節(jié)能電子負(fù)載可靠性分析

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節(jié)能電子負(fù)載可靠性分析

來源：深圳市高盛試驗設(shè)備有限公司 2012年03月23日 09:18

節(jié)能電子負(fù)載可靠性分析

1. 功率單元的大裕量設(shè)計

功率單元設(shè)計中，為了確保裝置的可靠性，采用大裕量設(shè)計，降低了關(guān)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(guān)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(gòu)設(shè)計；

?? 多風(fēng)機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷散熱；

2. 完備的保護(hù)

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(shè)計時對可

能引起大范圍失效的各種因素進(jìn)行了嚴(yán)密的論證，采取了可靠的技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)。

?? 交流輸出端口線（火線和零線）對機(jī)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(shè)備工作正常

?? 4kV （接觸和空氣放電）靜電測試，設(shè)備工作正常

?? 絕緣性能符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求

該產(chǎn)品通過軟硬件技術(shù)實現(xiàn)了齊備的保護(hù)功能，從根本上杜絕了電子負(fù)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(hù)

?? 交流過電壓，交流過電流

?? 直流過電壓，直流過電流

?? 過熱保護(hù)

?? 硬件保護(hù)

?? 接觸器故障保護(hù)

3. 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計

在保證功率單元具有足夠的MTBF 的基礎(chǔ)上，模塊化結(jié)構(gòu)、熱插拔技術(shù)和完善

的系統(tǒng)監(jiān)控進(jìn)一步強(qiáng)化了節(jié)能電子負(fù)載系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，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(shè)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(shù)，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(hù)和模塊自身保護(hù)

?? 故障自恢復(fù)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(fù)運行

4. 元器件的選型

對關(guān)鍵功率器件和集成芯片均采用進(jìn)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(fēng)扇	臺達(dá)
散熱器	深圳風(fēng)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(fù)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(fù)載壽命的主要有電解電容，風(fēng)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(fēng)扇

我司使用的風(fēng)扇是中國臺灣臺達(dá)提供的，其MTBF 在環(huán)境溫度為50 攝氏度時可達(dá)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(shè)計

功率單元設(shè)計中，為了確保裝置的可靠性，采用大裕量設(shè)計，降低了關(guān)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(guān)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(gòu)設(shè)計；

?? 多風(fēng)機(jī)強(qiáng)制風(fēng)冷散熱；

2. 完備的保護(hù)

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(shè)計時對可

能引起大范圍失效的各種因素進(jìn)行了嚴(yán)密的論證，采取了可靠的技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)。

?? 交流輸出端口線（火線和零線）對機(jī)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(shè)備工作正常

?? 4kV （接觸和空氣放電）靜電測試，設(shè)備工作正常

?? 絕緣性能符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求

該產(chǎn)品通過軟硬件技術(shù)實現(xiàn)了齊備的保護(hù)功能，從根本上杜絕了電子負(fù)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(hù)

?? 交流過電壓，交流過電流

?? 直流過電壓，直流過電流

?? 過熱保護(hù)

?? 硬件保護(hù)

?? 接觸器故障保護(hù)

3. 系統(tǒng)的可靠性設(shè)計

在保證功率單元具有足夠的MTBF 的基礎(chǔ)上，模塊化結(jié)構(gòu)、熱插拔技術(shù)和完善

的系統(tǒng)監(jiān)控進(jìn)一步強(qiáng)化了節(jié)能電子負(fù)載系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，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(shè)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(shù)，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(hù)和模塊自身保護(hù)

?? 故障自恢復(fù)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(fù)運行

4. 元器件的選型

對關(guān)鍵功率器件和集成芯片均采用進(jìn)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(fēng)扇	臺達(dá)
散熱器	深圳風(fēng)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(fù)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(fù)載壽命的主要有電解電容，風(fēng)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(fēng)扇

我司使用的風(fēng)扇是中國臺灣臺達(dá)提供的，其MTBF 在環(huán)境溫度為50 攝氏度時可達(dá)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(dá)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(dá)到后，通過更換可以使系統(tǒng)的壽命超過10 年

相關(guān)產(chǎn)品

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