2020
08-10

晶闸管智能控制模块应用

  一、直流电机拖动   电路说明: 直流拖动系统由软起动部分,电流、转速PI调节器部分,功率调节部分(晶闸管智能控制模块),电动机部分构成。   应用领域: 该系统可广泛用于吹塑、挤塑、印染(转速调定)、造纸、化工、冶金(拔丝、罗纹钢拉丝)、矿山、机床(龙门刨床、龙门铣头)、纺织、制糖等行业。   二、交流电机软起动   电路说明:整个装置由机箱、软起动控制电路、功率调节、互感器、快熔等组成,软起动控制电路可由模拟电路、单片机、PLC、微机等形式完成。功率部分由晶闸管智能交流模块组成。软起动控制电路根据互感器采集信号发出控制信号,控制智能模块完成电机起动过程和运行中的各项要求。 应用领域: 交流电机软起动装置可广泛应用于整个工业领域,具有很多优良特点。   三、调温、调光   电路说明:此装置一般由晶闸管智能控制模块、温度控制器(仪表、PLC、微机)及温度检测部分组成。 应用领域:各种热工窑炉(如:辊道窑、隧道窑、梭式窑、网带窑、电阻炉等)用于耐火材料生产、陶瓷加工,供暖设备等。舞台调光、路灯节能控制。各种扩散炉、高中频加热炉,如晶炉。化工生产、加热设备、汽车尾气净化器加工设备。   四、电镀、电解   电路说明:通过晶闸管智能控制模块控制变压器初级电压,变压器次级接双反星形(二极管)整流电路,变压器次级两个星点之间接一平衡电抗器L。通过稳压或稳流控制板形成闭环控制,达到电压或电流的稳定输出。应用领域:各种零部件的生产,首饰加工,工艺品加工。化工、机械生产。纯净水生产制造设备。铝加工厂、钢厂、钢管厂等企业。   五、各类电源   电路说明:用晶闸管智能控制模块作功率调节部分,外加闭环控制,根据实际情况可做成具有各种功能适应不同需求的各类电源。   应用领域:广泛用于直流电动机、发电机励磁、直流屏(蓄电池充电),激光电源、充磁设备、UPS电源等。   以上是我公司模块主要的几个应用方向,供参考。在其它领域仍有较广泛的应用前景,如无功补偿设备,超声波仪器等。

