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氯化鉀,化學(xué)式KCl,無色立方晶體,常為長(zhǎng)柱狀。無色細(xì)長(zhǎng)菱形或成一立方晶體,或白色結(jié)晶小顆粒粉末,外觀如同食鹽,無臭、味咸。常用于低鈉鹽、礦物質(zhì)水的添加劑。
氯化鉀是臨床常用的電解質(zhì)平衡調(diào)節(jié)藥,臨床療效確切,用于低鉀血癥的防治,亦可用于強(qiáng)心甙中毒引起的陣發(fā)性心動(dòng)過速或頻發(fā)室性期外收縮。氯化鉀在農(nóng)業(yè)上是常用的肥料,科學(xué)應(yīng)用,食品加工,食鹽里面也可以以部分氯化鉀取代氯化鈉,以降低高血壓的可能性。
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“軍工電容”在顯卡上安營(yíng)扎寨,并迅速開花結(jié)果,蔓延升來。最近,就連一向沉穩(wěn)的電源也下茸寂寞用起了固態(tài)電容,那么將固態(tài)電容用在電源上究竟是雪中送炭,還是噱頭一場(chǎng)外行蔣的是“鬧熱”,而只有內(nèi)行才能說出萁中的門道――于是我們請(qǐng)到航嘉電源研究中心的姚雪峰女士來給大家一個(gè)明確的答察。
電容是儲(chǔ)存電荷的容器,工作時(shí)它的正,負(fù)極(板)上能夠聚積大量的電荷,在需要的時(shí)候釋放這些電荷,在這樣一張一弛之間就可以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能、平滑電流輸出等多種用途。在開關(guān)電源產(chǎn)品中,需要使用到電容的地方就是輸入和輸出整流濾波電路。
輸入濾波電路當(dāng)中的電容就是我們常說的高壓濾波電容,根據(jù)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及電源功率大小的不同,輸入濾波電容一般由一到兩顆大電容來擔(dān)當(dāng)。它們是整個(gè)電源中體積最大的電容。于是得了一個(gè)雅號(hào)“大煙囪電容”,我們很容易將它們識(shí)別出來;輸入濾波電容的耐壓值比較高,從200V~450V不等,容量在幾百微法(μF)左右。輸入濾波電容在電路中的作用就是儲(chǔ)能,它們將脈動(dòng)直流電變成相對(duì)恒定的直流電。
輸出濾波電容位于低壓電路,也就是給計(jì)算機(jī)各零配件供電的+12V、+5V等低壓電路。根據(jù)輸出電壓和電流大小的不同。輸出濾波電容采用的規(guī)格從(耐壓)6.3V~25V不等,容量從幾百到幾千μF不等,例如在磐石800上就使用了25V/3300μF、16V/470uF、10V/680μF、6.3V/1500μF等多種規(guī)格的輸出濾渡電容。它們的作用就是將脈動(dòng)電壓變成恒定的電壓,并過濾掉其中的雜渡,然后將純凈的電壓輸出給CPU、內(nèi)存、顯卡等配件。從這個(gè)角度來說,輸出濾波電容的質(zhì)量和穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個(gè)PC平臺(tái)的工作穩(wěn)定性。
業(yè)界專家眼中的液態(tài)電容與固態(tài)電容
在工業(yè)上最常使用到的就是鋁電容,與此同時(shí)按照內(nèi)部電解質(zhì)材料的不同,鋁電容又可以分為普通鋁電解電容和固態(tài)鋁電解電容。用來表示電解電容性能好壞的參數(shù)有很多,我們經(jīng)常用到的有電容量,額定電壓(耐壓值),額定紋波電流值,ESR(等效串聯(lián)電阻),工作溫度范圍以及壽命等,在選擇具體的零配件時(shí),這些參數(shù)就是我們的挑選依據(jù)。
ESR值降低之后發(fā)熱問題也迎刃而解,較低的ESR值還使固態(tài)電容在耐紋波電流方面表現(xiàn)更加優(yōu)異,事實(shí)上固態(tài)電容的額定紋波電流是普通液態(tài)電解電容的4~5倍。
