台兴电镀整流器设计方案.doc

苏州新台兴智能电源有限公司电镀整流器设计方案 目 录第一章 设计使用条件第二章 设计的原则第三章 技术方案第四章 技术介绍第五章 主要参数第六章 产品特点第七章 现场控制网络第八章 开关电源的概述第九章 电源的主要电路原理第十章 冷却系统第十一章 主体结构第十二章 保护功能第十三章 气动风冷式换向闸刀第十四章 产品服务第一章设计使用条件1.1环境温度：-10451.2 相对湿度：10%90%1.3 相关注意事项 当搬运产品时，请使用正确的升降工具，避免损坏设备。 如果缺少元器件，请勿开机运行。 请不要在整流器上堆放杂物，避免散热不良造成产品故障。 全封闭水冷型开关电源，请保证正常水压；如果是风冷型开关电源，请保证良好的通风条件。 电子开关电源是高频精密设备，不要跌落或强烈冲击。 请在下述环境中使用，避免造成故障。环境周围环境温度-1045（不结冰）周围环境湿度90%RH以下（不结露）储存温度-2065环境室内（无强烈腐蚀性气体）海拔高度，震动海拔1500m以下，5.9m/s2 （0.6G） 特殊环境需要订货时说明第二章 设计的原则2.1产品稳定性可靠性任何工业产品首先必须是稳定可靠，尤其像是在电镀线上的关键设备，电源必须连续不间断的运行，而且又是该生产线上的核心设备，所以稳定性、可靠性必须放在及其重要的位置，我们追求的目标是零故障率。2.2简洁实用我们根据客户要求和使用环境进行设计，做到该产品在稳定可靠的基础上尽量去掉华而不实的辅助功能，做到最佳性价比。不让客户浪费大量金钱。2.3技术的成熟性产品设计不仅仅是理论的正确，更应该是相关现场证明是成熟的，这样的成熟技术才能在生产中大批量使用。我公司已有30年的制作开关电源的经验，对于产品的技术已经非常成熟。2.4操作人性化，维护保养方便产品设计必须要考虑操作的方便性和操作方法。可以根据客户的要求增加触摸屏等设备。2.5产品的安全性产品设计一定要确保操作人员的使用安全，对于电器产品的设计一定要将高压线路原理操作人员易接触的地方，采取低压控制高压的方式，有醒目的警示标志，同时保持良好的接地措施，并且采用短路保护开关，防止过载和漏电保护，操作的控制器都是直流24V安全低压信号电。第三章 技术方案电镀整流器如图3.1所示各子单元并联分体式高集成度一体化集合。 控制电路和控制元器件分布更加合理稳定第四章 技术介绍4.1叠加式大功率开关电源本产品采用了多台开关电源并联一体化全封闭运行实现大功率电源系统，这种方式是目前电源技术的发展方向之一。小功率电源的电源模块可以方便的组合成大功率的电源系统，容量可以任意扩展。实现电源系统的冗余设计，提高其可靠性。也是目前大多数电源厂家梦寐以求的技术。4.2采用主板控制同步法用PWM主板与各个控制板实现多电源并联运行时达到同步控制的方法，实现多电源模块的并联组成大功率的电源系统。第五章 主要技术参数项目数量4输出额定电流3000A输出额定电压28V额定输出功率84KW额定输入电流151.2A整机效率90%以上入网电压380V+10%工作频率50HZ输出频率30KHZ环境工作温度040稳定精度1%过载能力10%冷却方式完全风冷却水 压单台冷却水量总冷却水量第六章 产品特点6.1 整流器产品的产品描述采用成熟的主电路；逆变频率高，控制速度快，设备功率因数高高频由于频率高，变压器小，初-次级分布电容小，隔离性强第七章 现场控制网络7.1具有软启动调节功能，防止启动瞬间对电镀产品的冲击。7.2可以采用人机界面设定电流、电压及电镀时间。7.3可以实时监控电流电压、通讯及运行状态。7.4采用进口产品，控制回路PC进行控制。人机界面采用昆仑通态彩色触摸屏或者使用西门子人机界面如图7.1。 图7.17.5整机有多个独立单元，每各单元都有控制驱动保护，由RS485与整流器主板进行通讯在进行与上位机的数据交换。7.6本公司拥有强大的技术型人才，可以使用西门子控制系统进行整流器单体控制。如图7.2为西门子200型PLC，是我公司采用的最多的单体控制方法。 图7.27.7我公司还竭诚为客户解决多台整流器控制方案，我公司也可以使用西门子300系列控制系统如图7.3进行多台整流器的控制系统。 