单机容量为3000A/24V的大功率高频逆变开关型电镀整流的研制

2011/1/25 佚名点击：来源：网络

关键词：大功率、高频开关、电镀硬铬整流器

1 概述

高频逆变开关型电源已广泛用于我国的航空、航天、兵器工业、电力电子等行业，功率容量在逐渐提高，并有望替代大功率可控硅电源，且成迅猛发展之势。但目前功率容量在几百瓦~20KW之间较多，功率容量为100KW的大功率高频开关电源并不多见。这里介绍一种单机直流功率容量为72KW的大功率逆变开关电镀电源.它已成功地应用于某国防航空工业企业，作为电镀硬铬用直流电源，并成功地取代直流发电机组。

我国电镀硬铬用整流器多为大电流，低电压的电源，已由60年代的直流发电机组→硅整流器→可控硅整流器。由于可控硅整流器为相控型整流器，实现了恒流、恒压、恒电流密度等电镀工艺的基本要求，功率容量较大.因此在80年代至今，可控硅整流器在电化学电镀方面得到了广泛的应用，但可控硅整流器本身存在整机功率因数COS∮较低，效率低，直流电流纹波系数大，谐波对电网侧的污染严重，且不易治理等诸多问题。采用IGBT高频逆变谐振开关电源技术和有源功率因数较正技术成功地解决了可控硅整流器的不足，满足了我国大功率电镀用整流器的工艺技术要求。又实现了整机体积小，重量轻，直流纹波系数≤1%，绿色无污染的环保型电源。

2 系统工作原理

3 主要技术性能指标

1、输入电压：三相交流~380V 50~60Hz

2、开关频率：30KHz

3、直流纹波系数：≤1%

4、整机效率：≥85%

5、恒压、恒流精度：≤±1%

6、电压调整率≤0.5% 负载调整率≤0.5%

7、输出电流单机3000A，电压24V

8、功率因数cos≥0.9

4 与可控硅整流器的性能特点比较

可控硅整流器与高频逆变开关电源比较

	可控硅整流器	高频逆变开关电源
工频变压器	有	无
受控器件	可控硅SCR	IGBT
工作频率	50KHZ	25-50KHZ
控制方式	脉冲移相触发	SPWM脉宽调制、软开关
输入滤波器	无	有（L、C滤波）
输出滤波	有/无	有
冷却方式	水冷/油冷/风冷	风冷
效率	70%左右	>85%
功率因数	0~0.9可变	加校正全范围可达0.9
纹波系数	额定负载使用时,最可达3%	全范围≤1%
恒流恒压精度	半载到满载范围>1%	全范围内<1%或更低
控制电路	复杂，有同步要求，不易集成	简单，采用专用集成电路、模块化，厚膜集成。
体积	大	小（只有可控硅整流器体积的1/10）
重量	大	小（只有可控硅整流器体积的1/20~30）
保护	响应时间长且，不能软开断、软恢复	快速（1uS），且有自动恢复功能
功率	功率大（目前单机可达到5000A电流）	功率小（目前可达到5000A电流）
带载启停	不允许	允许
对电网干扰	大，且不易消除	很小，且易消除
调节响应速度	一般	极快
微机自动控制程度	一般	很方便
节能效果	差	明显（比可控硅节电20%，比硅整流节电30%）