2013
05-27

晶闸管系列模块产品基本技术资料速查

  1、现有模块的外型尺寸、模块重量分别是多少?   根据现在的模块封装形式分为6种外形,具体的规格尺寸、重量如下表: 名称序号 模块外观尺寸(长×宽×高) 模块重量kg 备注 1 92×52×39 0.31 55型 2 92×60×39 0.38 100型 3 116×72×39 0.55 200型 4 145×105×60 1.2 320型 5 185×135×67 2.65 500型 6 300×230×102 9.6 1000型 7 400×300×110 20 2000型   2、 模块内的组成材料   模块的组成材料:有晶闸管、DCB(陶瓷覆铜板)、移相触发控制电路、(保护电路、反馈电路、电流、电压传感器、单片机以上是功能模块内含有)散热底板、输入输出电极、控制信号端口等组成。   3、 模块内部使用的芯片情况   采用的是进口玻璃钝化方芯片,德国生产。模块的芯片耐压值为1200-2200V   4、 模块内部相互绝缘情况简介   模块内的隔离方式是:晶闸管与散热底板由DCB陶瓷覆铜板隔离,介电强度VISO≥2500VAC,触发电路与晶闸管主电路采用电磁隔离。它们相互间的介电强度≥2000V。采用弹性硅凝胶保护和环氧树脂密封。   5、 模块的电路形式   按照负载使用需要,晶闸管主电路设计主要有:三相整流、三相交流、单相整流、单相交流四种电路形式。   6、 模块输出电压的温度系数是多少   温度系数是600PPM/℃。   7、 模块的电流(di/dt)电压(dv/dt)上升率是多少   电流上升率:100A/μS 500V/μS   8、 模块内有无保护功能   普通晶闸管模块内部一般不带保护,恒流恒压控制模块、智能电机控制模块、双闭环直流调速控制模块等功能性产品带有过流、缺相、过热保护功能,根据客户的需求普通常规型模块也可特殊定制各种保护功能。   9、 模块的控制信号情况   ±l2V稳压电源要求   电压范围   +12V ±0.5V,纹波电压小于30mv; -12V±0.5V,纹波电压小于30mv;对于±12V电源要求精度±0.5V;纹波电压≤10mv   电流能力   ±12V电源的电流必须大于实际工作电流2倍以上。若采用变压器整流式稳压电源,滤波电容必须大于1000μF/25V。   10、模块工作时会不会产生谐波?影响有多少?   模块在工作时产生的谐波与传统的晶闸管电路相同,会对电网产生影响,但不严重,并不是谐波的叠加,不影响其它设备的正常工作。   11、模块输入电压与输出电压是什么关系?   交流模块Vout=0~1.0Vin,三相整流模块Vout=0~1.35Vin。单相整流模块Vout=0~0.9Vin。   12、模块是一个开环控制系统还是闭环控制系统   晶闸管智能模块(如全控整流、交流等)是一个开环控制系统;带功能模块(如恒流恒压控制模块、智能电机控制模块、双闭环直流调速控制模块等功能性产品)是一个闭环控制系统。   13、开环模块与闭环模块用途有何区别?控制有何不同?   开环模块随负载和电网的变化而变化,闭环模块在一定的负载和电网范围(电网±20%,负载变化60%)内不随其变化而变化。开环模块控制电源用+12V,闭环模块控制电源用±12V。   14、模块内晶闸管触发脉冲形式   晶闸管触发采用的是宽脉冲触发,触发脉冲宽度大约在4ms(毫秒)左右。   15、晶闸管模块主电路是全控还是半控?触发电路是全控还是半控?全控半控触发电压有何区别?波形有什么不同?   晶闸管主电路是全控桥的,触发电路有半控和全控之分。半控触发电压是0~10V,全控触发电压7V以后全部开通。半控模块波形图一个周期内只有三个晶闸管的波形,全控模块波形图一个周期内六个晶闸管的波形都有。   16、模块的主电路与触发电路采取何种隔离方式?隔离电压是多少?   隔离方式有两种,固态继电器采用光电隔离,其他模块采用电磁隔离,隔离电压2500VAC。   17、模块为什么要加散热器件?散热方式有几种?   晶闸管模块工作时,因本身压降的存在,会产生较大的热量,若不及时散掉会影响模块的工作。散热方式有:水冷、强迫风冷、自然冷却,一般推荐采用强迫风冷。   18、模块选型原则是什么?对环境温度有何要求?   模块电流规格的选取:   阻性负载:模块标称电流应为负载额定电流的2倍。感性负或:模块标称电流应为负载额定电流的3倍。   对环境的要求:   环境适应温度摄氏-25℃~+45℃。工作场所要求干燥、通风、无尘、无腐蚀性气体。   19、那几种模块内部有何保护?都是采取什么方式来实现的?   恒流恒压控制模块、双闭环直流调速模块、智能电机控制模块内部有过流、过热、缺相保护。其它模块没有保护,可以定做保护模块,一般生产周期7-10天。通过电流电压传感器检测模块工作电流电压是否超出规定值,超出规定值时自动切断控制信号。   20、模块是否需加续流二极管?   模块不用加续流二极管,因模块主电路是全控主电路,当电感放电时不会失控。(半控定做模块必须加二极管)   21、交流模块能否用于调速?用于软启动效果如何?过流保护能否保护电机?   交流模块不能用于交流调速,用于软启动可降低启动电流,减小对电网的冲击,避免启动时其它设备误动作,效果较好。   22、直流调速模块应用注意事项有什么?   直流调速模块使用时需有配套的测速发电机,合适的励磁电源,电枢电压是220V还是440V的,4KW以上需配有平波电抗器。   23、交流模块与调压器有何不同?   调压器是等功率传送,与电网隔离。模块不与电网隔离,传输功率受模块电流控制。   24、交流模块能否用于恒转矩负载?控制力矩电机是否合适?   交流模块不能直接用于恒转矩负载,力矩电机是高转子电阻电动机,用模块调速效果较好。   25、电能回馈是否有干扰的问题   用整流模块做电能回馈,用户问:是否会产生电网干扰?答案是基本没有干扰。因为用晶闸管整流电路将电能回馈到电网中,是利用了整流电路的一些特点,在不改变原电网的任何参数的情况下,顺着电网的正弦流把外部能源添加到电网中。它不是一个高频逆变过程,利用高频振荡的方式,将外部电源以高速脉冲电流添加到电网中去。