图7.37.8为了客户自动线的生产，我公司也可向客户提供西门子DP通讯方式，来进行多台整流器的同步控制。为了广大客户生产期间的稳定的产品吞吐量。第八章 开关电源的概述本公司的开关电源使用叠加式一体型制作方式。本公司的开关电源是由多台子单元并联使用，冷却方式采用6分管PPR水管进行二极管、变压器、IGBT模块、三相桥等元器件的分布式冷却。并且采用双箱分体式组合，使用起来更加加强了开关电源的稳定性。所有的强电弱电的走线严格分开并且采用信号屏蔽线防止干扰。本公司的产品都为客户保证了足够的余量，整流设备是生产性设备，24小时运行，发热大运行周期长，所以我公司设计的电源保足够的余量。输出方式：直流输出 最大功率由客户要求定制，操作面板可采用人工操作面板如图8.1 图8.1 也可采用触摸屏显示电流电压，设定的电压/电流如图8.2 图8-28.3本大功率高频开关电源采用日本富士IGBT作为主功率开关元件，进口驱动并配以德国西门子芯片的肖特基二极管作为整流器件，并采用高效无感电容。构成高效节能、性能可靠、结构紧凑、操作简单的新型能源。在镀金、镀银、氧化等高品质电镀场合有着广泛的应用。8.4本产品采用完全封闭式水冷方式。出水端接入流量计，也可接入加电接点压力表。也可按照客户要求加温度传感器，在人机界面上显示实时水温。缺水报警。8.5本公司的高频开关电源由于采用逆变技术，它的功率因数非常高，不需无功补偿都可以达到0.95以上，谐波含量也小。采用肖特基二极管有效降低了通态压降，提高了本机的效率，节约了能源。效率高和功率因数高的特点使比普通可控硅整流器节电20%，比硅整流节电30%。8.6采用日本富士公司的驱动电路大大提高了运行的可靠性，并且具有以下特点：1、抗DV/DT能力可达60KV/us。2、控制电路和IGBT主电路之间的隔离电压可达到2500Vac。3、输出峰值电流可达8A。4、具有短路、欠压、缺相、过流、栅射极开路保护功能。8.7所选的原材料、器件都是经过严格筛选老化，生产过程中不断以破坏性考核向设计的极限挑战，采取防盐酸雾化的“三防”处理和隔离措施，并具有过流、过热、缺水等保护功能，保证电源在恶劣环境下的高可靠性。8.8增加电镀的速率，并且增进死角部位的电流强度，是被镀物件的每个部位的镀层均匀牢固，被镀物体表面细腻，光泽度高等优点。8.9输出电压，电流连续可调，线性度高。恒压恒流工作模式可选，大大提高客户使用的灵活性。并具有远程操作和上位机通讯的功能。8.10电源具有体积小、重量轻、效率高、低波纹和控制精度高的特点。8.11采用RS485通讯技术。8.12开关电源进行电磁兼容设计，工作时不影响现场其他设备的正常运行。8.13选用高可靠性的优质功率元器件 整流装置是生产设备，通常要24小时连续运行，功率元件的优劣直接影响到整机的可靠性。本装置的所有功率均采用高效的优质元件。 图8-14高效率、高耐压原装三相桥8.15IGBT选用日本富士公司的模块。如图8-15所示 图8-158.16高频整流肖特基二极管模块选用德国西门子芯片、DACO封装MBR300200CT型产品如图8-16所示 图8-16特别是高频整流二极管模块，是实现低电压、大电流的主要载流器件、发热量大，通常是主要的易损元件，我公司采用的二极管，压降低，功耗小，发热量小，实际大量使用15年以来，维修率在5以内，可靠性相当高。而且在使用我公司的完全水冷分体式高频整流器，二极管所产生的热量几乎在瞬间被水流量带走，从而可以更加稳定的是整流器进行工作。第九章 电源的主电路原理9.1主控板：主控板采用高精度线性电路整合技术，高抗干扰出发控制系统，具有很强的抗干扰能力，并具有以下特点：1、 线性度高、稳定性好、运行可靠。IGBT驱动保护板2、 对于IGBT有很好的保护作用，延长寿命。3、 可通过数字化控制板进行一体化控制，集成度高。高精度线性PWM主板 9.2稳流、稳压功能：可根据工艺要求选择稳流或者稳压功能，当电网电压波动10%，负载不变时，输出偏差在1%以内。当设备处于稳压工作时输出短路，短路电流被自动限定在额定值范围内；当设备处于稳流工作时输出短路，短路电流在额定值范围内可调。