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产品的可靠性指标是其质量属性中极其重要的一部分。产品的可靠性越高,维护成本越低,可以最大限度地减少用户的费用,保证用户设备的正常运行。同时,只有高可靠性的产品才能在市场上真正具有竞争力。
一.自动稳压器可靠性现状:
在现代电源领域,为了确保电源设备能够精确控制和可靠运行,必须采用电力电子技术,并在设备中使用功率半导体器件(晶闸管)。功率半导体器件具有效率高、控制性能好、体积小、重量轻、使用可靠等优点。因此,利用电力电子技术升级功率调节器已成为大功率功率功率调节器的主要发展方向。
随着市场和用户逐渐认可非接触电压调节器,许多电压调节器制造商随后推出了结构不同的非接触式电压调节器。由于主电路结构的不同,它们的性能差异通常相当大;此外,一些制造商在技术上投入不足,也未进行深入研究;他们对非接触电压调节器关键部件晶闸管模块的性能和应用缺乏足够的测试和理解;甚至少数制造商仍然偷工减料,把旧零件当新零件,把劣质零件当成好零件。所有这些原因最终反映在产品的可靠性上,导致许多制造商的非接触式电压调节器性能极不稳定,使用可靠性也很差。随着时间推移,许多用户误以为市场上的非接触式电压调节器不可靠且无法使用,最终不敢购买。
二.为了澄清大多数用户的一些误解,我们将分析市场上所有人的非接触式电压调节器。
不同主电路结构的非接触式电压调节器的主要区别在于补偿电压的调整方式,这直接关联于电压调节器的工作可靠性、动态响应、电压调节精度、电压调节范围、最大容量、波形失真及其他性能指标。
市面上非接触式电压调节器的主电路大致可分为以下三种类型:
1.自动电压补偿型:
三款非接触式电压调节器的优缺点及“潘登”非接触式电压调节器的可靠性
该结构通过控制双向晶闸管的导通和关闭来切换自耦变压器的抽头,从而改变补偿变压器的补偿电压的大小和极性,以实现输出电压的稳定。
主要优势:
由于采用自耦变压器抽头分级电压调节,双向晶闸管的开关电压降低(从220伏降至低于200伏),换挡时产生的浪涌电流得以抑制(自耦变压器本身是高功率电抗器),从而大大提升了双向晶闸管的工作可靠性。
由于控制电路采用“互锁隔离”技术,外部干扰导致双向晶闸管故障导致的环流问题得以完全解决,晶闸管器件的损坏也基本避免。
由于控制部分主要使用模拟集成电路,对恶劣的电网环境具有较强的适应性。
2.自动耦合类型:
三种非接触式电压调节器的优缺点及“盘登”非接触式电压调节器的可靠性
这种非接触式电压调节器通过控制双向晶闸管的开关,直接改变自耦变压器的变换比,从而实现输出电压的稳定。
主要缺点:
由于晶闸管直接串联在主电路中,负载电流通过晶闸管流动,负载电流中的瞬态和波动容易损坏晶闸管;而大电流的长期通过会产生大量热量,这也使晶闸管在恶劣的工作环境中工作,性能下降,可靠性也随之下降。
此外,如果该结构用于制造大容量电压调节器,晶闸管容量也必须选择较大,这会极大地影响晶闸管裕度系数和晶闸管散热设计的确定,并容易降低可靠性。
与自耦式相比,非接触式电压调节器的优点包括:
由于自耦合补偿非接触式电压调节器的晶闸管不在负载电流的主路径上,仅连接到电压调节电路,通过的电流并不大,仅占负载电流的几部分,甚至十几部分或二十分之一,因此器件的裕度系数可以轻松选择, 运行时温度不大,晶闸管可以长时间可靠工作;同时,电压调节器的容量也可以非常大(目前最大可产电为2000KVA)。
3. 纯补偿类型:
三款非接触式电压调节器的优缺点及“潘登”非接触式电压调节器的可靠性
该结构通过双向晶闸管的导通控制补偿变压器组合的输入、输出或极性变化,以实现输出电压稳定的目的。
