1電鍍行業(yè)對(duì)電鍍電源的技術(shù)要求

    電鍍行業(yè)的重大關(guān)鍵設(shè)備是電鍍電源，其性能的優(yōu)劣直接影響到電鍍產(chǎn)品工藝質(zhì)量的好壞；同時(shí)，電鍍行業(yè)最主要的能量消耗是電源，因此高品質(zhì)的電源是電鍍業(yè)節(jié)能增效的決定性因素，對(duì)電網(wǎng)的綠色化也有重要影響。在電氣性能方面，電鍍電源屬于低壓大電流設(shè)備，要求操作簡(jiǎn)便、能承受輸入端的突變和輸出端短路，以及操作過(guò)程過(guò)載的沖擊。還由于電源設(shè)備工作在酸堿、潮濕等惡劣環(huán)境下，對(duì)電鍍電源的穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾性、耐腐蝕性等要求也顯得更為重要。這些，都是設(shè)計(jì)電鍍電源必須考慮的重要因素。

    高頻開(kāi)關(guān)電源與傳統(tǒng)工頻整流電源相比，具有高效節(jié)能約20%~30%、省材約80%~90%、功率密度大（輸出1A電流傳統(tǒng)電源需要制造材料0.5kg~1kg，而開(kāi)關(guān)式電源只需要0.06kg~0.12kg），而且動(dòng)態(tài)特性和控制調(diào)節(jié)特性好，制造過(guò)程占地少、加工量少等特點(diǎn)。電鍍電源要求輸出功率大（通常輸出電流要2000A以上），電鍍行業(yè)推廣應(yīng)用開(kāi)關(guān)式電源對(duì)節(jié)能、節(jié)省資源都是有顯著效果的措施。

    2電鍍電源的主電路結(jié)構(gòu)

    電鍍電源在滿足其電氣技術(shù)要求的條件下，應(yīng)該盡量采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定可靠的技術(shù)方案。而高頻開(kāi)關(guān)電源要獲得大功率輸出，也要從電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的各方面都要采取相應(yīng)的措施，來(lái)保證大功率輸出的要求。

    因此，其工作電源直接選用380V的三相交流電源。經(jīng)過(guò)三相橋式整流，濾波，作為開(kāi)關(guān)電源的輸入電源。由于要求輸出大功率，主回路功率變換器要采用橋式電路才能實(shí)現(xiàn)。因?yàn)闃蚴诫娐肥沟酶哳l變壓器只需要一個(gè)原邊繞組，通過(guò)正向、反向的電壓，得到正向、反向的磁通，變壓器鐵芯和繞組利用最佳，效率、功率密度都較高；另外，功率開(kāi)關(guān)承受的最大反壓可以不超過(guò)電源電壓；利用四個(gè)反接在功率開(kāi)關(guān)兩端的體二極管，無(wú)須設(shè)置能量恢復(fù)繞組，變壓器的反激能量就可以恢復(fù)利用。所以功率變換器選擇橋式電路結(jié)構(gòu)。

    3使用軟開(kāi)關(guān)變換器方案的必要性

    在功率變換器使用橋式電路結(jié)構(gòu)的條件下，根據(jù)開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，通常可以將開(kāi)關(guān)型功率變換器分為兩大類(lèi)：硬開(kāi)關(guān)變換器和軟開(kāi)關(guān)變換器。以PWM脈沖寬度調(diào)制變換器為例，它通過(guò)改變開(kāi)關(guān)接通時(shí)間的長(zhǎng)短，即改變脈沖占空比來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓和輸出電流的調(diào)整，PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)以其電路簡(jiǎn)單，控制方便而獲得了廣泛的應(yīng)用。

    早期的PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)，其電子開(kāi)關(guān)是一種“硬開(kāi)關(guān)”，如圖3所示。即功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通或關(guān)斷是在器件上的電壓或電流不等于零的狀態(tài)下強(qiáng)迫進(jìn)行的，造成電路的開(kāi)關(guān)損耗很大，硬開(kāi)關(guān)變換器由此得名。正是由于電路的開(kāi)關(guān)損耗很大，使得PWM開(kāi)關(guān)技術(shù)的高頻化、大功率工作受到了許多的限制。由于硬開(kāi)關(guān)限制了變換器的輸出功率和開(kāi)關(guān)頻率的提高，硬開(kāi)關(guān)條件下的開(kāi)關(guān)電源輸出功率一般小于10kW，工作頻率為20kHz左右。針對(duì)硬開(kāi)關(guān)PWM變換器的不足，八十年代末，一種新的開(kāi)關(guān)變換器——移相PWM控制軟開(kāi)關(guān)變換器被提了出來(lái)，并得到廣泛的研究。