電鍍電源的應用現狀及發展趨勢

2023-07-05 11:37:22

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電鍍電源是應用功率半導體器件將交流電源轉換為DC電（diàn）源，所（suǒ）以（yǐ）電鍍電源也被稱（chēng）為電鍍整流器。

早期（qī）使用電鍍電源的是DC發電（diàn）機組，隨後硒堆整流器（qì）的出現，由於（yú）體積大、噪音大、成本和（hé）能耗（hào）高，被矽整流電源取代。20世紀60年代，隨著晶閘管(SCR)的（de）問世和成功應用，電（diàn）鍍電（diàn）源得到了迅（xùn）速發展，晶閘管（guǎn）電鍍電源應運而生。晶（jīng）閘管在電源中既用（yòng）作整流器件，又用作電壓調節器。控製係統采用移相技術（shù），應用閉環Pl調節，使電源（yuán）具有自動調壓（yā）、穩流等功能，保護方式靈活。與矽整流設（shè）備相比，它在體積、運行效率、自動控製和調（diào）節方式等方麵具有很大的優（yōu）勢，並得到了廣泛的應用。但在小電流情況下，晶閘管電（diàn）鍍（dù）電源容易使網側（cè）和負載諧波嚴重，造成電（diàn）網波形畸變，從而形成電網“公害（hài）”，應在電網中增加必要的防範措（cuò）施。

20世紀80年代（dài）以後，轉換器設備中常見的晶閘管逐漸（jiàn）被新設備取（qǔ）代，如（rú）功（gōng）率晶（jīng）體管(GTR)、場效應晶體（tǐ）管(MOSFETs)和絕緣柵（shān）雙晶（jīng）體管（guǎn）(IGBTs)。MOSFET和IGBT作為功率器件的整流器工作頻率可（kě）以提高到20 ~ 50kHz，所以這種整流器也叫高頻（pín）開關（guān）電源。工作過程是將（jiāng）整流後的DC電源逆變為高頻交流電源，再經整流後得到DC電源。由於（yú）采（cǎi）用了（le）高頻開關方式，大大減小了（le）變壓器的體積（jī）和設備的功（gōng）耗，大大（dà）提高了（le）功率因數（shù）和運行效率，是當前電鍍電源的發展方向。隨著IGBT器（qì）件功率（lǜ）的增加、耐壓的提高和應用技術的日益成熟，IGBT將在大部分領域取代晶閘管(SCR)實現較好節能。目前（qián）正在研發的大功率智能（néng）功率模塊(IPM)將電力電（diàn）子器件和驅動、保（bǎo）護、控製電（diàn）路集成在一起，從而提（tí）高係統的可（kě）靠性和可維（wéi）護性，進一步降低成本和能耗，並將持續應用於電（diàn）鍍電源。

隨著電鍍工藝的快速發展，新的電鍍工藝從波形（xíng）、頻率、自動控（kòng）製、綜合功（gōng）能等方麵對電鍍電源提（tí）出了（le）更高的要求。目前常用的電鍍電源（yuán）按（àn）波形可分為脈動DC電源、平（píng）滑DC電源、周期（qī）換向電源、單向脈衝電源、換（huàn）向脈衝電源、DC疊加脈衝和智能（néng）多波形電（diàn）源，以滿足不同電鍍工藝的需要。

綜上所述，電鍍電源的總體發展趨勢是（shì）低能耗（hào）、無電（diàn）網汙染、高可靠性、小體積、高性能（néng）、多功能。

9.1.2常用電鍍電源介紹

(1)矽整流電源

矽整流電源的降壓變壓器原邊采用穩壓器，副邊采用二管整流器。根據容量的不同，可分為單相全（quán）波、三相全波（bō）和六相雙反射星形整流。小容量電源采用幹接點調壓器，大容量電源采用油浸感應調壓器。根據容量的不同，整流（liú）器元件的冷卻方式分為（wéi）自冷、風冷、水冷和油浸自冷。由（yóu）於采用交流穩壓器調壓，所以輸（shū）出波形是脈動連續的DC，這種電源由於效率低、體積大、成本高和自動控製難以實現等缺點，在電鍍領域的應用受到限製，屬於淘汰產品。

(2)晶閘管（guǎn）整流電源

當晶閘管整流（liú）器容量（liàng）較小時，通過隔（gé）離變壓器降低交流電源，然後通過晶閘管移相調壓整流得到DC電壓（yā）。容量較大（dà）時，通過晶閘管交流側移（yí）相的方式獲得DC電壓，然後通過隔離變壓器降（jiàng）壓，二管整流。晶閘管和二管的冷卻（què）方式按（àn）容量不同分為自冷、風（fēng）冷（lěng）、水冷和油浸自冷（lěng）。目前，大多數整流變壓器采用三相五柱式鐵心節能（néng）變（biàn）壓器（qì），與六相雙反射條平衡電抗器相比，可以省去平衡電抗器（qì），降（jiàng）低成本（běn），加大效率。晶閘管整流器的輸（shū）出波形為脈動DC，在電流較低時不連續。為了提高輸出波形的平（píng）滑度（dù），可以增加濾波器或多相整流電路。

晶閘管整流器一（yī）般具有（yǒu）穩（wěn）壓（yā）、穩（wěn）流、軟啟動等功能。，可靈活應用於生產線。近年來，隨著微機控製技術在晶閘（zhá）管（guǎn）整流器中的廣泛應用，它可以（yǐ）實現輸出波形的換向、DC疊加脈衝、波形分段控製等。，還可以實現定時、計時、自動控溫、功率測（cè）量、量（liàng）化等控製（zhì）功能。

(3)高頻開關電鍍電源

高頻開關電源（yuán）自上世紀90年代開始應用於電鍍領（lǐng）域，現已進入推廣應用階段。這（zhè）種電源具有效（xiào）率高、體積小（xiǎo）等特點。，在3000A以（yǐ）下的一般電（diàn）鍍電源中具有很強的競爭力。通過近幾年的運行測試，其穩定（dìng）性、輸出波形和控（kòng）製已能滿足（zú）生（shēng）產的需要（yào），現已擴展到5000 ~ 10000A，甚至更大容量，有望（wàng）在大多數電鍍領域取代晶閘管整流器。

普通開關電源的輸出波形為高頻調製脈衝DC，如果對平滑度要求較高可（kě）以加DC濾波，冷卻方式一般為風冷。