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節(jié)能電子負載可靠性分析

時間：2012/3/23閱讀：1823
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節(jié)能電子負載可靠性分析
 
1. 功率單元的大裕量設計
功率單元設計中，為了確保裝置的可靠性，采用大裕量設計，降低了關鍵功率
器件的溫升。
?? 直流主回路功率器件電流容量4倍于額定容量；
?? 交流回路功率器件電流容量5 倍于額定容量；
?? 加大了散熱器尺寸，在45度工作環(huán)境且滿載情況下，測試功開關率管與磁性元件的zui高溫度為87℃；
?? 采用銅匯流排的主回路結(jié)構設計；
?? 多風機強制風冷散熱；
 
2. 完備的保護
除選用具有足夠裕量的元器件并合理布局控制內(nèi)部溫升以外，產(chǎn)品設計時對可
能引起大范圍失效的各種因素進行了嚴密的論證，采取了可靠的技術措施。
?? 交流和直流通過高頻變壓器實現(xiàn)電氣隔離，原副邊打耐壓滿足UL60950-1標準。
?? 交流輸出端口線（火線和零線）對機殼在4kV 電壓沖擊下工作正常
?? 交流輸出端口火線對零線施加2kV 沖擊電壓波，設備工作正常
?? 4kV （接觸和空氣放電）靜電測試，設備工作正常
?? 絕緣性能符合相關國家標準和企業(yè)標準的要求
該產(chǎn)品通過軟硬件技術實現(xiàn)了齊備的保護功能，從根本上杜絕了電子負載自身
故障引起電網(wǎng)故障和直流電源損壞的可能。
?? 電網(wǎng)過/欠壓，過/欠頻保護
?? 交流過電壓，交流過電流
?? 直流過電壓，直流過電流
?? 過熱保護
?? 硬件保護
?? 接觸器故障保護
 
3. 系統(tǒng)的可靠性設計
在保證功率單元具有足夠的MTBF 的基礎上，模塊化結(jié)構、熱插拔技術和完善
的系統(tǒng)監(jiān)控進一步強化了節(jié)能電子負載系統(tǒng)的可靠性指標，完夠滿足連續(xù)
生產(chǎn)所必需的可靠性要求。
?? 功率單元的可靠性設計
?? 功率單元各模塊運行相對獨立，任一功率模塊失效不對其它模塊造成影響
?? 分散控制技術，監(jiān)控單元故障不影響功率單元的正常運行
?? 系統(tǒng)采用模塊化冗余配置，在單個功率模塊出故障時，系統(tǒng)仍能夠正常運
行
?? 完善的并網(wǎng)保護和模塊自身保護
?? 故障自恢復功能，使功率模塊在電網(wǎng)或功率單元自身出現(xiàn)意外故障后，能
夠自動恢復運行
 
4. 元器件的選型
對關鍵功率器件和集成芯片均采用進口產(chǎn)品。主要元器件品牌見下表：
 

元器件名稱
生產(chǎn)廠家
電解電容
江海
IGBT
IXYS（深圳鵬源代理）
MOSFET
IR
功率二極管
仙童
風扇
臺達
散熱器
深圳風鈴
DSP
TI

 
 
5. 系統(tǒng)壽命
在正常工作環(huán)境下,我公司的節(jié)能電子負載的平均*工作時間（MTBF）是5 年，使用壽命為10 年。
影響節(jié)能電子負載壽命的主要有電解電容，風扇等易損器件，其MTBF 的估算方法如下：
?? 電解電容
我公司使用的電解電容有85 度及105 度兩種，我司購買的都是105 度/2000h的電解電容，具體計算見附件：
 
 
?? 風扇
我司使用的風扇是中國臺灣臺達提供的，其MTBF 在環(huán)境溫度為50 攝氏度時可達到146,421 小時。
綜合以上兩種易損器件的壽命，我們可以得出結(jié)論：
1）系統(tǒng)的MTBF>5小時。
 