9.3控制方式：9.3.1可是实现近端和远端两地进行控制，近端控制在各生产线控制柜控制，由供货方负责到各生产线控制内进行连接；远段控制在生产线工作槽边进行。9.3.2所有电源都可采用数字电流、电压显示。9.4工作温度：设备能在恶劣环境下长时间连续满载运行，采用完全水冷方式；如果IGBT、肖特基工作温度达到80以上，整流器将自动进行保护。防止过热导致整流器产生故障。第十章 冷却系统10.1本产品采用整机完全风冷，IGBT、整流二极管、变压器全部采用风冷却，降低发热量，使整机效率大大提高。10.2若产品是水冷的那么产品将采用的一次成型PPR6分塑料接头。耐热，耐压 。工作环境耐温-30-+150。工作压力0.1-0.2MPa。10.3本产品的汇流铜排都大容量使用，保证使用中正常稳定，高效率。10.4为防止管内结水垢，建议使用软化水。10.5冷却水出水口使用流量计并配有独立阀门，也可采用带有外部485接口的流量控制器。10.6IGBT、肖特基、变压器、采用分体式冷却。更加高效稳定。10.7循环水要求：进水温度：25出水温度：35水 量：根据实际情况水 压：0.1Mpa0.2Mpa酸度（PH）：6-9溶解性总固体含量：1000mg/L总硬度（碳酸钙）：450mg/L第十一章 主体结构整机结构：整机结构合理美观，造型美观，便于维修，为确保设备能在酸、碱、潮湿等腐蚀性气体介质环境中工作，电器控制部分采取隔离的措施，保证设备长时间可靠运行。11.1柜体设计1、柜体结构：框架结构，分箱式结构。各单元一体化叠加而成，具有足够的机械强度，便于维护和检查。2、主体组成：由结构和功能一致的子单元并联一体化组成。3、柜体表面涂装：防酸、防腐处理及静电喷涂，能够在酸碱、潮湿等环境中使用。4、柜体结构紧凑、外型美观、密封性好，柜体经喷塑处理。防尘、放水溅，防护等级IP54。5、各单元独立并联一体化，维护保养方便。主机出水口在机柜背部下面。采用6分PPR高质量水管。保证长时间使用不分层、不破裂，使用寿命长。6、一体化冷却，更加安全稳定。7、整机安装总空开及短路器，各单元安装分断路器便于拆机维护。11.2汇流排的设计及选择1、整流器所有的电气连接件均采用无氧纯紫铜排。2、输出直流汇流排密度小于3A/mm2 。3、输出直流汇流排可按现场的实际条件制作出排位置。11.3控制系统也可采用RS485网络控制方式对整流器进行控制。1、RS485通讯方式具有高精度、传输距离长、抗干扰能力强。采用FCS校验保证了传输数据的准确性。2、RS485通讯采用了2芯双绞屏蔽线。采用了康磊记得75LBC184芯片，多达64台子单元可连接到总线上。使集中控制配线简单。3、RS485通讯技术采用美国片上系统（soc）单片机。每台子单元只需设定站号，不需要其他设置就可互换。4、集中控制采用触摸屏控制。 5、也可采用PLC控制，与我公司的隔离模块连接，进行直接控制。 隔离模块可以按照客户要求进行定制。 图为RS485通讯模块和隔离模块 第十二章 保护功能12.1过流保护输出电流超过设定的极限值时，控制单元自动封锁触发脉冲，关断主回路输出电流，并发出报警信号，进行声光报警。12.2过压保护输出电压超过设定值的极限时，控制单元自动封锁触发脉冲，关断主回路输出电流，并发出报警信号，进行声光报警。12.3缺相保护再控制电路或主回路缺相时，控制单元自动封锁触发脉冲，关断主回路输出电流，并发出报警信号，进行声光报警。12.4超温保护当任何发热部位发生超温时，控制单元自动封锁触发脉冲，关断主回路输出电流，并发出报警信号，进行声光报警。12.5冷却水路压力，流量保护当冷却水压力、流量低于设定值时，控制单元自动封锁触发脉冲，关断主回路输出电流，并发出报警信号，进行声光报警。第13章 气动风冷式换向闸刀13.1 气动换向闸刀我公司为了方便各大客户的需求，制作出气动换向闸刀，使用气缸进行铜排的正负极切换。效率高。速度快。13.2换向闸刀的控制我公司的气动换向闸刀可以根据客户的需求进行控制，可以使用PLC进行控制，也可以手动换向控制，也可以使用一键式按钮控制。望广大顾客在选购时与我