2013
05-27

晶闸管系列模块产品现场使用技术解答

  (一)交流模块的调压功能与变压器有何不同?   变压器可使负载与电网隔离,按设定好的变压比进行等功率传送;交流模块不与电网隔离,只对电网电压进行调压,其传送功率受电流限制,随电压的降低而减少。   (二)模块抗干扰能力如何?   该模块适应于电网波形的大幅畸变,在主电路大电流工作时也能正常工作,且移相触发控制系统不干扰与之相连的计算机或其他控制仪表,抗干扰能力强。   (三)模块有何质量保证?   产品严格按企业技术标准,质量等级进行生产,如属供方产品本身质量问题,供方在售出一年内包换。   (四)模块在工作时会不会产生谐波?   模块在工作时产生的谐波与传统的晶闸管电路相同,会对电网造成影响,但目前据用户的使用反馈情况来看,对电网造成的影响较小。可以这样举例来说明这个问题:模块所控制的输出功率与电网电源变压器的功率比值是一个界定影响大小的依据,电网电源变压器容量比较大,可以供给较大的电流,而模块的输出功率相对变压器的功率来说比较小,其影响就可以忽略不计;反之,模块控制的输出功率相对于变压器功率来说比较大,则影响就比较大。影响大的时候可以用电力电容器吸收,必要时可采用LC吸收。   (五)模块在手动控制时,对所用电位器有何要求?   电位器的功率≥0.5W,阻值范围从5.1—100K均可。   (六)模块的散热应注意些什么?   模块芯片结温不能超过125度,当模块工作稳定时,散热器温度勿超过80度(即模块的壳温),否则烧坏模块。   (七)当用户测试模块输出不正常时,自行考虑哪几方面?   1)模块是否带负载测试。   2)12V电源是否符合模块工作要求。   3)如果是微机或仪表控制,看控制端是否有放电回路,因2、3脚有一电容可能存贮电荷,使未加信号时导通,需在2、3脚间接一个500K电阻。   4)若用户测试不平衡,首先看其负载是否平衡,测试时数字表红、黑表笔是否应AB、BC、CA相。   5)接线是否正确,尤其单相交流模块,两边对应要加零线。   6)若用户带感性、容性负载或负载不确定的情况下,模块工作不正常,建议用户在纯阻性负载下测试。   7)对于控制信号不确定的情况下,选用电位器调节来检查模块是否正常。

