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邵武市永达砼泵商行位于福建省邵武市,公司与鞍山钢铁集团合作共同研发的双金属复合耐磨管,本产品采用特殊合金材料生产、集高耐磨性、冲击性和韧性于一体,克服了普通复合管不耐磨的确定,是替代单层耐磨管理理想产品。



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    具有快速短路保护的1140伏90千瓦中频电源

      发布时间:2019-05-09 23:52

      本文介绍了1140伏90千瓦中频电源的研制,该电源输出电压在200--1500V之间连续可调,频率在250--1000HZ之间连续可调。样机已转化成产品,该产品经受过多次短路试验的考验。

      油田采油时由于某些井的原油粘稠,难于吸抽,现有一种解决方案,将发热元件安于井下,选一种合适的电源为其供电,油层被加热,原油变稀,使采油效率大大提高。经过多次试验,油田提出了该电源的技术参数:

      主回路如图1.所示。逆变桥采用三电平结构,这样不但降低了器件的耐压的要求,而且对减少谐波成分、改善波形大有好处。八个开关功率器件用的是西门子产的BSM150GB170DL 型IGBT管,额定电压和电流分别为 1700V、150A 。在本电源中,设其工作额定电流为I0=65A 。

      1.产生250 ~ 1000HZ 的驱动信号,控制8支IGBT 管有序导通,在输出端产生脉宽可调的方波电压。

      样机研制成功后,在油田运行良好,但另一问题突现出来,由于工作环境和条件的原因,该电源的输出端常有被短路的危险,为此用户又提出了新的要求:“设备不怕短路”,用户要求合理,“额定电压下不怕短路”要求保护电路快速而有效。

      一般保护方案就是关断所有IGBT管。但对600v以上的电源由于短路电流上升太快,关断信号还未起作用,IGBT管已经被烧坏了。要想确保IGBT管安然无恙,必须另外采取措施。本文的思路是在输出端串联适当的电感,用电感降低短路电流的上升速度,争取时间让IGBT的电流在到达极限值之前,管子能够来得及关断。可是引入电感后,由于巨大的di/dt,又会感应出尖峰电压,此尖峰电压又会给IGBT 造成巨大威胁。

      1.加装尖峰抑制器(TVTE1。5KE400CA)。此器件工作原理与稳压管差不多,当电压低于击穿电压时,管中无电流,不消耗能量。当电压高于击穿电压时,管子击穿,起钳位作用。由于管子的耐压不够,经过适当串联后,并联于逆变桥的上下母线上。这样可以保证母线电压E上不会出现危及IGBT 安全的尖峰电压。

      2.在输出端串联限流电感,此电感的作用是防止di/dt 过大,以免IGBT 被完全关断之前电流超过极限值。以下是电感量的计算:

      总计约8s,用示波器观测IGBT 上的关断信号的确比短路发生时刻延迟了8s 左右,这证明上面的分析是正确的。产生这段延迟的主要原因是51单片机速度慢、工作周期长。依据上面的估算和实测为依据,关断信号的建立时间为

      此电感实际绕制值控制在90--120H之间。为了减少电感上的功率损耗,该电感在保证安全的情况下应尽量小。其铁芯应留有气隙,要确保在大脉冲电流的作用下也不会饱和。

      电感的接入确实为关断信号的到来赢得了时间,但又招来了下一个难题,即如何把电感限流过程中积累的磁能释放掉,尖峰抑制器是个体积很小的器件,虽有泻放磁能的作用,但不能全依靠它。本文提出两个选择方法:

      8个IGBT 同时关闭4s之后,让内四支管子轮番导通,以便泻放电感L上的能量,方法1原理简单,不必细说。本文用方法2取得了满意结果,现简述如下:

      内四管指K2、K3、K6、K7,外四管指K1、K4、K5、K8 管。八管同时关闭4s之后,外四管继续关闭,内四管中,K2、K7 导通,如图4.所示。

      整机运行良好,调压范围、调频范围都满足用户要求。在额定电压下,突然将负载短路,设备安然无恙。几分钟后,重新开机,一切正常。要想进一步提高短路保护的速度并不难,只要把51单片机替换成高速单片机即可。

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