普通鋁電解電容的全名叫做“液態(tài)鋁質(zhì)電解電容器”,固態(tài)電容的全名叫做“導(dǎo)電高分子鋁質(zhì)固態(tài)電容器”。雖然名字上有些繞口,但它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上非常相似,主要差別就在于填充的介電材料不同――普通電解電容以液態(tài)的電解液作為介電材料,而固態(tài)電容則以固狀的功能性導(dǎo)電高分子聚合物作為介電材料。正是這種材料上的差異,造成了普通電解電容與固態(tài)電解電容在性能上的巨大差異。
A、ESR和額定紋波電流對(duì)電源穩(wěn)定性的影響
ESR是“等效串聯(lián)電阻”的意思,它是電容的一個(gè)重要參數(shù)。如果電容的ESR值不穩(wěn)定就會(huì)影響到輸出端的紋波電壓,而且ESR是引起電容發(fā)熱的主要原因――電流經(jīng)過電容時(shí)就會(huì)產(chǎn)生熱量P=12PRssn,這個(gè)熱量會(huì)導(dǎo)致電容的內(nèi)部溫度升高,并縮短電容的使用壽命。業(yè)界一直在想辦法降低電容的ESR值,但受限于液態(tài)電解液的材料很少有質(zhì)的突破;有機(jī)聚合物材料的導(dǎo)電j生能是普通液態(tài)電解液的104倍,所以使用這種材料的固態(tài)電容就可以比傳統(tǒng)的液態(tài)電解電容實(shí)現(xiàn)更小的ESR參數(shù)。
B、高低溫環(huán)境卡的電容可靠性
普通液態(tài)電解電容很容易受到使用環(huán)境溫度和濕度的影響,在高低溫環(huán)境下的穩(wěn)定性難以令人滿意,相比之下。固態(tài)電容在高低溫環(huán)境下都具有非常優(yōu)秀的性能表現(xiàn)。
我們知道,傳統(tǒng)的液態(tài)鋁電解電容在低溫時(shí)電解液會(huì)發(fā)生凝固、導(dǎo)致ESR增大,固態(tài)電容的導(dǎo)電高分子聚合物就不存在低溫凝固的問題――容量為10μF的固態(tài)電容即使是在-55℃~105℃的范圍內(nèi),ESR阻抗不會(huì)超過0.1歐,ESR變化曲線非常平緩,而同樣容量的普通鋁電解電容的變化幅度卻是固態(tài)電容的幾十倍(圖6)。
傳統(tǒng)液態(tài)電容在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)導(dǎo)致電解液逐漸較少,進(jìn)而造成電容的容量不斷降低、損耗逐漸升高,這樣很容易陷入一個(gè)惡性循環(huán),而且高溫時(shí)的液態(tài)電解液十分活躍,很容易達(dá)到沸點(diǎn)并形成極大的內(nèi)壓力,如果外殼無法承受這種壓力就會(huì)出現(xiàn)爆漿的-情況;而固態(tài)電容的導(dǎo)電高分子材料在高溫下相對(duì)穩(wěn)定,無論是粒子膨脹還是活躍性都很低,再加上它的沸點(diǎn)大約在350℃,因此幾乎不存在爆漿的可能。
另一方面,如果液態(tài)電解電容長(zhǎng)期不通電電容器內(nèi)部很容易發(fā)生水合反應(yīng)進(jìn)而造成漏電流回升,日后開機(jī)時(shí)(或通電時(shí))就容易產(chǎn)生氣鼓,這就是我們常說的’電容炸了,固態(tài)電容采用高分子材料作為介電材質(zhì),該材料不會(huì)與氧化鋁發(fā)生反應(yīng),所以可以避免此類事故的發(fā)生。
C、壽命長(zhǎng)的才是硬道理
大家都聽說過固態(tài)電容的壽命比較長(zhǎng),那么究竟長(zhǎng)多少呢?很多人沒有一個(gè)明確的認(rèn)識(shí)。
其實(shí),這是一個(gè)相對(duì)的概念:假如我們把兩顆同樣標(biāo)稱2D00小時(shí)(h)耐熱溫度105℃的電容放在起,那么工作溫度每下降20℃,液態(tài)電容的壽命增加4倍,而固態(tài)電容的壽命則增加10倍(如表1所示)。這說明如果工作環(huán)境的溫度越低,那么固態(tài)電容的壽命就要比液態(tài)電容更長(zhǎng),在95℃85℃75℃、65℃下,固態(tài)電容的壽命將是液態(tài)電容的1.5信、2.5倍、4倍和6.25信。我們?cè)谡J褂们闆r下很少碰到超高溫(100℃以上)的情況,由于電容本身的發(fā)熱問題,也很少遇到超低溫的情況,最多的反而是6℃~90℃的情況。
