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高频开关整流装置原理和接线如何?

2012-07-30   |  来源:www.yzc366.com

  直流系统的蓄电池充电装置根据负荷要求可为几十安至几百安。因高频开关模块目前生产的lIOV为10~80A,220V为5~40A,故充电装置要由多个模块并联组成,高频开关整流装置的直流系统框图如图6-1所示。

  各个厂生产的高频开关模块元器件和内部接线有少量差异,但其原理是相似的,现以一个比较典型的模块原理框图 (见图6—2)为例先容如下:

  图6—2高频开关整流装置原理框图

  模块由交流输入整流单元、高频逆变单元(DC/AC)、直流输出单元和控制监测单元等组成。交流输入单元由 AC380/220V或AC220V输入,经防御雷击和其他高压冲击的抑制尖峰电压设备和滤波、阻容保护器等组成,输出电压经三相全波整流器后变成直流。某些单位在直流侧装设电容器和非线性电阻,再次防止交流侧输入的过压,保护逆变单元元器件免受损坏及保证于扰信号不进入直流侧,同时也可抑制高频电源对电网交流侧的干扰。高频逆变单元将直流变为高频交流电。逆变器的高频开关由脉冲调制电路输出信号控制,输出高频方波或正弦波电压。PWM脉宽调制电路及部分软开关谐振回路,根据电网和负载的变化自动调节高频开关的脉冲宽度和移相角,使输出电流在任何允许的情况下保持稳定。高频变压器铁芯为铁氧体或非晶体制成,有很好的高频传递特性、效率高、体积小,变压器输出经滤波、整流桥和高频逆变等组成的输出单元后输出平稳直流:

  充电装置由若干个模块并联组成.一般都采用Ⅳ+1备份冗余方式÷充电电流由膏+1模块输出提供,采用自动均流措施(不平衡度不大于5%)。如直流负荷50A,可选择 10A的模块6个,即5+1:6个模块同时工作,每个模块平均分配电流为50/6=8.34A.当其中一个模块故障,装置发出报警信号,这时负荷由另外5个模块均流负担,不会影响正常供电,可将故障模块更换。在模块工作方式上,有些传统电源在轻载时均流特性不佳,小电流时稳流精度不够理想,有厂家提出充电装置在轻载时投入部分模块工作,满载时再投入全部模块工作。

  这样带来的问题是直流系统的蓄电池大部分时间是浮充电状态,整流模块处于轻载,断路器合闸或电动机起动时却又有几十安甚至一两百安的冲击电流,如何使充电装置既能在轻载时保持良好的特性,又能有效地承受冲击电流就成为高频开关电源应用于电力系统的突出问题。

  充电装置的模块与蓄电池并联工作,因为充电好的蓄电池外特性较平,蓄电池回路电阻比充电装置小,所以通过冲击电流时,大部分电流由蓄电池承担,同时蓄电池的大电流放电过程,与它并联的充电装置输出电流由很小的浮充电流突增至上百安,对于充电装置来说即相当于一个短路过程。一般充电装置设有限流保护将充电装置电流限定在额定范围内,以达到让蓄电池承担大部分冲击电流的目的,有些厂研制的电源模块采用动态均流和高速动态响应反馈,使充电装置无论在轻载还是在电流突变的瞬间都保持良好的均流特性及快速响应,避免充电装置因为不均流,各模块受到不平衡电流冲击而导致单个模块损坏或早期失效的情况发生。同时根据负载来决定投入工作的模块数还有一个局限性,大部分高频开关电源为了抑制开机浪涌,必须串一个阻容器件减小启动电流,然后继电器吸合,机器工作。这样就有l~3s过程,而合闸时间为6~40ms,因此一般情况还是采用多个模块同时工作。目前充电整流模块有多种规格,220V从5、 10、15A到20、25、30、35、40A;110V可到60、80A。建议应从灵活性、冗余有效性及成本等方面综合考虑。

  阀控密封铅酸电池的充电装置模块数量参见表6—5。表6—5 220V充电模块数量参考表

  注:1单个模块数超过6个及以上时,可按Ⅳ+1或Ⅳ+2原则选择。2充电电流大于50A时,建议选用IOA(含10A)以上模块,以减少模块数量。 

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