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。

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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。

2013
05-27

电力半导体模块发展新趋势

  一种新型器件的诞生往往使整个装置系统面貌发生巨大改观,促进电力电子技术向前发展。自1957年第一个晶闸管问世以来,经过40多年的开发和研究,已推出可关断晶闸管(GTO),绝缘栅双极晶体管(IGBT)等40多种电力半导体器件,目前正沿着高频化、大功率化、智能化和模块化的方向发展,本文将简要介绍模块化发展趋势。   所谓模块,最初定义是把两个或两个以上的电力半导体芯片按一定电路联成,用RTV、弹性硅凝胶、环氧树脂等保护材料,密封在一个绝缘的外壳内,并与导热底板绝缘而成。自上世纪70年代Semikron Nurmbeg把模块原理(当时仅限于晶闸管和整流二极管)引入电力电子技术领域以来,因此模块化就受到世界各国电力半导体公司的重视,开发和生产出各种内部电联接形式的电力半导体模块,如晶闸管、整流二极管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管、可关断晶闸管、电力晶体管(GTR)、MOS可控晶闸管(MCT)、电力MOSFET以及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等模块,使模块技术得到蓬勃发展,在器件中所占比例越来越大。   据美国在上世纪90年代初统计,在过去十几年内,300A以下的分立晶闸管、整流二极管以及20A以上达林顿晶体管市场占有量已由90%降到20%,而上述器件的模块却由10%上升到80%,可见模块发展之快。   随着MOS结构为基础的现代半导体器件研发的成功,亦即用电压控制、驱动功率小、控制简单的IGBT、电力MOSFET、MOS控制晶闸管(MCT)和MOC控制整流管(MCD)的出现,开发出把器件芯片与控制电路、驱动电路、过压、过流、过热和欠压保护电路以及自诊断电路组合,并密封在同一绝缘外壳内的智能化电力半导体模块,即IPM。   为了更进一步提高系统的可靠性,适应电力电子技术向高频化、小型化、模块化发展方向,有些制造商在IPM的基础上,增加一些逆变器的功能,将逆变器电路(IC)的所有器件都以芯片形式封装在一个模块内,成为用户专用电力模块(ASPM),使之不再有传统引线相连,而内部连线采用超声焊、热压焊或压接方式相连,使寄生电感降到最小,有利于装置高频化。一台7.5KW的电机变频装置,其中ASPM只有600×400×250(mm)那么大,而可喜的是,这种用户专用电力模块可按应用电路的不同而进行二次设计,有很大的应用灵活性。但在技术上要把逻辑电平为几伏、几毫安的集成电路IC与几百安、几千伏的电力半导体器件集成在同一芯片上是非常困难的。虽然目前已有1.5KW以下的ASPM出售,但要做大功率的ASPM,还需要解决一系列的问题,因此迫使人们采用混合封装形式来制造适用于各种场合的集成电力电子模块(IPEM),IPEM为新世纪电力电子技术的发展开了新途径。   智能晶闸管模块   晶闸管和整流二极管模块主要指各种电联接的桥臂模块和单相整流桥模块,晶闸管模块经过近30年的开发和生产,目前制造这种系列模块的技术已相当成熟,生产成品率也相当高,使用亦很普遍和成熟,已成为电力调控的重要器件,因此这里不再介绍。   晶闸管智能模块就是ITPM(Intelligent thyristor power module)把晶闸管主电路与移相触发系统以及过电流、过电压保护传感器共同封闭在一个塑料外壳内制成。由于晶闸管是电流控制型电力半导体器件,所以需要较大的脉冲触发功率才能驱动晶闸管,又加其它一些辅助电路的元器件,如同步电流的同步变压器等体积庞大,很难使移相触发系统与晶闸管主电路以及传感器等封装在同一外壳内制成晶闸管智能模块。因此,世界上一直没有摆脱将晶闸管器件与门极触发系统分立制作的传统形式。   山东淄博临淄银河高技术开发有限公司,经多年的开发研究,解决了同步元器件微型化问题,使之适合集成应用之后,继而解决了提高信号幅度、抗干扰、高压隔离和同步信号输入等问题,并研制开发出高密度的功率脉冲变压器和多路高速大电流IC,以及两种适合集成模块专用IC。在采用了导热、绝缘性能良好的DCB板、钼铜板,具有良好电绝缘和保护性能和良好热传导作用的弹性硅凝胶等特殊材料后,开发出多种具有各种功能的晶闸管智能模块,如三相、单相集成移相调控晶闸管智能交流开关模块,带过零触发电路的三相、单相交流开关模块等。   