通過上面的介紹我們已經(jīng)對(duì)液態(tài)電解電容與固態(tài)電容的優(yōu)缺點(diǎn)有了一個(gè)大致的了解,我們將它們總結(jié)一下(如表2所示)。
從這個(gè)表格中我們可以看到,固態(tài)電容的耐壓值受材料影響很難提高,所以我們?cè)陔娫撮_關(guān)的輸入端短時(shí)間內(nèi)還沒有辦法使用固態(tài)電容。而現(xiàn)在很多電源產(chǎn)品所采用的固態(tài)電容,也都是放在輸出端(低壓部分)。
既然是有用的甜餅,那甜餅有多大?
現(xiàn)在我們知道了固態(tài)電容是一個(gè)很有用的東西,那么它的好處有多大?值得消費(fèi)者為之買單么?下面我們就用實(shí)驗(yàn)來說明這個(gè)問題,我們選擇的對(duì)象是即將上市的磐石800電源――選擇這款產(chǎn)品的原因在于這是一款大功率的部門級(jí)服務(wù)器電源,而服務(wù)器電源要求全天連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行,且現(xiàn)在在節(jié)能方面也有很高的要求(典型負(fù)載超過85%,輕 載和滿載也達(dá)到了82%)。以下是我們使用固態(tài)電容與液態(tài)電源電容進(jìn)行對(duì)比。
使用固態(tài)電容最突出的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在紋波電壓上。開關(guān)電源產(chǎn)品的輸出紋波電壓一般由三部分組成:其一是紋渡電流對(duì)電容的充放電引起的電壓變化;其二是紋波電流流經(jīng)ESR產(chǎn)生的電壓變化,其三則是開關(guān)機(jī)引起的噪聲。使用液態(tài)電解電容的產(chǎn)品,由于液態(tài)電解電容隨著溫度的降低容量大幅度下降、ESR顯著增大,進(jìn)而紋波電壓增大,使得常溫下滿足紋波電壓要求的電源,在低溫下紋波電壓就有可能超標(biāo),這是一個(gè)比較嚴(yán)重的問題。
我們選擇磐石800電源的+5V輸出電路作為測(cè)試對(duì)象(圖8),測(cè)試分兩步進(jìn)行,首先C1和C2選擇10V/3300μF、10V/200μF普通液態(tài)電解電容,然后將Cl和C2換成10V/680μF、10V/680μF的固態(tài)電容,所得測(cè)試結(jié)果如圖9、圖10所示。
輸出濾波電容的優(yōu)劣直接影響到電源的輸出紋波,而紋波的太小又直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)的穩(wěn)定性。普通液態(tài)電解電容很容易受溫度的影響而造成電解液干涸,進(jìn)而導(dǎo)致電源產(chǎn)品出現(xiàn)這樣或者那樣的問題,隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)故障率也在不斷增加。固態(tài)電容的引入從很大程度上來說改善了電源產(chǎn)品所面臨的尷尬,固態(tài)電容環(huán)保、低阻抗、高低溫穩(wěn)定、耐高漣波電流、高頻特性好以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)代表著未來的一種發(fā)展趨勢(shì)。