2013
05-27

智能晶闸管模块在电气控制中的应用

  一、前言   晶闸管自1957年问世以来,随看半导体技术和应用技术不断发展,它在电气控制领域中发挥越来越大的作用。过去,人们在使用晶闸管各种电气控制中只能用分立器件做成装置,由于电路复杂、体积大,安装调试麻烦,可靠性也较差,应用受到很大限制。淄博市临淄银河高技术开发有限公司开发生产的晶闸管智能模块ITPM(Intelli9ent Thyristor PowerModule),根本上解决了上述困难,使晶闸管的应用得以迅速扩大。   所谓ITPM就是将晶闸管主电路与移相触发电路以及具有控制功能的电路封装在同一外壳内的新型模块。最新ITPM的移相触发电路为全数字电路,功能电路由单片机完成,并且内置有多路电流、电压、温度传感器,通过模块上的接插件可将各种控制线引到键盘,进行各种功能和电气参数设定,开可进行LED或LCD显示。模块的每支芯片的电流已达1000A/电压1600V~2200V,该模块实际上已是一个准电力电子装置,不论在体积、容量、功能、智能化程度以及可靠性等方面与传统装置却有很大优势,安装、使用特别方便。毫无疑问,有了这种装置模块化的技术和产品,今后将会使配电系统内的各种电气控制发生重大变化。   二、ITPM的应用范围   较为完整的ITPM一般由电力晶闸管、移相触发器、软件控制的单片机、电流、电压、温度传感器以及操作键盘、LED或LCD显示等部分组成。如图1所示: 图 1 图 2由单个ITPM组成的传速、电流双闭环调速系统   可以看出,除去因受电力晶闸管容量的限制外,这样的ITPM已不是一般传统晶闸管装置所能比拟的。它有相当高的智能水平和适应性。因此,它在配电系统内的电气控制中有着广泛应用。   柔性交流输电FaCTS(F1esible ac Transmission System)在配电系统用ITPM取代分立半导体输电开关、半导体限流器、半导体断路器、静止无功补偿器、动态电压复位器、静止补偿器以及有源滤波器,更能方便和满足用户规定等级的电力。   在交、直流电机调速方面,单块ITPM可以成为一台不可逆双闭环直流调速器,两个ITPM可以组成可逆四相限运行的调速器。如图2所示:   ITPM用在交流异步串级调速、降压调速。用六个ITPM非常方便地组成的交流变频系统,如图3-1、 图3-2所示: 图 3-1双闭环控制的串级调速系统 图 3-2双闭环控制的串级调速系统可获得较大功率低频变频电源。   在电源和控制方面有广泛应用,如加速器稳压电源,如图4所示: 图 4 加速器稳压电源 图 5 节能运行控制器   软启动器、节能运行控制器应用如图5所示:   固态接触器、继电器、工业电热控温、各种半各体专用设备精密控温、中、高频热处理电源、电焊设备(整流焊机、二次整流焊机、逆变焊机)激光电源、励磁电源、电镀、电解电源、机械电子设备电源、城市无轨、电动牵引、港口轮船起货机、风机、水泵、轨机、龙门刨、大吊车驱动、超低频钢水、搅拌电源、造纸、纺织。城市供水、污水处理等,可以说在配电系统内的电气控制ITPM都有作为。   三、ITPM的应用意义   ITPM是电力电子产品数字化、智能化、模块化的集中体现,高度展示了现代电力电子技术在电气控制中的作用。ITPM不仅可以用在较为复杂的控制场合,更多的用在一般开关控制场合是它的一大优势,由于其高开关速度和无弧关断等优良特点,这将会使控制的质量和性能大为改善。广泛和大量的应用ITPM令节省很多的金属材料,并使其控制系统的体积大大减少,还可使非常复杂的多个电气控制系统变的非常简单。用计算机集中控制,实现信息化管理,且运行维护费用很低。ITPM节能效果非常明显,这对环保很有意义。   四、结束语   临淄银河高技术开发有限公司开发生产的系列ITPM,以其优越的性能故大量采用,已且示出明显的社会效果和经济效益,是传统晶闸装置的替代产品。有着广泛的应用和广阔的市场,是十分理想的新一代电气控制产品。随着ITPM低成本和大规模进入市场,将会使传统的电气控制产品和技术发生巨大变化,进入新的电力电子的电气控制时代。

