间加一个共模滤波器这样可以减少两路变换器主电路之间的传导干扰。因为,反激侧差模电流较小,所以,将共模滤波器放在反激侧,如图3所示。另外,为了防止两路电源之间的相互干扰,共模滤波器设计成π型,这样从每一边看都是一个共模滤波器。
3)将反激变压器绕组的饶法改成原—副—原—副—原—副的多层夹层饶法采取该措施后变压器原副边的耦合更加紧密,使漏感减小,开关管上电压尖峰明显降低。同时共模骚扰源的强度也随之降低。在不采用解决方案2)时,采用本方案也解决了问题。而且,这种方法从根源上改善了电磁兼容性能,且绕组的趋肤效应和层间效应也都会改善,从而降低了损耗。但是,这种绕法是以牺牲原副边的绝缘强度为代价的,在原副边绝缘要求高的场合并不适用。
4)减慢开关的开通和关断速度这样开关管上的电压尖峰也会降低,也能在一定程度上解决问题。但是,这是以增加开关管的开关损耗为代价的。
5)开关频率同步两路变换器的工作频率都是100kHz,但是,使用两个RC振荡电路,参数上会有离散性,两个频率会有一定偏差。这样两路电源可能会产生一个拍频引起振荡。所以,也尝试了用一个RC振荡电路,一个PWM芯片由另一个PWM芯片来同步,这样可以保证严格的同频和同时开通,对减少两路电源之间的干扰会有一定好处。在这个电源系统中,采用的PWM芯片是ST公司的L5991芯片,可以非常方便地接成两路同步的方式,如图4所示。
6)在二极管电路中串联一个饱和电感,减小二极管的反向恢复,从而减小共模干扰源的强度在电流大的时候,饱和电感由于饱和而等效为一根导线。在二极管关断过程中,正向电流减小到过零时,饱和电感表现出很大的电感量,阻挡了反向电流的增加,从而也减小了二极管上电压尖峰。从电磁兼容的角度讲,是减小了骚扰源的强度。用这种方法抑制二极管的反向恢复也会造成一定的损耗,但是,由于使用的电感是非线形的,所以,额外损耗相对RC吸收来说还是比较小的。
图5(a)是正激变换器在没有加饱和电感时续流二极管DR2的电压波形,较高的振荡电压尖峰是很强的骚扰源。图5(b)是正激变换器在加了饱和电感后的二极管电压波形,电压尖峰明显降低,从而大大减弱了该骚扰源的强度。
7)对反激变换器的主开关加电压尖峰吸收电路尽管反激变压器绕组的饶法有很大的改进,漏感已减小。但是,由于反激变换器的变压器不是一个单纯的变压器,而是变压器和电感的集成,所以,要加气隙。加气隙后的变压器的漏感相对来说还是比较大的。若不加吸收电路,开关管上电压尖峰会比较高,这不仅增加了开关管的电压应力,而且也是一个很强的骚扰源。
图6给出了反激变换器的吸收电路。R1,C1,D组成了RCD钳位吸收电路,它可以很好地吸收变压器漏感和开关管结电容谐振产生的电压尖峰。图7(a)是没有加吸收电路时,开关管上漏—源电压波形,有很高的电压尖峰。图7(b)是加了RCD吸收电路时,开关管上漏—源电压波形,电压尖峰已大大降低。但是,将图7(b)振荡部分放大看,如图7(c)所示,可以发现,又出现了一些更细的振荡电压。该振荡电压是由于漏感和二极管D的结电容谐振产生的,靠RCD电路已经无法将其吸收(R2,C2)。所以,又在开关管的漏—源两端加了RC吸收电路(R2,C2),进一步吸收由于漏感和二极管D的结电容谐振产生的电压尖峰。吸收后的波形如图7(d)所示。
图6和图7
8)采用软开关电路上述解决方案1)-6)是在不改变现有电路拓扑的前提下降低电磁干扰所采用的方案。其中1)-2)是采用切断耦合途径的方法;3)-6)是减弱骚扰源的方法。实际上,在选择电路拓扑时就可以考虑有利于EMC的拓扑,这样就不容易产生上面的问题。其中采用控制性软开关拓扑就是一个很好的选择。选用控制性软开关拓扑(例如移相全桥变换器、不对称半桥变换器、LLC谐振变换器[4]),不仅可以减少开关损耗,而且可以降低电压尖峰,从而减弱骚扰源的强度。但是,采用缓冲型的软开关拓扑,不仅增加了很多附加电路,并且从降低EMI角度来说也不一定有优势,因为,大多数缓冲型软开关拓扑将原先的振荡能量转移到附加的电路上了,还是会产生很强的EMI。