图1为晶闸管智能三相桥模块的内部接线图(a)及其它外形照片(b),还有晶闸管智能电机控制模块,解决了一直未能实现的晶闸管主电路与移相触发系统以及保护取样传感器共同封装在一个塑料外壳内的难题。临淄银河公司研制出模块最大工作线电流为1600A(RMS),额定工作电压为380V和600V,已用于交流变频、交直流电气传动以及三相交流固态开关和恒压、恒流电源等领域。 图1   IGBT智能模块   上世纪80年代初,IGBT器件的研制成功以及随后其额定参数的不断提高和改进,为高频、较大功率应用范围的发展起到了重要作用,由于IGBT模块具有电压型驱动,驱动功率小,开关速度高,饱和压降低和可耐高电压和大电流等一系列应用上的优点,表现出很好的综合性能,已成为当前在工业领域应用最广泛的电力半导体器件。其硬开关频率达25KHz,软开关频率可达100KHz。而新研制成的霹雳型(Thunderbolt)型IGBT,其硬开关频率可达150KHz,谐振逆变软开关电路中可达300KHz。   目前,IGBT封装形式主要有塑料单管和底板与各主电路相互绝缘的模块形式,大功率IGBT模块亦有平板压接形式。由于模块封闭形式对设计散热器极为方便,因此,各大器件公司广泛采用。另一方面,IGBT模块生产工艺复杂,制造过程中要做十几次精细的光刻套刻,并经相应次数的高温加工,因此要制造大面积即大电流的IGBT单片,其成品率将大大降低。可是,IGBT的MOS特性,使其更易并联,所以模块封装形式更适合于制造大电流IGBT。起初由于IGBT要用高阻外延片技术,电压很难突破,因为要制造这样高压的IGBT,外延厚度就要超过微米,这在技术上很难,且几乎不能实用化。   1996年日本多家公司采用<110>晶面的高阻硅单晶制造IGBT器件,硅片厚度超过300微米,使单片机IGBT的耐压超过2.5KV,因此,同年东芝公司推出的1000A/2500V平板压接式IGBT器件就是由24个80A/2500V的芯并联组成。   1998年ABB公司采用在阳极侧透明(Transparent)P+发射层和N-层缓冲层结构,使IGBT模块的耐压高达4.5KV,而该公司同年研发成的1200A/3300V的IGBT模块就是由20个IGBT芯片和12个FWD芯片并联制成。此后,非穿通(NPT)和软穿通(SPT)结构IGBT的试制成功,使IGBT器件具有正电阻温度系数,更易于并联,这为高电压、大电流IGBT模块的制造只需并联无需串联创造了技术基础。目前,已能批量生产一单元、二单元、四单元、六单元和七单元的IGBT标准型模块,其最高水平已达1800A/4500V。图2为300A/1700V IGBT模块的电路图,它是由4个160A/1700V IGBT芯片和8个100A/1700V快恢复二极管组成。 图2 图3   但是随着模块频率的提高和功率的增大,内部寄生电感较大的一般IGBT模块结构,已不能适应应用的需要。为了降低模块内部的装配寄生电感,使器件在开关时产生的过电压最小,以适应调频大功率IGBT模块封装的需要,ABB公司开发出一种如图3所示的平面式低电感模块(ELIP)的新结构,该结构与一般传统结构的主要区别在于:(1)它采用很多宽而簿的铜片重叠形成发射极端子和集电极端子,安装时与模块铜底板平行,并采用等长平行导线直接从IGBT发射极连到发射极端子上,而集电极端子则连到DBC板空间位置上,从而消除了互感,限制了邻近效应,降低了内部寄生电感量;(2)许多并联的IGBT和FWD芯片都焊在无图形的DBC板上,且IGBT的发射极和FWD的阳极上焊有钼缓冲片,IGBT的栅极与栅极均流电阻铝丝键合相连,这样使芯片间的电流分布和整流电压条件一致,有利于模块芯片能在相同温度下工作,大大提高了模块出力和可靠性;(3)模块采用堆积式设计,把上下绝缘层、上下电极端子以及印制电路板相互叠放,并用粘合胶粘合在一起(粘合时要避免气泡),能很好地随温度循环,无需考虑所谓焊应应力,即所谓的电极“S”形设计。   由于MOS结构的IGBT是电压驱动的,因此驱动功率小,并可用IC来实现驱动和控制,进而发展到把IGBT芯片、快速二极管芯片、控制和驱动电路、过压、过流、过热和欠压保护电路、箝位电路以及自诊断电路等封装在同一绝缘外壳内的智能化IGBT模块(IPM),它为电力电子逆变器的高频化、小型化、高可靠性和高性能创造了器件基础,亦使整机设计更简化,整机的设计、开发和制造成本降低,缩短整机产品的上市时间。由于IPM均采用标准化的具有逻辑电平的栅控接口,使IPM能很方便与控制电路板连接。IPM在故障情况下的自保护能力,降低了器件在开发和使用的损坏,大大提高了整机的可靠性。