不過就目前的情況來看,率先使用固態(tài)電容的開關(guān)電源產(chǎn)品普遍都是中高端產(chǎn)品,這是因?yàn)殡娙蓦m小,但是成本上的差異還是非常明顯的;而且剛才我們的測(cè)試也選取3個(gè)非常特殊的環(huán)境,事實(shí)上普通用戶很少能夠碰到超低溫或者超高溫的情況,在常溫下“物美價(jià)廉”的液態(tài)電解電容也可以達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的要求。所以只有在要求非??量痰膱?chǎng)合,如大功率服務(wù)器電源、滿足85Plus(85Plus的要求比80Plus更加苛刻)要求的電源等等,才是展現(xiàn)固態(tài)電容實(shí)力的地方。
關(guān)鍵詞: 電解電容 濾波電路 開關(guān)電源
在電子設(shè)備中,電容器被廣泛運(yùn)用:諸如濾波、退耦、高頻補(bǔ)償、提供交流反饋、隔阻直流、抑制密勒效應(yīng),等等。交流電經(jīng)過二極管整流后,為了獲得較低的波紋電壓、還需經(jīng)電容器濾波后才能使用。一般地說,大容量的濾波電容器可以提供更平滑的輸出電流。但理論和實(shí)踐可以證明,當(dāng)電容量達(dá)到一定值后,即使再加大電容量對(duì)優(yōu)化濾波效果也無明顯作用,應(yīng)當(dāng)根據(jù)負(fù)載電阻和輸出電流的大小來選擇最佳的電容量。濾波回路應(yīng)用最多的是鋁電解電容器。現(xiàn)在電子設(shè)備中常用有兩類穩(wěn)壓電源,串聯(lián)穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路。這兩種電源電路對(duì)輸出濾波電容器有不同的要求。
一、電解電容器的基本性能
電解電容器有多種性能參數(shù)。在它封裝外殼上一般有容量標(biāo)示,指靜電容量及耐壓標(biāo)示,指工作電壓或額定電壓。
工作電壓為絕對(duì)安全值;如果工作時(shí)的峰值電壓超過這個(gè)電壓值就可能使此電容器損壞。根據(jù)國(guó)際IEC384-4規(guī)定,低于315V時(shí),Vs=1.15×Vr;高于315V時(shí),Vs=1.1Vr。Vs為峰值電壓,Vr為額定電壓。
除了靜電容量及工作耐壓兩個(gè)參數(shù)外,有關(guān)電源濾波電容器的參數(shù)還有:容量誤差、工作溫度,等等。反映電容器物理性能的特性參數(shù)有以下幾個(gè)。
1.介質(zhì)損耗
絕緣材料在電場(chǎng)作用下,由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng),在其內(nèi)部引起的能量損耗,也叫介質(zhì)損失。在交變電場(chǎng)作用下,電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角(功率因數(shù)角Φ)的余角δ。電容器在電場(chǎng)作用下,在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值,在交變電場(chǎng)的作用下,電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān),而且與周期性的極化建立過程有關(guān)。隨著頻率的上升,電解電容器的介質(zhì)損耗呈現(xiàn)增大的趨勢(shì),介質(zhì)損耗大的電容器在高頻下工作更易發(fā)熱。
2.漏電流
鋁電解電容在工作時(shí)一定會(huì)產(chǎn)生漏電流。漏電流的計(jì)算公式大致是:I=KCV。漏電流I的單位是μΑ,K是常數(shù),由于制造標(biāo)準(zhǔn)不同大約在0.001到0.03之間。同一品牌的電容器,容量愈高,漏電流就愈大。在要求比較高的工作場(chǎng)合,漏電流應(yīng)予考慮。顯然降低實(shí)際工作電壓可減少漏電流,也就是適當(dāng)提高所用電容的耐壓值。相同容量和耐壓的鋁電解電容的漏電流比鉭電解電容高許多。
3.等效串聯(lián)電阻