2013
05-27

智能电机控制模块的功能及其应用

  一、 概述   众所周知,三相交流异步电动机以其低成本,高可靠性和易维护等优点在各行业中广泛应用。但是,它在直接起动时,存在着很大的缺点:首先,它的起动电流高达额定电流的5-7倍,这需要电网有很大的裕量,而且降低了电器控制设备的使用寿命,増加维护成本,甚至影响了其它电气设备的正常运行;其次,起动转矩可达正常转矩的2倍,这会对负载产生冲击,增加传动部件的磨擦和额外维护。因为以上原因,出现了三相异步电动机降压起动设备。   传统的降压起动有以下几种方法:   1、在电动机定子回路中串入电抗器,使一部分电压降在电抗器上;   2、星形-三角形转换降压起动(Y -△)。 电机起动时接成星形,起动结束后,通过一个转换器变成三角形接法;   3、起动补偿器起动(自藕变压器起动)。   传统的起动设备体积庞大,成本高,结构复杂,与负载匹配的电机转距很难控制,也就是说很难得到合适的起动电流和起动转距;而且在切换瞬间会产生很高的电流尖峰,由此产生的机械振动会损害电机转子,轴连接器,中间齿轮,以及负载。   因此,就需要有一种能克服传统起动缺点的起动装置。“智能电机控制模块”,采用数码管显示,按键控制,整个起动过程全部由单片机控制自动完成。用户通过按键调整参数设置,可以按需要选择不同的起动方式,能够很方便地控制起动电流,得到与负载相匹配的电机转矩。   二、系统构成   如图1,整个系统由主电路,移相调控,同步检测,电压电流反馈,单片机控制,显示与按键六部分组成。其中,显示与按键为一部分,组成一块控制板。其它五部分全部集成在模块内部。通过一条15芯的并行线与控制板连结起来。 图1 图2   三、各主要功能介绍   电机软起动控制模块主要能够完成以下功能:   1、电压斜坡起动   2、限流起动   3、软停车   4、节能运行   5、过流、过热、缺相保护   现在分别介绍一下   1、电压斜坡起动   如图2,系统首先加一个电压Us到电机上,用于克服静摩擦转矩之后,电压线性上升,从Us增 加到最大电压Umax。此时,加到电动机端子上的电压等于电网输入电压。 Us由用户设定,可供用户选 择的电压为80V-300V。Ts由用户设定,可以在1-90秒中选择。   这种起动方式的特点是起动平稳,可减少起动电流对电网的冲击,同时大大减轻起动力矩对负载带来的机械振动。   2、限流起动   如图3,这种起动方式是由用户设定一电流值Ik,在整个起动过程中,实际电流不超过设定值Ik。Ik由用户根据实际负载大小自己设定。   限流起动可以使大惯性负载以最小电流被起动加速,可以用来设置电流上限,满足电网容量在有限场合的使用。这种起动方式特别适合于恒转矩负载。   3、软停车   如图4,与直接停车相比,就是加到电机上的电压不是立即降下来的,而是由最高电压逐渐下降,经时一段时间Tp,最后降为0V。其中,下降时间Tp用户设定,范围是0-90秒。   这种软停车可以大大减少管道设备中液体的冲击。   4、节能运行   对于大磨擦负载,由于所需起动电流大,需要功率较大的电动机,而正常负载所需运行负载力矩比电动机额定转矩小的多,这就造成电动机轻载运行。对于间隙性负载,维持大电流的工作时间占整个周期很小一部分,造成轻载有功损耗浪费,使运行功率因数大大降低。智能电机控制模块自动调节输出电压,使电机工作在最佳效率工作区,达到节能目的。   5、保护功能   共有三种保护功能:过流保护,过热保护,缺相保护。   在起动或者运行过程中如果出现上述三种故障之一,模块会自动切断电机,控制板上的数码管会闪烁显示故障原因,待排除故障以后,按复位键即可恢复正常。 图3 图4   四、实验情况及实际应用介绍   我们对一只正在使用中的智能电机控制模块进行了实际测量并作了记录。   所用负载为18.5KW风机,电压实际测量值为390V左右。   为了作一个比较,首先拆掉模块进行直接起动。   合上空气开关以后,电压立即上升到390V,电流快速上升到150A,持续一段时间,逐渐下降,最后稳定在30A左右。同时,可清楚地听到由于大电流冲击,风机产生强烈的机械振动所发出的声音。   然后接上电机软起动控制模块,设置为限流方式起动,限流值为90A,打开节能运行。   按下“起动”键,可观测到电流上升速度明显变慢,逐渐上升到90A,保持2~3秒后,逐渐下降为30A。电压由0V缓慢上升到390V。起动时间为6秒。在整个起动过程中,电机起动平稳,听不到机械冲击的声音。   15秒后,电压逐渐下降为355V,电流不变,开始稳定运行。   智能电机控制模块可广泛应用于各工业领域,其功能适用领域如下:   1、降低电动机起动电流(一般交流电动机直接起动时,冲击电流是额定电流的5-7倍);   2、避免电动机起动时供电线路产生瞬间电压跌落,造成设备、仪表误动作;   3、防止起动时产生力矩冲击,而使机械断轴或产生废品;   4、可以较频繁地起动电动机(软起动装置一般允许10次/小时,而使电动机不致过热);   5、对泵类负载可以防止水锤效应,防止管道破裂;   6、对某些工艺应用(如染纱机械),可防止由于起动过快而产生染色不匀造成质量问题;   7、对某些易碎的容器灌浆生产线,可防止容器破损;   8、需要控制起动电流,减少对机械的冲击,同时也可适应较低容量供电变压器的场合(如注塑机);   9、可以降低电网适配容量,节省增容费开支;   10、需要方便地调节起动特性的场合。

