工業(yè)用振動(dòng)棒變頻電源的研制

3 性能分析

1）效率方案的最大特點(diǎn)就是簡(jiǎn)單可靠，而且由于中間環(huán)節(jié)少，因此整機(jī)的效率較高。單機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)效率可達(dá)94％，帶雙負(fù)載運(yùn)行時(shí)實(shí)測(cè)效率要低一些，能夠達(dá)到92％左右。

2）軟啟動(dòng)與雙負(fù)載運(yùn)行由于產(chǎn)品的啟動(dòng)時(shí)間沒有特殊要求，啟動(dòng)過程可以在幾秒的范圍內(nèi)完成，為了減小啟動(dòng)電流，采用了用軟件來設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間的方法，即在程序設(shè)計(jì)中，啟動(dòng)頻率設(shè)定在10Hz，在升速過程中頻率是逐步上升到200Hz的，這就相當(dāng)于一個(gè)軟啟動(dòng)的過程。實(shí)現(xiàn)起來簡(jiǎn)單而且廉價(jià)。同時(shí)變頻電源可以帶雙負(fù)載運(yùn)行，因此就要考慮到雙電機(jī)運(yùn)行時(shí)的工作模式。上面所講的軟啟動(dòng)的方法適用于單電機(jī)啟動(dòng)和雙電機(jī)同時(shí)啟動(dòng)。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一臺(tái)電機(jī)已經(jīng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)啟動(dòng)另一臺(tái)電機(jī)，這時(shí)的啟動(dòng)電流就比較大（可以參考實(shí)驗(yàn)波形），這對(duì)主電路的開關(guān)器件而言是一個(gè)沖擊，為了保證負(fù)載能繼續(xù)正常運(yùn)行，就要加大開關(guān)器件的容量。因此，根據(jù)不同的使用要求，可以考慮選擇不同容量的IPM模塊。

3）成本核算作為一個(gè)產(chǎn)品，除了可靠性以外，成本也是一個(gè)很重要的因素。在這個(gè)方案中，有四個(gè)部分對(duì)成本的影響最大：控制芯片（8XC196MC的單價(jià)為100元）、平波電解電容（470μF/450V的單價(jià)為35元）、逆變模塊IPM（600V、15A、最高開關(guān)頻率為5kHz的IPM的價(jià)格是200元）和低頻隔離變壓器（300W的變壓器價(jià)格為220元）。開關(guān)電源的成本很小，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的總體成本在600元左右。當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的花費(fèi)不能代表產(chǎn)品的最終成本，因?yàn)殡S著產(chǎn)品批量的擴(kuò)大，元器件的平均價(jià)格必然會(huì)下降，其中下降幅度最大的將是控制芯片和變壓器，因?yàn)?000片的單價(jià)就可以降到40元左右，批量的變壓器單價(jià)也可以下降到130元左右。這樣整個(gè)逆變電源的成本就可以降低到400元左右。

圖3是一組單負(fù)載運(yùn)行時(shí)的負(fù)載電壓和電流波形。波形中可以體現(xiàn)出電源的軟啟動(dòng)功能。

(a)10Hz時(shí)電壓及電流波形

(b)20Hz時(shí)電壓及電流波形