備用電源自動投入-雙向可控硅

雙電源切換方案一． 總體描述本方案為惠州XXX公司工程雙電源切換裝置改造設(shè)計。原切換裝置主電路主控器件是三相SSR模塊，控制電壓5-30V直流，控制電流20-40mA，基本能夠?qū)崿F(xiàn)快速切換要求。原裝置的主要缺點(diǎn)是漏電流大，10mA以上，且隨輸出電流的增加而增加，影響裝置的整體性能。為改善切換裝置的性能，擬取代SSR模塊，開關(guān)器件初步考慮了IGBT及雙向可控硅兩種方案，開關(guān)器件的通斷控制邏輯由原控制器控制。通過對主回路參數(shù)的合理匹配，兩種方案均能解決漏電流問題，也能保證快速切換，比較而言，采用雙向可控硅更有優(yōu)勢：1．IGBT內(nèi)部均集成了反向二極管，由于此反向二極管的存在，便得每相主回路的正反向IGBT不能直接并聯(lián)，只能采取串聯(lián)的方式，每相的正反向電流都需通過兩只 IGBT，整體發(fā)熱量加大了一倍。2．共需12只IGBT，成本很高，且控制復(fù)雜。3．雙向可控硅可以直接串接于主回路，僅需 6只，發(fā)熱量小，控制簡單。經(jīng)過比較，擬定采用雙向可控硅作為開關(guān)器件。二． 方案主回路示意及原理說明上圖中：雙向可控硅 T1-T6代替原固態(tài)繼電器 SSR模塊，設(shè)常用電源為 1路，備用電源為 2路：1．控制器檢測到常用電源正常時，發(fā)脈沖觸發(fā)第 1路電源的雙向可控硅導(dǎo)通；2．常用電源1路失電時，控制器觸發(fā)第 2路電源的雙向可控硅導(dǎo)通；3．常用電源恢復(fù)后，系統(tǒng)返回為第 1路雙向可控硅導(dǎo)通。每相設(shè)雙向可控硅兩只，共 6只。三． 雙向可控硅選型按照負(fù)載技術(shù)要求：額定工作電流 250A（AC有效值），額定電壓400V（AC有效值），最高耐壓1200V（AC有效值），考慮一定裕量，選取雙向可控硅型號為：KX300A，額定電流300A/正弦半波，470A/有效值，額定電壓 800V，，詳細(xì)技術(shù)參數(shù)見下表：參數(shù)單位數(shù)值備注1VCESV800額定電壓2ICnomA300額定電流3VgesV-20--20觸發(fā)電壓4Vce(sat)V2飽和壓降6Rth(j-c)K/W0.044結(jié)殼熱阻四．過壓吸收及漏電流考慮可控硅關(guān)斷時，回路電流突變，由于線路電感作用，會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電勢，必須配備相應(yīng)的過壓吸收回路， 才能確保雙向可控硅不被擊穿。 本方案考慮正半波情況下，可控硅正向?qū)?，?fù)半波情況下，可控硅負(fù)向?qū)?，亦即可控硅少有?qiáng)迫換流的情況，基本都是隨電流過零自然換流， 所以不存在換相過電壓的惡劣工況?？紤]到存在電源切換等過程，配置 RC吸收回路。由于漏電流不能太大，所以RC時間常數(shù)選取較小。1．吸收回路原理圖，每相 1套，共6套R1：20Ω/20WC1：0.1uF/1200V2．漏電流I400400V3140.11066.28mA263.7k小于技術(shù)規(guī)范規(guī)定 10mA五． 雙向可控驅(qū)動1．見原理圖，由原裝置驅(qū)動。采樣部分檢測到主電源正常時，發(fā)脈沖驅(qū)動T1-T3導(dǎo)通，反之驅(qū)動 T4-T6。2．脈沖變壓器6只。3．脈沖電源輸入取自兩路主電源（常用電源 /備用電源），兩路 AC220V電源整流隔離后供給脈沖電源模塊。因?yàn)樵刂破麟娫礊閮陕冯娫唇M合，故此處考慮脈沖電源直接取自原控制器更簡單直觀。4．原理示意圖如下：六． 熱設(shè)計1．功耗計算：單只雙向可控硅的功耗：P 250 2 500W12．散熱器選擇取消高噪聲風(fēng)機(jī)，選用熱管散熱器SRH14Z，每只熱管安裝1只雙向可控硅，共6只熱管散熱器。散熱器主要參數(shù)：參數(shù)單位數(shù)值額定功耗W600穩(wěn)態(tài)熱阻K/W0.08尺寸mm757×230×2483．溫升計算散熱器溫升：TsaP2Rsa5000.0840K元件結(jié)溫：TTjcTsaTaP1Rth(jc)40405000.04480102C元