2013
05-27

晶闸管恒流恒压模块模块的特点及应用

  1. 前言   现代化工业生产中,晶闸管以其成熟的技术、大电流高电压等特点获得了广泛的应用。在晶闸管组成的自动控制系统中,有许多是采用电流闭环控制的恒流和电压闭环控制的恒压应用。但是,目前大多数恒流恒压的晶闸管装置和产品受传感器和控制电路的制约,体积庞大,电路复杂,难于调试,控制精度低。并且由于采用了分流器和分压器进行取样,无隔离措施,控制电路的电磁干扰大,难以与计算机接口应用。使晶闸管恒流恒压设备的应用处于较困难状态。而采用晶闸管的恒流恒压设备又因其大范围的恒压(0~几百伏)、恒流(0~几百安培)的特点有很大的应用空间。我公司生产的恒流恒压智能模块很好的解决了这一应用与制造上的矛盾。   与传统的恒流恒压设备相比,恒流恒压智能模块由于采用了线性霍尔传感器、高精度的控制电路及模块化的生产技术,具有控制电路与强电完全隔离、控制精度高、体积小及使用方便等特点,必将获得大量的应用。   2. 工作原理   (1)主工作电路   恒流恒压智能模块(整流)的主电路见图1,它是一个由六只晶闸管构成的三相全控整流桥,通过控制电路改变其导通角可获得0-50V的直流电压。 图1 图2   控制系统工作原理图如图2   (1) 霍尔传感器的采用   霍尔效应式传感器是一种新型电流、电压采样器件,它的工作原理是利用霍尔元件在磁场中产生感应电压的霍尔效应,将电流、电压转换为电压信号。霍尔传感器的优点为转换系数高,有电气隔离作用,响应速度快,线性度较好,对提高整机性能有很大好处。   2.控制系统特点   (1)采用线性霍尔传感器,实现电气隔离,提高了整机性能,使设定电压(0-10V)与输出电压与电流成较好的线性对应关系,克服了晶闸管移相角度与输出电压非线性的缺点。   (2)电压反馈与电流反馈采用两套独立电路,互不影响,并且可通过外加电平实现自动转换。   (3)多种保护功能,使用更加安全方便。   (4)采用数字移相控制电路使触发更为准确可靠。   3. 恒流恒压智能模块的主要技术参数和功能   由于采用高精度的霍尔传感器和精密放大电路,模块化的产品缩短了控制电路与移相电路、主电路的信号传输距离,干扰小等特点,从而使恒流恒压模块的控制精度较高,比其他同功能产品有更大的优越性。   (1)较高控制精度在晶闸管控制曲线上线性度较好的范围内(恒压在100V-350V,恒流约在35%-75%I(最大设定电流)),稳压精度在0.5%,稳流精度在1%之内,在线性度较差的范围内,稳压精度不大于1%,稳流精度不大于2%。   (2)电网调整率:电网变化±20%,输出变化(调整范围内)不大于±1%。   (3)高线性对应关系,0-10V设定与输出电流(压)成较好线性关系,非线性度不大于5%。   除恒流恒压功能外,模块还具有如下功能:   多种保护功能,过流、过热、缺相保护三种保护功能使模块应用更为安全。   采样信号输出,霍尔传感器采样信号输出,可外接电流电压显示。   禁止恒流恒压功能,如果对内部恒流恒压效果不满意,可外接控制电路,直接采用传感器采样信号。   4 .恒流恒压模块的应用场合   恒流恒压智能模块以其控制电路精度高,平衡性好,工作电压范围宽,抗电流冲击性能好,安装使用简单,可靠性高,体积小,免维护,有利于电源小型化等特点,可广泛应用于电动机、发电机励磁、直流屏(蓄电池充电)、激光电源、充磁设备、UPS电源等各种场合,在现代国外应用较多的“悬浮迭加”式线性电源的应用中更能体现该模块的特点。   (1) 基本应用原理图(图 3) 图3 图4 图5   (2)交流恒流恒压在电镀电解中的应用原理图(图 4)   (3)悬浮迭加式线性电源中的应用(图 5)   此装置用于高精度大功率线性稳压电源,极大的降低了GTR的功耗,使效率和可靠性有很大提高,并可采用较小功率GTR,降低了成本。采用恒流恒压模块不仅提高了精度,并且使电源体积得以大幅缩小。

