靳慧 馮錚
摘要 文章首先對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)進(jìn)行簡(jiǎn)要闡述,隨后對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源的散熱問(wèn)題進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源散熱系統(tǒng)的改造進(jìn)行論述。期望通過(guò)本文的研究能夠?qū)Ω哳l開(kāi)關(guān)電源的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行有所幫助。
【關(guān)鍵詞】高頻開(kāi)關(guān)電源 散熱系統(tǒng) 改造
1 高頻開(kāi)關(guān)電源的特點(diǎn)
高頻開(kāi)關(guān)電源又被稱(chēng)之為開(kāi)關(guān)整流器,簡(jiǎn)稱(chēng)SMR,它是通過(guò)IGBT的高頻工作的一種電源設(shè)備,其開(kāi)關(guān)頻率通常可以控制在lOOkHz以?xún)?nèi),由此可實(shí)現(xiàn)高效率運(yùn)行。由于高頻開(kāi)關(guān)電源采用了全橋逆變換流技術(shù),從而使其性能更加穩(wěn)定,整機(jī)具有如下功能:過(guò)流、過(guò)壓、短路、超溫以及缺相的自動(dòng)保護(hù)。同時(shí)高頻開(kāi)關(guān)電源直流輸出的波形為高頻方波,其波紋系數(shù)較小,可有效提高鍍數(shù),避免了鈍化問(wèn)題的發(fā)生。高頻開(kāi)關(guān)電源為風(fēng)冷散熱,安裝相對(duì)比較方便,配有遠(yuǎn)程控制裝置,易于操作和控制,在帶有負(fù)載的情況下也可關(guān)機(jī),從而使調(diào)節(jié)的繁瑣程序得以簡(jiǎn)化。高效、節(jié)能是高頻開(kāi)關(guān)電源作為突出的特點(diǎn),工作效率可以達(dá)到90%以上,由于整機(jī)采用了先進(jìn)的防腐工藝,大幅度延長(zhǎng)了使用壽命。
2 高頻開(kāi)關(guān)電源的散熱問(wèn)題
通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)中使用的高頻開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn),風(fēng)冷是其散熱系統(tǒng)采用的主要處理方式,即利用風(fēng)扇進(jìn)行降溫,以此來(lái)達(dá)到散熱的目的。在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn),如果高頻開(kāi)關(guān)電源連續(xù)運(yùn)行達(dá)到一定時(shí)長(zhǎng)后,其溫度會(huì)隨之不斷升高,當(dāng)溫度達(dá)到45-50攝氏度時(shí),風(fēng)扇會(huì)自行啟動(dòng)投入工作,若是此時(shí)散熱系統(tǒng)發(fā)生故障,將無(wú)法達(dá)到降溫的效果,由此可能會(huì)造成開(kāi)關(guān)電源損壞。之所以會(huì)出現(xiàn)這樣的問(wèn)題,主要是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)散熱系統(tǒng)時(shí),并未考慮將散熱系統(tǒng)的故障信息及時(shí)上傳給變電站綜合自動(dòng)化及監(jiān)控系統(tǒng)當(dāng)中,從而導(dǎo)致高頻開(kāi)關(guān)電源的散熱系統(tǒng)因故障停運(yùn)后,變電站值守人員無(wú)法在第一時(shí)間內(nèi)得到相關(guān)的信息,同時(shí),由于散熱系統(tǒng)安裝在屏柜當(dāng)中,從而使得巡檢人員很難發(fā)現(xiàn)故障問(wèn)題,無(wú)法及時(shí)對(duì)故障隱患進(jìn)行處理,這在一定程度上加重了事態(tài)的嚴(yán)重性。為確保高頻開(kāi)關(guān)電源的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行,必須解決其散熱系統(tǒng)現(xiàn)存的問(wèn)題,針對(duì)散熱系統(tǒng)現(xiàn)存的缺陷,可對(duì)其進(jìn)行改造。
3 高頻開(kāi)關(guān)電源散熱系統(tǒng)的改進(jìn)
3.1 改造思路
在對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源的散熱系統(tǒng)進(jìn)行改造的過(guò)程中,應(yīng)針對(duì)起現(xiàn)存的問(wèn)題,從溫度監(jiān)測(cè)和故障監(jiān)測(cè)兩個(gè)方面著手,對(duì)散熱系統(tǒng)進(jìn)行改造,具體思路如下:
3.1.1 溫度監(jiān)測(cè)
這里所指的溫度監(jiān)測(cè),是通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控的方法,對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源的內(nèi)部溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。受硬件設(shè)備功能的限制,無(wú)法對(duì)散熱系統(tǒng)的故障問(wèn)題進(jìn)行直接判斷,當(dāng)散熱系統(tǒng)發(fā)生故障后,會(huì)導(dǎo)致高頻開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的溫度升高,基于這一前提條件,可對(duì)其內(nèi)部溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),若是溫度超限,監(jiān)測(cè)系統(tǒng)便會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào),這樣工作人員便可在第一時(shí)間趕到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行快速處理,由此可以防止散熱系統(tǒng)故障對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源運(yùn)行的影響。雖然這種方式簡(jiǎn)單易行,但卻存在一定的不足,即監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常都是在散熱系統(tǒng)出現(xiàn)故障后的一段時(shí)間才會(huì)發(fā)出報(bào)警信號(hào),由此可能會(huì)造成故障處理不及時(shí)的情況發(fā)生。