2013
05-27

双闭环直流调速模块的原理及应用

  一、前言:   晶闸管直流传动70年代前后在我国得到大力的推广和应用,经过30多年的发展历史,还停留在分立器件的基础上,体积大,接线复杂,使用极不方便而且价格昂贵。我公司开发的双闭环直流调速模块,本着集成和使用方便的原则将直流调速系统模块化。先进的工艺流程和高性能的电路设计大大提高了模块的使用寿命和可靠性,而且性价比很高,为直流调速领域增添了新的活力。   二、模块内部的电路构成   本模块内含功率晶闸管、移相控制电路、转速电流双闭环调速电路、积分电路、电流反馈电路、以及缺相和过流保护电路,其方框图见图1。 图1 图2   (一)功率晶闸管完成变流及功率调整,采用进口方形芯片、高级芯片支撑板,经特殊烧结工艺,保证焊接层无空洞,使用DCB板及其它高级导热绝缘材料,导热性能好,基板不带电,使用安全可靠。热循环次数超过国家标准近10倍,具有很长的使用寿命。   (二)积分环节可实现直流电机软起动,并且起动时间可调,设计时给用户预留两个端口,其连接如图6,调节两个电位器,可改变积分时间长短,从而达到改变电机起动时间的目的。积分环节适用于起动过渡过程平稳的场合,如高炉卷扬机、矿井提升机、冷热连轧机等。当输入为阶跃信号时,通过给定积分器变换成有一定斜率的线性渐变输出信号,作为速度调节器的给定输入,给定积分器的稳定输出即为电机的速度给定,给定积分器输出的变化斜率即为电机的加速度,其启动电流波形图见图2。如果用户要求在负载一定的条件下,电机以最大的等加速度起动,可把积分环节去掉,模块留出两个端口作为电流环和速度环的输出限幅(如图6),调节电流环的输出限幅,改变电机的最大起动电流,获得理想的过渡过程。其起动电流波形图见图3。   (三)转速电流双闭环电路 速度调节及抗负载和电网扰动,采用双PI调节器,可获得良好的动静态效果。设计过程采用“二阶最佳”参数设计法设计,结合系统动静态效果选择最佳参数。从抑制超调的观点出发,电流环校正成典型I型系统。为使系统在阶跃扰动时无稳态误差,并具有较好的抗扰性能,速度环设计成典型II型系统。   内外环对数幅频特性的比较,图4画出了电流环和转速环的开环对数幅频特性: 图3 图4   从上图可以看出,图中转折频率和截止频率点一个比一个小,这是一个必然的规律。这样设计的双环系统,外环总比内环慢。一般来说,调整过程一般是先外环后内环,电流环要想提高系统的动态效果,可增大电流环阻容端的电阻,但要减小电容,其关系是C1*0.03/R1。速度环要想提高动态效果,从典型II型系统的各项指标中得出,它的动态效果是一个中间的参数,需要反复调试,增大电阻R2可提高系统的稳态精度,相应的减小电阻可获得良好的动态效果,具体情况可根据用户的系统参数要求调节,其关系是C2 0..87/R2(电流超调量<=5),模块设计过程留出四个端口(其联接如图6),作为速度环和电流环的阻容端,用户可根据实际情况调节。   (四) 电流反馈 采用国外进口霍尔传感器,并置于模块内部。主要完成电流信号的取样,具有极高的线性度,简化了系统的外围器件。   (五)保护电路 模块内部设置过流和缺相保护电路,保证了电机的安全运行,而且留出一个端口作为过流保护给定信号输入(其联接如图6),用户可以根据自己设备的过载能力调节,更加突出了本模块的使用灵活性。   三、模块的应用   电流转速双闭环调速电路,因其具有极高的调速范围、很好的动静态性能及抗扰性能,在调速领域得到广泛的应用。   本模块以应用到造纸、挤塑、印染及其他直流调速领域,效果很好。   实验条件:模块为MSZ—ZLTS—400,直流电动机:Ued=220V,Ied=41A,Ned=1500r/min,允许过载倍数为1.5。   实验结果:速度超调量Vp<5%,电流超调量Ip<0.5%,调整时间Ts<0.5S,振荡次数H<=2,转速稳定度Vb<=0.02,转速稳定度Vs<0.5%(如图5) 图5 图6   四、结束语 本系统设计成模块的形式:集成度高,体积小,接线方便,调节简单,运行安全可靠,并且具有通用性,即同一种模块参数相同,使用非常方便。