電容器會(huì)因其構(gòu)造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗,比較重要的就是ESR等效串聯(lián)電阻及ESL等效串聯(lián)電感――這就是容抗的基礎(chǔ)。ESR與電容器的容量、電壓、頻率及溫度等因素有關(guān)。當(dāng)額定電壓固定時(shí),容量愈大ESR愈低。用多個(gè)小電容并接成一個(gè)大電容可降低阻抗,其理論根據(jù)是電阻并聯(lián)阻值降低。反過來說,當(dāng)容量固定時(shí),選用高額電壓的品種也能降低ESR;工作頻率對(duì)ESR也有影響:低頻時(shí)ESR高,高頻時(shí)ESR低;此外,高溫也會(huì)造成ESR的升高。
二、簡(jiǎn)單電路中濾波電容值的計(jì)算
在濾波電路中,輸入電壓為正弦交流電220V,50Hz。在電容的充電過程中,二極管等效電阻為R,得
將其包含表達(dá)式并整理得:
U′(t)+U(t)=U(5)
這是一階非齊次微分方程,其解為:
U(t)=U(t)+U(t)=U(t)=e+cos?t+sin(?t)
在電容的放電過程中,電容只和電阻組成回路,其放電方程為:
U(t)=Ue(6)
其中,U為電容充電時(shí)達(dá)到的最大電壓。
一般地,只要簡(jiǎn)單估算就能達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的要求。電容的選擇應(yīng)滿足下式:
RC?垌(7)
F=100Hz。也可將上式寫成:
C?垌(8)
在(8)式中我們可以看到在簡(jiǎn)單的整流電路中,濾波電容器的容量大小和電源頻率成反比,和電路負(fù)載電阻成反比。具體數(shù)值可取(8)式右邊的5―10倍。在電源頻率一定的情況下,負(fù)載電阻越小,即負(fù)載越大,濾波電容的容量應(yīng)該越大。顯然,如果提高電源頻率,也可減小濾波電容的容量。
三、開關(guān)電源輸出濾波電容的計(jì)算
由于開關(guān)電源輸出電壓是脈沖波形,必須有LC濾波器和續(xù)流二極管D才能得到平滑的直流輸出電壓。在簡(jiǎn)單的計(jì)算中可忽略開關(guān)管、續(xù)流二極管,以及濾波電感器的壓降和損耗。
續(xù)流二極管D上的反向電壓U等于U。電感L上的電壓為:
U-U=Ldi/dt(9)
開關(guān)管截至?xí)r,二極管因正向?qū)╱=0,使開關(guān)管集電極電位U=0,電感L上的電壓為:
-U=Ldi/dt(10)
可以認(rèn)為在一個(gè)開關(guān)周期中,U和U都是不變的,則由上兩式可知通過電感L的電流i是線性地增長(zhǎng)和減小的。其平均值為I。
二極管D的反向電壓U、電感L兩端電壓u、通過電感的電流I及輸出電壓u的波形。當(dāng)時(shí)間變化t/2時(shí),電感L中電流變化Vi,由式(10)可得:
L=•(11)
考慮到U=Ut/T=d•U,式中T=t+t是開關(guān)周期,t是導(dǎo)通期,t是截止期。d=t/T是脈沖占空系數(shù)。式(11)可寫為:
L=(1-d)(12)
為保證電感電流i不出現(xiàn)截止,應(yīng)有VI≤I。通常把出現(xiàn)電流截止條件VI=I時(shí)的電感值稱為臨界電感:
L=R(1-d)2f(13)
式中,R=U/I是負(fù)載電阻。為可靠防止電流截止,選L=2L。
圖2中在電感中電流超過平均電流I的T/2期間,過量的電流使電容C充電。輸出電壓u由最小值變化為最大值,總變化量為2VU。則在T/2時(shí)間中流過電感的總電量:
VI=2VUC(14)
將式(12)和(13)代入式(14),求得開關(guān)電源輸出濾波電容為:
C=(15)
關(guān)鍵詞:化成液 氧化膜介質(zhì)層 磷酸
中圖分類號(hào):TM53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)12(c)-0132-01