与前两种非接触器件相比,纯补偿型非接触器件的优势主要体现在1.节能,因为变压器数量减少,直接减少变压器的损耗;2. 晶闸管间歇性静止,因为并非所有晶闸管都会被使用,而是根据需求使用,这给了一些晶闸管时间休息和散热。无需担心安全和可靠性,因为晶闸管现在具备1600伏的耐压,加上我们公司设计的浪涌吸收电流,晶闸管安全可靠,甚至晶闸管还能保证10年。
三、电压稳定器采取的措施以提高可靠性:
为确保产品高度可靠性,公司采用了一套科学方法。以下是我们在多个主要方面采取的措施介绍,如“可靠性设计”、“可靠性增长”和“可靠性管理”。
1. 可靠性设计措施:
(1) 降额设计:为了降低失效率并提高产品可靠性,我们在选择主要部件参数时采用了“降额设计”方法。例如,我们根据平均导通电流ITAV的3到5倍来选择晶闸管模块的容量,这相当于将常用设计裕度系数翻倍。这加强了影响非接触式电压调节器可靠性的关键环节,并大大提升了产品的可靠性。
(2)电磁兼容性设计:为了防止电压调节器工作现场电磁环境导致的错误或故障,我们采取了多项措施来消除和减少干扰。例如,我们采用美国JOSLYN公司全球最先进的MOV矩阵技术,有效抑制晶闸管运行过程中产生的浪涌尖峰(我们公司是美国JOSLYN公司中国浪涌保护产品的总代理)。此外,我们还加强了电源滤波器设计,以提升系统的抗干扰能力。
(3)散热设计:在散热设计方面,经过数年的探索和改进,我们设计出一套合理的散热措施和适用的散热数据,有效降低了晶闸管器件和机箱的温度上升,并大大减少了因过热导致的性能下降和故障。
2. 可靠性增长指标:
对于非接触式电压稳定器,我们非常重视持续纠正产品设计和制造中的缺陷,并不断提升产品可靠性。自1999年首款产品发布以来,我们一直在跟踪用户使用情况,结合售后服务的反馈信息,持续分析和研究故障源及潜在隐患,及时改进,并确保设计修订时不引入新的故障源。
在产品设计和修订设计阶段,我们进行了大量测试,始终坚持使用测试方法查明故障根源,努力解决产品设计阶段隐藏的缺陷风险。
3. 可靠性管理措施:
千赫兹科技严格按照ISO9000国际质量认证体系实施产品质量管理,建立了生产使用过程中故障和缺陷的收集、分拣、反馈、分析和处理系统,从体制角度为提升产品可靠性提供了强有力保障。
此外,我们对晶闸管和变压器等主要部件的选择也进行了严格的质量控制。例如,对于晶闸管模块,我们加强了状态峰值电压VTM的屏蔽,并尝试在低范围内控制器件温度上升;我们还提出了更高的晶闸管栅技术要求。主变压器和辅助变压器采用了低损耗、低温升、高效的环向变压器结构。
经过多年的努力,“千赫兹”无接触电压调节器的可靠性不断提升。迄今为止,该产品的平均无故障运行时间已达到10万小时。
四. 由单芯片微型计算机控制的非接触式电压调节器:
目前市场上许多非接触式电压调节器使用单芯片微型计算机构建控制系统。尽管单芯片微机技术有诸多优势且相对先进,但也存在弱点,即抗干扰处理相对复杂且困难。对于高功率电力电压调节器,其工作环境,尤其是电磁环境,通常相对严苛,因此电路结构和控制系统应力求简洁可靠,尤其是抗干扰能力应当强大,以确保更高的工作可靠性。如果你盲目地在追求时尚而盲目使用单芯片微型计算机技术,那弊大于利。
因此,我们认为如果电压稳定器的主要性能指标没有明显提升,我们仍应对单芯片微机技术在非接触式电压稳定器的应用保持谨慎。
五、概述:
过去,市场上大多数电源电压稳定器都是机械碳刷式。碳刷和机械传动的使用不可避免地会带来许多缺点和问题,如工作寿命短、响应速度慢、碳刷接触面积较小影响输出电流、碳刷磨损快以及频繁维护和更换。因此,无接触电压稳定器是大多数用户不可避免的选择。随着制造商技术和工艺水平的持续提升,无接触式电压稳定器的工作可靠性不断提升。与此同时,随着用户对产品的理解不断加深,非接触式电压稳定器无疑将拥有更好的市场前景。