2013
05-27

数字式智能电机控制模块

  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(自耦变压器起动)。   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。由银河公司开发生产的捷普牌新一代数字式智能电机控制模块,不但完全克服了传统起动的缺点,对各种起动方法做了进一步的改善和提高,另外还增加了很多其他功能,比如: 节能运行,过流保护,过热保护,缺相保护等等。   这种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按照预先设定自动完成,所以操作起来极其方便。   用户通过按键调整参数设置,可以按实际情况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、模块内部结构及电气原理   模块内部结构如图1。从图中可以看出,该模块的主电路与相控电路及单片机共同封装于同一壳体内,同时内置多个电流、电压传感器。用接插件将模块与控制盒连接在一起,实现各种功能的设置和显示。 图 1   主电路为6只玻璃钝化方形晶闸管芯片,通过一体化焊接技术,将其贴在DBC(陶瓷覆铜板)上,并与导热铜板焊接在一起。模块使用时,导热铜板与散热片通过导热硅脂紧密接触。这种结构使模块具有很高的绝缘性能和散热性能。   图2是模块电气原理方框图。移相电路部分是银河公司自主开发的JP-SSY01数字移相集成电路。该电路为SOP28封装,5V单一电源供电,全数字化处理方式,具有很高的移相精度、对称度。对控制端加0-10V电平信号,即可控制移相角度。   同步变压器输出同步信号给移相电路,其中一路另外分给单片机,作为单片机采集电压、电流信号的基准。这样,就克服了如果交流电频率变化带来的计算误差,提高了计算精度。   传感器包括两种:电压传感器和电流传感器。两种传感器中均使用了霍尔元件,具有体积小、反应快、线形度高的特点,通过与模块结构的一体化设计方便地置于模块内部。两种传感器将电压模拟量、电流模拟量传给12位高速A/D转换器,通过A/D转换,将相应的数字量传给单片机,以备单片机进行处理。   显示、控制部分采用串行口与单片机进行通讯,这种通讯方式大大减少了该部分与模块内部的连线。5个数码管显示、8个按键控制,使显示与控制直观、方便。   三、主要功能   智能电机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、电压突跳功能   4、软停车   5、节能运行   6、过流、过热、缺相保护   分别介绍如下:   1、电压斜坡起动   如图3,系统首先加一个电压Us到电机上,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80-300 V。Ts由用户设定,可以在1-90秒中选择。在实际使用中,用户根据实际情况,例如电机功率大小、负载大小等,选择合适的参数,达到最佳起动效果。   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4,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、电压突跳功能   实际应用中,很多负载具有很大的静摩擦力;而在电压斜坡起动方式中,电压是由小到大逐渐上升的。如果直接使用电压斜坡方式起动,在起动开始的一段时间内,因所加电压太小,克服不了负载的静摩擦力,电机不动,造成因发热而损坏电机的情况。电压突跳功能则解决了这个问题。在电机起动前,模块先输出一电压Ut, 且持续一段时间Tt, 用以克服静摩擦力,待电机转动之后,再按照原设定方式起动,从而比较好地保护了电机。对于不需要该功能的负载,只要在设定中将Tt设置为0即可。Ut可调整,范围是0-380V,Tt可调整,范围是0-10秒(如图5)。   4、软停车   如图6,按下停车键后,模块的输出电压立即下降到Up1,然后逐渐下降,经过时间Tp后,下降到Up2,再立即下降到0。Up1可调整,范围是100-380V;Up2可调整,范围是0-300V;Tp调整的范围是0-90秒。   这种软停车可以大大减少管道设备中液体的冲击。   5、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。对于间歇性负载,维持大电流的工作时间占整个周期很小一部分,造成轻载无功损耗浪费,使运行功率因数大大降低。智能电机控制模块通过检测电压和电流,判断加到电机上的负载大小,根据负载大小自动调节输出电压,使电机工作在最佳效率工作区,达到节能目的。   6、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,模块会自动断电,控制盒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。   在上述保护中,过流保护值可调。   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。   然后接上智能电机控制模块,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。   数字式智能电机控制模块现已广泛应用于各种生产领域和其它场合,现介绍如下:   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。   由以上看出,数字式智能电机控制模块集电机起动、节能运行、保护于一体。突出特点是体积小、功能强、安装方便、操作简单、免维护、可靠性高,是传统起动设备的理想换代产品。   参考文献:   1、《半导体变流技术》(第2版) 上海机械高等专科学校 莫正康 主编   2、《计算机控制技术与应用》 湘潭机电高等专科学校、哈尔滨工业大学威海分校   刘国荣 梁景凯 主编   3、《智能电机控制模块使用说明书》(第2版本) 淄博市临淄银河高技术开发有限公司