变压器解决方案范文6
朱国来原来是当地一家绝缘材料企业的一名销售经理。刚毕业的时候,朱国来从车间操作工开始做起,做过送货押车员,跟着公司的老销售员去跑过客户,后来自己联系建立新的客户资源,为企业赢得了一个又一个的大订单,也给自己积累了大量重要的客户源。短短几年的磨练,让中学时代内向腼腆的大男孩很快蜕变成稳重大方的营销精英。
2008年,朱国来决定自己创业。他找了几个志同道合的大学同学,他们有的掌握了一定的技术,有的积累了一些营销经验,有的则有企业管理实践经验,大家凑足了100万元的启动资金,物色创业地点,确定创业目标:“技术打包产品”———他们负责提供技术方案,产品委托外加工、服务,给客户全套的系统解决方案,而苏州吴江汾湖科创园,正好给他们提供了一个创业平台。
2008年7月,朱国来和他的创业团队在汾湖科创园研发楼租下680平方米的办公室,成立了吴江固德电材系统股份有限公司。
朱国来回忆,“刚进来时,因为企业没有知名度,凡事都要求着人家去办事。”初创期的艰难并没有动摇朱国来坚持下去的决心。
但屋漏偏逢连夜雨,2008年9月,由美国次贷危机引发的全球金融危机全面爆发。全球性市场萎缩,公司的订单减少,客户的资金到位也随之延缓,一系列的连锁反应,让原本自身基础就很薄弱的新公司,陷入举步维艰的困境。
朱国来每天亲自带着团队跑客户,经常工作到凌晨一两点,第二天又投入到新的工作中去。大家心里都有一个共同的目标—————做好固德。
凭借着年轻人的拼劲和韧性,朱国来带领着这个年轻的团队闯过了一关又一关,坚持着,努力着,相互鼓舞着,公司终于迎来了希望的曙光。主动出色的营销能力和合作力让固德赢得了预付款模式的订单,这让公司资金短缺的困难迎刃而解,朱国来掘到了“第一桶金”。
技术立企成就凤凰涅槃
金融危机使固德公司主动寻求企业技术转型,进入了电力发电机、直流输配电、LED照明电子市场领域,从单一提供绝缘材料产品,转为提供全套绝缘和复合系统解决方案。
随着企业知名度的提高,信息渠道的拓宽,固德与北京兴华会计师事务所、北京君泽君律师事务所等建立了长期的合作关系,并开始筹划企业上市融资计划。朱国来坚持科技创新,组建一支研发团队,致力于提高产品的质量,推进公司和行业的高质量可持续发展。公司与韩国、瑞士、美国、奥地利、英国知名企业建立了战略合作伙伴关系,在发电设备、输配电、牵引动力系统、电子电器产品及变压器等领域为客户提供综合性整体解决方案。公司在发电机和干式变压器绝缘细分市场具有强大竞争优势。
在新领域酝酿再跨越
朱国来克服了公司创业初期和成长过程中的一个又一个难题,带领固德逐步茁壮成长为全国复合材料界的知名供应商。
2012年2月27日,在天津股权交易所交易代码为000099的固德电材正式挂牌,融资3200万元,成为我国电气绝缘行业第一家、国家级科创园中第一家在天津股权交易所挂牌的企业;是苏州市在天交所科技创新板全国市场第一家挂牌企业。
今年,固德电材销售额预计将实现2.3亿元,与去年相比将增长30%左右,而到目前为止,整个行业增长仅为10%。公司积极引进国内变压器领域专家及同行业领军人物,组成研发队伍,致力于提高产品质量,公司每年都有好几项科技创新成果,不断刷新国内绝缘领域的记录。在发电机和干式变压器占据市场优势之后,朱国来又把目光聚焦在输电领域,酝酿再一次的飞跃。
“我们的产品原来在发电设备领域比较多,今后会衍生到输电领域,尤其是特高压、直流的一些输电领域。”朱国来说。