3.1.2 對(duì)風(fēng)扇故障進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)
可將散熱系統(tǒng)中的普通風(fēng)扇更換為帶停轉(zhuǎn)故障信號(hào)的風(fēng)扇,在通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行采集,若是判定風(fēng)扇發(fā)出停轉(zhuǎn)故障信號(hào),則可確定風(fēng)扇損壞,這樣便可及時(shí)對(duì)故障進(jìn)行維修處理。通過(guò)這種方式雖然能夠最風(fēng)扇的停轉(zhuǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,但隨著時(shí)間的推移,風(fēng)扇在不斷的運(yùn)行中,勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)老化和灰塵積聚的情況,由此會(huì)導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的散熱效果降低,此時(shí)高頻開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部的溫度會(huì)持續(xù)升高,由此會(huì)對(duì)模塊的安全運(yùn)行造成影響。
通過(guò)上述分析不難看出,單獨(dú)采用某一種改造方式都無(wú)法達(dá)到最佳的效果,如果將兩種改造方式聯(lián)合到一起,便可互相彌補(bǔ)不足之處。
3.2 改造方式
通過(guò)上文分析后,最終決定采用溫度監(jiān)測(cè)和風(fēng)扇故障監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方法,對(duì)高頻開(kāi)關(guān)電源的散熱系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)性改造,具體的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。
將自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的一個(gè)檢測(cè)模塊加裝在機(jī)柜上,并將溫度傳感器安裝在高頻開(kāi)關(guān)電源模塊中,與測(cè)溫模塊進(jìn)行連接,由該模塊負(fù)責(zé)開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部溫度的測(cè)量和報(bào)警,并將信息傳給機(jī)柜監(jiān)控單元進(jìn)行記錄,再由監(jiān)控單元將報(bào)警信息傳給變電站的PC機(jī),這樣站內(nèi)的值守人員便可及時(shí)發(fā)現(xiàn)高頻開(kāi)關(guān)電源的故障問(wèn)題,從而在第一時(shí)間著手解決處理,確保設(shè)備的可靠運(yùn)行。在對(duì)內(nèi)部溫度限值進(jìn)行設(shè)定時(shí),可以按照實(shí)際情況而定,同時(shí)將風(fēng)扇更換為帶停轉(zhuǎn)故障信號(hào)的風(fēng)扇,并與檢測(cè)模塊相連接,檢測(cè)其運(yùn)行狀態(tài),并借助RS485與監(jiān)控單元進(jìn)行通訊,將信息傳給變電站的PC機(jī)。
3.3 實(shí)現(xiàn)方法
3.3.1 系統(tǒng)硬件
(1)檢測(cè)模塊。該模塊為自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā),主要由以下幾個(gè)部分組成:控制器、外圍電路、外部傳感器等。其中控制器選用技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠的89C51系列單片機(jī),以溫度作為動(dòng)態(tài)模擬量,檢測(cè)電路分為兩個(gè)部分,一部分是溫度檢測(cè),另一部分是風(fēng)扇故障信號(hào)檢測(cè)。
(2)溫度傳感器。選用美國(guó)某知名半導(dǎo)體公司新近研發(fā)的一款改進(jìn)型智能溫度傳感器,其最為突出的特點(diǎn)是不需要額外配備電源。
(3)風(fēng)扇。選用帶有故障信號(hào)線的風(fēng)扇,并根據(jù)風(fēng)扇故障信號(hào)輸出的性質(zhì),對(duì)相應(yīng)的檢測(cè)電路進(jìn)行設(shè)計(jì)。
3.3.2 通信方式
改造后的散熱系統(tǒng)各單元之間需要進(jìn)行實(shí)時(shí)通信,采用RS485與機(jī)柜監(jiān)控單元進(jìn)行通信。
4 結(jié)論
綜上所述,為確保變電站中高頻開(kāi)關(guān)電源的安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行,本文針對(duì)起散熱系統(tǒng)存在的問(wèn)題,提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法,經(jīng)過(guò)改造之后,彌補(bǔ)了散熱系統(tǒng)的缺陷,給高頻開(kāi)關(guān)電源的正常運(yùn)行提供了保障。
參考文獻(xiàn)
[1]郭德孺,朱凌.高頻開(kāi)關(guān)電源柜散熱優(yōu)化研究[J],移動(dòng)信息,2016 (07): 00184-00185.
[2]葛鵬,高頻開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)研究[J].工業(yè)c,2016 (09): 00135-00135.