2013
05-27

模块选型注意事项-导通角要求

  导通角要求:   模块在较小导通角时(即模块高输入电压、低输出电压)输出较大电流,这样会使模块严重发热甚至烧毁。这是因为在非正弦波状态下用普通仪表测出的电流值,不是有效值,所以,尽管仪表显示的电流值并未超过模块的标称值,但有效值会超过模块标称值的几倍。因此,要求模块应在较大导通角下(100度以上)工作。模块在不同输出电压下允许的最大输出电流比例可参见表1   U实/U标   1   0.75   0.50   0.25   0.15   I实/I标   1   0.85   0.60   0.45   0.3   U实:模块实际输出的电压; U标:模块能输出的最高电压;   I实:模块实际输出的电流; I标:模块标称最大电流。   示例:100A的三相交流模块,电网为380V,对应不同输出电压下,最大输出电流见表2   输出电压   380V   285V   190V   50V   最大输出电流   100A   85A   60A   25A   其它要求:   (1)当模块控制变压器负载时,如果变压器空载,输出电流可能会小于晶闸管芯片的擎住电流,导致回路中产生较大直流分量,严重时会烧掉保险丝。为了避免出现上述情况,可在模块输出端接一固定电阻,一般每相输出电流不小于500mA(具体数据可根据试验情况确定)。   (2)小规格模块主电极无螺钉紧固,极易掀起折断.接线时应注意避免外力或电缆重力将电极拉起折断。   (3)严禁将电缆铜线直接压接在模块电极上,以防止接触不良产生附加发热。   (4)模块不能当作隔离开关使用。为保证安全.模块输入端前面需加空气开关。   (5)测量模块工作壳温时,测试点选择靠近模块底板中心的散热器表面。可将散热器表面以下横向打一深孔至散热器中心,把热电偶探头插到孔底。要求该测试点的温度应≤80℃。