開關電鍍(dù)電源已經成為電鍍行業中使用最多的電鍍電源,這一(yī)産品在我國的發展現狀是怎(zěn)樣的呢?未來發展趨勢又會怎樣呢(ne)?今天我們來聊聊(liáo)這些問題。
1、開關電鍍電源的發展現狀
20世紀(jì)90年代開始,開關電鍍電源開(kāi)始在我國的合資和外資企業的電(diàn)路闆(PCB)的電鍍生産(chǎn)線上使用(yòng)。
20世紀90年代中後期,國内(nèi)許多(duō)整(zhěng)流器生産廠開始嘗(cháng)試研制大(dà)功率高頻開關電源,一些原來(lái)生産小功率開關電源也(yě)開始進入大功(gōng)率開關電源的領域(yù),并在全國範圍(wéi)内推廣應用。
國(guó)内每年采用高頻開關金屬表面處理(lǐ)電源、電流在5000A以下的市場總量在5000萬(wàn)元以上,特别是在(zài)某些(xiē)行業,例如印刷闆電鍍、貴(guì)重金(jīn)屬電鍍等,輸出電流小于500A的金屬(shǔ)表面(miàn)處理電源使用率已超過50%。
近年來有些高頻開關電源生産廠開(kāi)始采用的是積木式、小功(gōng)率并聯輸出方式研制大電流電源,但由(yóu)于(yú)存在許(xǔ)多技術上的問題尚未解決,目前還不能應用到生産中。
由此可見,高頻(pín)開關電鍍電源應用在金屬表面處(chù)理及小功率範圍内的國内市場已(yǐ)經接受,具(jù)有廣闊的市場前景。但産品主(zhǔ)要局限(xiàn)于(yú)1500A以下的中小功率領域,在國内也隻有少量廠家生産,從(cóng)技術角(jiǎo)度看主要限于硬開關變換模式和模拟控制方(fāng)式,可靠性(xìng)、EMC及工藝結構等方面具有明顯的局限性,同(tóng)焊接等領域全面推廣應用開關式電源的景況具有較大差距。 2、開關電(diàn)鍍電源的發展趨勢
(1)高頻高效化
在較大功(gōng)率領域采(cǎi)用高頻開關電源(yuán)代替傳統整流電源,降低損耗,提(tí)高功(gōng)率密度。
目前電鍍開關電源主要局限于1500A以下的中小功率領域,所以通過運(yùn)用先進的(de)功率電子器(qì)件和高頻逆變技(jì)術,克服目前功(gōng)率器件(jiàn)和磁性材料輸出(chū)功(gōng)率的(de)局限性,通過變壓器串(chuàn)并聯(lián)的方式發揮現有開關(guān)管的功率輸出(chū)能力,提(tí)高單機功率輸出級别;采(cǎi)用多單元積木式(shì)并聯技術進一步(bù)提高電(diàn)源的輸出能力。
軟開關技術具有降低電力電子器件開關功耗(hào)、提高(gāo)開關頻率、降低電磁幹擾、改善(shàn)器件(jiàn)的工作環境等優點,是近10年來國際電力電子領域研究的熱點。這種功率變換模式(shì)僅在短暫的功率(lǜ)器件換流期間,應(yīng)用諧振原理,實現零電壓或零電流自然導通和自然關斷,而在其他大部分時間采用恒(héng)頻脈寬(kuān)調制方式,完成對電源輸出電壓或電流的控(kòng)制。它的本質是将(jiāng)器件(jiàn)換流過程和(hé)能量轉換、控(kòng)制過程分時加以區别處理。采用這種變換模式可以使工作在高頻狀态下的功率開關管的開關損耗顯著降低,電(diàn)源整體效率提高,同時使電源工作頻率進一步提高成為可能(néng)。
(2)智能化
