大功率高頻開關電源
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產品描述
一、產品概述
GKS10-40V15KA 加熱一體式大功率水冷高頻開關電源，是根據客戶要求特殊設計的一款管件加熱成型用大功率電源裝置。本設備將模塊化的大功率高頻電源與加熱成型工作臺融合設計為一體。省去了電源輸出大電流外部連接，結構緊湊，現場占用空間小。節省了投資成本。使用更加安全可靠。
大功率高頻開關電源采用N+1 冗余模塊化的設計思路，單機以先進的軟開關和硬開關逆變技術為核心，控制系統采用特有的多環控制技術，保證產品的可靠性和高精度控制性能。采用納米晶材料為高頻主變壓器的鐵芯，以進口大功率絕緣柵雙極性晶體管IGBT模塊為主功率器件，優選材質，確保品質?？刂齐娐芬钥涩F場編程邏輯器件FPGA 為主控器件，高分辨率模數和數模轉換，結合模擬電路的高速響應特性，控制精準，穩定可靠。
多臺單機并機實現大功率輸出，采用多臺單機模塊化冗余設計，多臺單機并聯時，采用全光纖互聯通訊控制，無電氣連接，采用數字化的均流母線技術，實現多臺單機的高精度均流，可方便的實現容量擴展，便于維護，單機故障可及時切除，不影響整機工作。在高頻強干擾的電磁環境下，由于互聯控制信號為光信號，控制系統抗干擾性大大提高，整機可靠性也極大提高。
采用計算機3 維圖形軟件對電源整機建模，對電源結構進行優化設計。優化水冷/風冷通道。
二、系統控制功能描述
采用西門子S7-200smart PLC 為主控器，擴展8-CH 模擬量輸入模塊。TK6070 作為人機界面。PLC 通過Modbus 與電源總控制器通訊，對電源進行實時控制，使電源響應輸出要求的電流。PLC 通過傳感器(4-20mA)檢測工件溫度，與設定的溫度值比較，控制電源輸出的電流大小，調整加熱功率，構成閉環控制系統，從而實現工件的恒溫加熱。閉環控制采用PID 控制算法。
PLC 還對4 個工件夾具氣缸進行控制。每個氣缸帶有上下位置感應開關。
電源系統對外提供工業以太網接口(ProfiNet)，上位機可通過此接口與電源通訊。上位機可讀取電源的實時參數值，包括電流、電壓、溫度、水壓及各種狀態報警信息?？上螂娫磳懭腚娏?電壓/功率給定值，限流/限壓值?？刂齐娫磫?、停止、緊急停車?？煽刂茪飧椎纳炜s。
三、設備結構和描述
為滿足用戶要求，經過設計綜合，本電源采用集成式一體化設計，主框架即為加熱工作臺，上面鋪設工作臺面，隔熱絕緣墊層，最上面放置導電極板。工件夾具固定在導電極板上，電流通過夾具傳導至待加熱工件上。
工作臺面下部，放置10 臺單元機合路輸出，單元機采用縱置結構，呈一字橫向排列。
電源的左側為開關柜，設有總電源隔離開關，10 個單元機的斷路器開關。
電源的右側為PLC 控制柜，安裝了電源總控器和PLC 控制電路部分，面板上安裝了總電流表、總電壓表，人機操作觸摸屏，控制按鈕等。
單元機規格為DC40V,1500A。單元機采用2 只IGBT 半橋模塊作為主開關器件，PWM控制，閉環采樣，軟啟動、過壓、過流、過熱保護，使電源得以穩定、可靠、安全地工作。\
每臺單元機采用數字光纖與總控器連接?？偪仄鞑蓸幽概泡敵鲭妷?，并通過光纖高速通信獲取各個單元盒輸出電流，通過數字運算和控制完成高精度數字均流。
總控盒具有2 路獨立的Modbus 通信接口，與PLC 通信。
單元機采用強弱電分隔式結構，前部為高壓部分，后部為低壓部分，前后完全分隔，冷卻水僅存在與后部，前部高壓部分無冷卻水路存在。單元機前部設有單開門，不用將單元機抽出，即可進行測試和維護。單元機底部帶有滾輪，可在滑道上推進和抽出，便于更換和維護。
工作臺的后部，電源正負輸出由2 根水冷銅排匯流，再用銅排從母排連接至工作臺導電極板，導電極板上安裝有工件氣動夾具。采用雙孔水冷銅排。
冷卻水進出主管也安裝在工作臺后部，冷卻水進水管和出水管上開有多個水嘴，分別與單元機的水嘴連接，與各個水冷銅排的水嘴連接。每一路冷卻水進出均有單獨的水閥門控制。
本電源采用純水冷卻方式，需匹配專用的純水冷卻器，如LSS100 型。因為其主冷卻水采用去離子水，在封閉的水道中循環運行，減少了對電氣部分的電化腐蝕，有利于電源水冷部件使用壽命延長。
四、整機基本參數
1. 輸入電壓：交流三相380V
2. 輸入頻率：50Hz±10%
3. 消耗功率：<700KVA(滿載時)
4. 輸出電流：DC 0-15000A 連續可調
5. 輸出電壓：DC 0-40V 連續可調
6. 工作模式：恒流/恒壓/恒功率
7. 穩流精度：≤±1%
8. 穩壓精度：≤±1%
9. 工作頻率：15KHz
10. 整機效率：≥90%
11. 功率因數：≥0.9
12. 環境溫濕度：<40℃，90%
13. 負載穩定度：<±1%
14. 冷卻方式：水冷。
15. 報警保護：過流、水溫、水壓、IGBT 故障。
16. 輸出電壓、電流顯示分辨率：0.1V;1A。
17.外形尺寸：長×寬×高：3600mm*1400mm*1300mm。不含后部銅排伸出長度。
18.總重量：約4500Kg 。不含氣動夾具。
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