化成箔是制造鋁電解電容器的主要材料,化成箔氧化膜的質(zhì)量關(guān)系到電解電容器性能的優(yōu)劣,直接影響電解電容器的使用壽命。鋁箔化成就是利用電化學(xué)原理,將鋁箔進(jìn)行陽極氧化,使化成液中之氧與鋁結(jié)合,生成致密的氧化膜介質(zhì)層,用于鋁電解電容器制造。磷酸去極化工序在化成過程中必不可少,磷酸去極化工序之后的化成液一般都會(huì)含有一定含量的磷酸,本文通過在化成液中添加一定量的磷酸,模擬化成過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn),研究磷酸含量對(duì)箔樣性能的影響,確定最高允許含量,指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)。
1 實(shí)驗(yàn)
1.1 實(shí)驗(yàn)儀器和材料
(1)桂東電子生產(chǎn)的中高壓腐蝕箔;(2)電容級(jí)磷酸;(3)直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源、TV特性測(cè)試儀。
1.2 實(shí)驗(yàn)方法
本文將處理過的腐蝕箔片置于含不同磷酸含量的化成液中進(jìn)行化成,對(duì)完成化成的箔片,按照《中華人民共和國(guó)電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T 11140-1997》進(jìn)行檢測(cè),從而分析化成液中磷酸含量對(duì)箔樣性能的影響,確定化成液中磷酸的最高允許含量。
2 結(jié)果與討論
2.1 不同磷酸含量對(duì)箔片外觀的影響
通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),磷酸含量在0~40 ppm是箔樣外觀未見明顯異?,F(xiàn)象;磷酸含量為50 ppm時(shí),化成初始出現(xiàn)“吱吱”聲響,無閃火光,出現(xiàn)箔邊緣少量被溶解現(xiàn)象;磷酸含量為60 ppm時(shí),則持續(xù)有“吱吱”聲響,無閃火光,箔邊緣出現(xiàn)氣泡、溶解脫落呈鋸齒狀現(xiàn)象,箔樣外觀如圖1、2、3所示。
可見,化成液中磷酸含量超過40 ppm后,造成陽極鋁箔腐蝕溶解,邊緣溶解脫落呈鋸齒狀。
2.2 不同磷酸含量對(duì)箔樣性能的影響
圖4反映了磷酸含量超過35 ppm以上,隨著含量的繼續(xù)增加,箔樣比容急劇下降,此時(shí)陽極鋁箔腐蝕溶解加?。粓D5顯示在一定范圍內(nèi),磷酸含量的增加對(duì)tgδ影響不大,但當(dāng)磷酸含量超過40 ppm時(shí),tgδ則明顯變大;圖6、圖7反映了磷酸含量對(duì)Tr及Tr60的影響,在40 ppm以內(nèi)時(shí),趨于穩(wěn)定范圍,但當(dāng)其含量超過40 ppm時(shí),Tr和Tr60明顯變長(zhǎng),箔樣性能變差。
2.3 不同磷酸含量對(duì)化成液閃火電壓的影響
在化成液中分別加入0.0、5.0、10.0、15.0、20.0、25.0、30.0、35.0、40.0、50.0、60.0 ppm 磷酸,取相同化成箔,測(cè)試化成液的閃火電壓(Us),磷酸含量與Us關(guān)系如圖8所示。
從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可看出,隨著化成液中磷酸含量的升高,閃火電壓逐步下降;化成液中磷酸含量為0~25 ppm,閃火電壓下降幅度不大;高于25 ppm后,閃火電壓下降幅度變大,同時(shí)用于測(cè)試的箔片邊緣呈鋸齒狀。
3 結(jié)論
隨著化成液中磷酸含量的增加,在電場(chǎng)作用下,發(fā)生電化學(xué)作用,陽極鋁箔被腐蝕,邊緣溶解脫落,呈鋸齒狀;化成槽液中磷酸含量升高,其閃火電壓隨之下降?;梢褐辛姿岬淖罡咴试S含量為25 ppm。