電鍍工藝如何(hé)消除人為因素的影響(xiǎng)及(jí)減少過程能量損耗的需(xū)求,對電源的智能(néng)化提出(chū)了更高的要求。從節能及提高工藝質量角度(dù)出發,電鍍過程中,除電源裝置的能(néng)耗(hào)以外,工藝過程(chéng)的能耗(hào)占絕大部分。而(ér)影響工藝過程能耗的因素主要是電流效率和槽壓,通(tōng)過對電解液濃(nóng)度、溫度、電極(jí)距離等參數在(zài)線檢測,實時對電源的電流電壓輸出進行調整和合理配置,進(jìn)而達到節(jiē)能增效和(hé)提高工(gōng)藝質量的目的。
從控制角度看,電鍍(dù)工藝過程及開關(guān)式電鍍電源的能量(liàng)轉換過程均為非線(xiàn)性時變系統,難以建立準确的模型進行傳(chuán)統的控制。智能控制能夠不依賴受控對象的數學模型,利用人的操作經驗、知識和(hé)推理以及控制(zhì)系統的某(mǒu)些信息和(hé)性能得到(dào)相應(yīng)的控(kòng)制規則。這些智能控制的(de)應(yīng)用将大大提高(gāo)電鍍電(diàn)源的性能(néng)及工藝質量。
因此(cǐ),随着電鍍技術的(de)不斷發展,應迅速開發适應不同工(gōng)藝(yì)過程的智能化電源設備,以滿足(zú)新世紀的新(xīn)技(jì)術(shù)發展(zhǎn)需求。
(3)數字化
電鍍電源的數字化(huà)技術意義重大。采用數字化技術,從電源(yuán)的電氣性能來看,可以應用(yòng)現有電源的各種(zhǒng)研究成果(功率電路(lù)拓撲及控(kòng)制方(fāng)式等),通過系(xì)統軟件實現軟開關技(jì)術并(bìng)降低電磁幹擾,提高電源的穩(wěn)定性和智能化程度;從電源的(de)工藝(yì)效果來看,數字化電源由于控制策(cè)略調整靈活、控制精度高以及控制(zhì)參數穩定性高,所以具有更好的工藝穩定性和更好的(de)工藝效果及節能特征。同時,數字(zì)化電源方便的通(tōng)信接口功能為現代化的(de)網絡化生産提供了良好的硬件基礎。從電鍍工藝(yì)研究的角度,數字化電鍍電源為實施創新性的工藝控制策略和(hé)實現(xiàn)多功能提供了全新的途徑。數字化電源的在線控制程序升級将(jiāng)發揮作用,為新控(kòng)制策略的實施提供方便、快捷的途徑。
以DSP為平台實(shí)現開關電鍍電源數字(zì)化主要包括三個(gè)層面的内容:第一層面為實現電信号及過程參數(shù)的實時檢測、顯示及動(dòng)作控制功能;第二層面(miàn)為根據(jù)檢測信号采用合理的智能(néng)控制算法确保電源具有較高的動态性能(néng)指标且滿足多特性電鍍工藝的需求,并(bìng)達到節能增效的(de)目的;第三層面實現數(shù)字化PWM觸發(fā)信号的輸出及數字PFC,進一步提高電源裝置的多方(fāng)面性能指标。
(4)綠色可(kě)靠
電鍍電源長(zhǎng)時連續工作在極為苛刻的工況下(xià),因此其(qí)可靠性和綠色化是電源推廣應用的前提(tí)。影響電源可靠性及(jí)綠色化的主要因素有電磁幹擾、熱(rè)效應、功率管工作環(huán)境、器件質量及(jí)工藝水平等因素(sù)。根據工程可靠性(xìng)理論,在設計和研制過程(chéng)采取适(shì)當的措施使電源綠色(sè)化高(gāo)可靠性(xìng)必(bì)将是電鍍電源長期的追求目(mù)标。
以上就是關于開關電(diàn)鍍電源在我國的發展現狀與趨(qū)勢的一些(xiē)介紹。相信随着技術的進步,電鍍(dù)電源(yuán)會更加先進。