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高温老化房电源节能电子负载可靠性分析

 

老化房功率单元设计中,为了确保装置的可靠性,采用大裕量设计,降低了关键功率器件的温升。

直流主回路功率器件电流容量4倍于额定容量;

交流回路功率器件电流容量5 倍于额定容量;

加大了散热器尺寸,在45度工作环境且满载情况下,测试功开关率管与磁性元件的最高温度为87℃;

采用铜汇流排的主回路结构设计;

多风机强制风冷散热;


2、老化房完备的保护

除选用具有足够裕量的元器件并合理布局控制内部温升以外,产品设计时对可

能引起大范围失效的各种因素进行了严密的论证,采取了可靠的技术措施。

交流和直流通过高频变压器实现电气隔离,原副边打耐压满足UL60950-1标准。

交流输出端口线(火线和零线)对机壳在4kV 电压冲击下工作正常

交流输出端口火线对零线施加2kV 冲击电压波,设备工作正常

4kV (接触和空气放电)静电测试,设备工作正常

绝缘性能符合相关国家标准和企业标准的要求

该产品通过软硬件技术实现了齐备的保护功能,从根本上杜绝了电子负载自身

故障引起电网故障和直流电源损坏的可能。

电网过/欠压,过/欠频保护

交流过电压,交流过电流

直流过电压,直流过电流

过热保护

硬件保护

接触器故障保护


3、老化房系统的可靠性设计

在保证功率单元具有足够的MTBF 的基础上,模块化结构、热插拔技术和完善的系统监控进一步强化了节能电子负载系统的可靠性指标,完全能够满足连续生产所必需的可靠性要求。

功率单元的可靠性设计功率单元各模块运行相对独立,任一功率模块失效不对其它模块造成影响分散控制技术,监控单元故障不影响功率单元的正常运行系统采用模块化冗余配置,在单个功率模块出故障时,系统仍能够正常运完善的并网保护和模块自身保护故障自恢复功能,使功率模块在电网或功率单元自身出现意外故障后,能够自动恢复运行


4、老化房元器件的选型

对关键功率器件和集成芯片均采用进口产品。主要元器件品牌见下表:


5、老化房系统寿命

在正常工作环境下,我公司的节能电子负载的平均无故障工作时间(MTBF)是5 年,使用寿命为10 年。

影响节能电子负载寿命的主要有电解电容,风扇等易损器件,其MTBF 的估算方法如下:

 

电解电容

我公司使用的电解电容有85 度及105 度两种,我司购买的都是105 度/2000h的电解电容,具体计算见附件:

对关键功率器件和集成芯片均采用进口产品。主要元器件品牌见下表:
元器件名称 生产厂家
电解电容 江海
IGBT IXYS(深圳鹏源代理)
MOSFET IR
功率二极管 仙童
风扇 台达
散热器 深圳风铃
DSP TI

 

风扇

我司使用的风扇是台湾台达提供的,其MTBF 在环境温度为50 摄氏度时可达到146,421 小时。

综合以上两种易损器件的寿命,我们可以得出结论:

1)系统的MTBF>50000 小时。

2)在电解电容的使用寿命达到后,通过更换可以使系统的寿命超过10年

 

 

 

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