電解鋁系統(tǒng)容錯(cuò)控制思想是當(dāng)整流機(jī)組出現(xiàn)一定的故障或異常后,通過限制并降低異常機(jī)組的負(fù)荷輸出,提高正常機(jī)組的負(fù)荷輸出,從而保證故障或異常不會(huì)繼續(xù)惡化,而且能在設(shè)備所能承受的負(fù)荷內(nèi)繼續(xù)工作,將故障或異常影響局部化和最小化,以防止事故繼續(xù)惡化引起更大事故。如果系統(tǒng)總負(fù)荷輸出不能滿足正常生產(chǎn),降低系統(tǒng)總負(fù)荷輸出至電解槽保溫狀態(tài),盡量減少異常引起的損失。中控室獲得總調(diào)PLC上傳的異常或故障信息,繼續(xù)進(jìn)行深層次分析,完成故障診斷,并根據(jù)不同故障類型采取不同容錯(cuò)控制策略如果機(jī)組診斷出循環(huán)冷卻水水溫高、元件母排熱、快熔壞一個(gè)和機(jī)組低倍過載異常時(shí),采取異常機(jī)組限負(fù)荷控制策略,異常機(jī)組控制按鈕自動(dòng)由總調(diào)切至分調(diào),中控室直接控制異常機(jī)組,,分調(diào)/總調(diào)控制策略主要分為3個(gè)步驟:負(fù)荷運(yùn)算、分調(diào)控制和總調(diào)控制。系統(tǒng)運(yùn)算步驟主要分析每個(gè)整流機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)及參數(shù),采集每個(gè)機(jī)組的狀態(tài)并運(yùn)算總調(diào)和分調(diào)機(jī)組的實(shí)際總負(fù)荷輸出,為后續(xù)負(fù)荷分配提供數(shù)據(jù)信息。分調(diào)/總調(diào)控制策略增加限制判定環(huán)節(jié),保證系統(tǒng)安全運(yùn)行,減少運(yùn)行人員的誤操作。負(fù)荷運(yùn)算步驟結(jié)束后,系統(tǒng)判定每個(gè)機(jī)組的工作狀態(tài),通過分調(diào)/總調(diào)標(biāo)志判定機(jī)組是否異常,對(duì)出現(xiàn)異常的機(jī)組,執(zhí)行第二步分調(diào)控制,否則機(jī)組參與第三步總調(diào)控制。當(dāng)機(jī)組診斷出異常后,為了保證系統(tǒng)輸出恒定,降低并限制其負(fù)荷輸出,首先對(duì)單機(jī)組電流給定值執(zhí)行異常限定,使異常機(jī)組實(shí)際輸出值限制在可允許的工作范圍內(nèi),然后機(jī)組執(zhí)行PID調(diào)節(jié),保證整流機(jī)組輸出值與實(shí)際輸出限定值相同。如果經(jīng)過限定后,機(jī)組異常還未消除,則執(zhí)行切除本機(jī)組處理。由于異常機(jī)組被切除或限定輸出,為了保證電解的正常運(yùn)行,需要適當(dāng)提高正常機(jī)組的負(fù)荷,則系統(tǒng)執(zhí)行第三步總調(diào)控制。為了減少誤差,總調(diào)策略設(shè)置PI前饋調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)后重新分配正常機(jī)組的負(fù)荷,并對(duì)其總調(diào)給定限制,以保證機(jī)組安全運(yùn)行。總調(diào)單機(jī)組重新獲得負(fù)荷分配,通過PID調(diào)節(jié),使總調(diào)機(jī)組輸出恒定。當(dāng)多個(gè)機(jī)組被切除后,系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足電解正常運(yùn)行,通過修改總給定值,降低整個(gè)系統(tǒng)的負(fù)荷,使電解槽處于保溫狀態(tài),減少故障引起的損失。
應(yīng)用及仿真實(shí)例
系列共有6個(gè)整流機(jī)組,系列的總電流額定輸出為400kA,采用“n+1”的模式,5個(gè)機(jī)組投入工作時(shí)即可以滿足系列總輸出要求,在這種情況下,每個(gè)機(jī)組額定輸出電流值I=80kA,當(dāng)6個(gè)機(jī)組同時(shí)工作時(shí),每個(gè)機(jī)組的實(shí)際輸出Ir=66.67kA。本文的容錯(cuò)控制策略在機(jī)組異常情況下,也可以保證電解的正常進(jìn)行。另外在極端情況下,在保證設(shè)備安全工作前提下,能保證電解槽處于保溫狀態(tài),在一定程度上減少損失。
結(jié)束語