2013
05-27

晶闸管恒流恒压控制模块的使用技术解答

  恒流恒压控制模块   (1)模块初次使用常见问题   模块使用前可先进行简单功能测试,可以测试恒流功能,也可测试恒压功能,但选用恒压功能测试比较方便。以下几点是初次使用常见问题,对您或许有指导意义。   ①调整给定信号时模块没有电流或电压输出,但给定信号和外加±12V电源正常。   处理:你需要对模块进行复位。   ②恒压应用时,用电压表测输出电压不准确或不连续。   原因:你的负载太小,换大于100w的负载。   ③恒流应用时,给定信号很小,模块即全电压输出。   处理:你需要工作在较大电流下,比如20A。   ④模块的恒流精度或恒压精度达不到规定指标。   原因:电源指标达不到要求或给定信号不稳定。   ⑤恒流恒压功能能否同时使用?   答案:不能,只能单独工作在恒流或者恒压某一方式,或按顺序进行切换。   ⑥模块能否在任何输出电压下都能达到最大标称电流值?   答案:不能,模块的标称电流为全电压输出时最大输出电流,具体能输出多大电流还取决于输出电压的高低和稳定精度等指标。   ⑦模块最佳工作区间如何选取?   答案:模块应用在20%-60%标称值最佳;小于20%或大于70%时效果较差。   ⑧电池充电应用时,如何对电池放电?   方法1:把模块正负输出极性调整成与充电时相反。   方法2:模块输出正极接一电感,模块极性同充电时一样,先把模块电压调到高于电池组,然后缓慢把模块输出电压降至电池放电电压值,用逆变方法完成电池的放电。该方法适于专业用户使用。   ⑨模块用于电感负载时指标下降。   原因:模块的电压、电流传感器处理电路对感应的信号电压处理方式同普通仪表可能不同。晶闸管在换向时会产生反问尖脉冲,模块处理电路会把尖脉冲抑制掉;而普通仪表则对该尖峰照常处理,所以它属于正常现象,而非指标下降。   ⑩如何寻找散热器温度测试点?   方法:测试点选择靠近模块中心点、紧贴模块外壳的散热器表面处。   (2) 电流选取规则   ①模块电流的选取   模块的标称电流为模块正常工作允许流过的最大电流,考虑到晶闸管抗电流冲击能力饺差,选取模块时建议您应留出裕量。   阻性负载:模块标称电流应为负载额定电流的2倍。感性负载:模块标称电流应为负载额定电流的3倍:   ②导通角要求:   在非正弦波状态下用普通仪表测出的电流值不是有效值,仪表显示较小的电流值就有可能超过模块额定值的几倍,因此,要求模块尽量工作在较大导通角下(100度以上)。模块在较小导通角(即模块高输入电压、低输出电压)下输出较大电流,这样会使模块严重发热而烧毁。