1. 功率單元的大裕量設計
功率單元設計中，為了確保裝置的可靠性，采用大裕量設計，降低了關鍵功率
器件的溫升。
?? 直流主回路功率器件電流容量4倍于額定容量；
?? 交流回路功率器件電流容量5 倍于額定容量；
?? 加大了散熱器尺寸，在45度工作環(huán)境且滿載情況下，測試功開關率管與磁性元件的zui高溫度為87℃；
?? 采用銅匯流排的主回路結(jié)構設計；
?? 多風機強制風冷散熱；
 
2. 完備的保護
除選用具有足夠裕量的元器件并合理布局控制內(nèi)部溫升以外，產(chǎn)品設計時對可
能引起大范圍失效的各種因素進行了嚴密的論證，采取了可靠的技術措施。
?? 交流和直流通過高頻變壓器實現(xiàn)電氣隔離，原副邊打耐壓滿足UL60950-1標準。
?? 交流輸出端口線（火線和零線）對機殼在4kV 電壓沖擊下工作正常
?? 交流輸出端口火線對零線施加2kV 沖擊電壓波，設備工作正常
?? 4kV （接觸和空氣放電）靜電測試，設備工作正常
?? 絕緣性能符合相關國家標準和企業(yè)標準的要求
該產(chǎn)品通過軟硬件技術實現(xiàn)了齊備的保護功能，從根本上杜絕了電子負載自身
故障引起電網(wǎng)故障和直流電源損壞的可能。
?? 電網(wǎng)過/欠壓，過/欠頻保護
?? 交流過電壓，交流過電流
?? 直流過電壓，直流過電流
?? 過熱保護
?? 硬件保護
?? 接觸器故障保護
 
3. 系統(tǒng)的可靠性設計
在保證功率單元具有足夠的MTBF 的基礎上，模塊化結(jié)構、熱插拔技術和完善
的系統(tǒng)監(jiān)控進一步強化了節(jié)能電子負載系統(tǒng)的可靠性指標，完夠滿足連續(xù)
生產(chǎn)所必需的可靠性要求。
?? 功率單元的可靠性設計
?? 功率單元各模塊運行相對獨立，任一功率模塊失效不對其它模塊造成影響
?? 分散控制技術，監(jiān)控單元故障不影響功率單元的正常運行
?? 系統(tǒng)采用模塊化冗余配置，在單個功率模塊出故障時，系統(tǒng)仍能夠正常運
行
?? 完善的并網(wǎng)保護和模塊自身保護
?? 故障自恢復功能，使功率模塊在電網(wǎng)或功率單元自身出現(xiàn)意外故障后，能
夠自動恢復運行
 
4. 元器件的選型
對關鍵功率器件和集成芯片均采用進口產(chǎn)品。主要元器件品牌見下表：
 

元器件名稱
生產(chǎn)廠家
電解電容
江海
IGBT
IXYS（深圳鵬源代理）
MOSFET
IR
功率二極管
仙童
風扇
臺達
散熱器
深圳風鈴
DSP
TI

 
 
5. 系統(tǒng)壽命
在正常工作環(huán)境下,我公司的節(jié)能電子負載的平均*工作時間（MTBF）是5 年，使用壽命為10 年。
影響節(jié)能電子負載壽命的主要有電解電容，風扇等易損器件，其MTBF 的估算方法如下：
?? 電解電容
我公司使用的電解電容有85 度及105 度兩種，我司購買的都是105 度/2000h的電解電容，具體計算見附件：
 
 
?? 風扇
我司使用的風扇是中國臺灣臺達提供的，其MTBF 在環(huán)境溫度為50 攝氏度時可達到146,421 小時。
綜合以上兩種易損器件的壽命，我們可以得出結(jié)論：
1）系統(tǒng)的MTBF>50000 小時。
2）在電解電容的使用壽命達到后，通過更換可以使系統(tǒng)的壽命超過10 年
 
0000
2）在電解電容的使用壽命達到后，通過更換可以使系統(tǒng)的壽命超過10 年

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