2013
05-27

电力电子模块用关键绝缘材料

  在电力半导体模块的发展中,随着集成度的提高,体积减小,使得单位散热面积上的功耗增加,散热成为模块制造中的一个关键问题,而传统的模块结构(焊接式和压接式)已无法成功地解决散热问题。因此对处于散热底板和芯片之间的导热绝缘材料提出了新要求。目前,国内外电力电子行业所用此种材料一般是陶瓷-金属复合板结构,简称DBC板(Dircet Bonding Copper)。   所谓DBC技术,是指将铜在高温下直接键合到陶瓷材料上的技术。DBC板主要是采用Al2O3、AIN、BeO等导热绝缘陶瓷基片。由于BeO含有毒性,工业上少有利用。AIN虽然导热性能良好,且热膨胀系数与硅相近,但价格太高,因此目前Al2O3已被广泛用作DBC板的导热绝缘基片,而AIN也处于发展之中。   目前国外DBC基板已投入工业化生产,并广泛用于电力半导体模块、微波传送和密封等领域。在相同功率的电力半导体中,DBC板的焊接式模块,与普通焊接式模块相比,不仅体积小,重量轻,省部件,并且具有更好的热疲劳稳定性和更高的集成度。国内这方面的研究刚刚起步,尚未形成工业化生产。西安交通大学电气绝缘研究所结合GTR模块封装结构的"八五"攻关任务,采用DBC技术研制出Al2O3-Cu复合板,并提供给西安电力电子技术研究所,北京电力电子新技术研究开发中心等单位试用。目前已形成实验室小批量生产。市场前景可观。   DBC基板在功率模块中所起的作用如下:   1)作为硅芯片的承载体,并且二者之间无其它任何材料和连接线。电路布线基板,功能近似于PCB板。   2)绝缘性能好,把导电部件和散热部件隔离开。   3)散热性能好,把硅芯片产生的热量通过导热机油传输到散热装置。   因此说DBC基板是导热性能和绝缘性能都很优良的基板。   Al2O3-Cu基板具有如下的优良特性:   1)热阻抗小,且热膨胀系数同Al2O3,与硅相近(7.4×10-5K-1),使用中不要过渡层,硅芯片可直接焊接在DBC基板上;   2)具有良好的机械性能,附着力>5000N/cm2,抗剥力>90N/cm;   3)耐腐蚀、不形变,可在-55℃~+860℃温度范围内使用;   4)极好的电绝缘性能,瓷板耐压>2.5KV;   5)良好的导热性,热导率为24~28W/m·K;   6)焊接性良好,达到95%以上。   DBC板将是未来电子线路中结构和连接技术的基础材料。在传统有机覆铜P.C.板不能满足元件热冲击性能的时候,DBC板将用于具有高耗散功率电子组件的基本材料。在使用中,由于较厚的铜层(0.3mm)能承受更高的电流负载,在相同截面下,仅需通常P.C.板12%的导体宽度;良好的热电率,使功率芯片的密集安装成为可能。在单位体积内能传输更大的功率,提高系统和设备的可靠性。在电力电子如下相关领域可得广泛应用:   (1)功率半导体器件,如IGBT、GTR、SIT等;   (2)功率控制线路;   (3)混合功率线路及新式功率结构单元;   (4)固态继电器及高频开关模块电源;   (5)电子加热器件的温度控制单元;   (6)变频器、电机调速、交流无触点开关;   (7)电子陶瓷器件,经我所研究表明,采用DBC技术制作BaTiO3的烧铜电极,与普通的烧银电极以及镀铜电极相比,接触电阻小,性能优越;   (8)汽车电子、航空航天军事技术等方面的结构单元。 DBC技术是未来"芯-板"技术的基础,代表着今后封装技术的发展趋势,随着DBC板的应用,就向未来的"芯-板"技术迈进了一步,同时也形成了创造性产品思想和具有高集成度设备设计的基础。   目前,随着GTR、IGBT、SIT等新型器件的发展,对导热更好的DBC板又提出了要求,日本已研制出了AIN覆铜板,并用于IGBT的封装中。我国已研制出AIN陶瓷基片,我所已开展了AIN覆铜板的研制工作,并正在进行键合机理及工艺过程的研究,预计在"九五"期间,将会在国内电力半导体行业中得到应用。