電鍍電源的應用現狀及發展趨勢

電鍍電源是應用功率半導體器件將交（jiāo）流電源轉換為DC電源，所以電鍍電源也被稱（chēng）為電鍍整流器。

早期（qī）使用電鍍電源的是DC發電機組，隨後硒堆整流器的出現，由於體積大（dà）、噪音大、成（chéng）本和能耗高，被矽整流電（diàn）源取代。20世（shì）紀60年（nián）代，隨著晶閘（zhá）管(SCR)的問世和成（chéng）功應用，電鍍電源得（dé）到了（le）迅速發（fā）展，晶（jīng）閘管電鍍電源應運而（ér）生。晶閘管在電源（yuán）中既用作整流器件，又用作電壓調節器（qì）。控製係統采用移（yí）相技術，應用閉環Pl調節，使電源具有自動調壓、穩流等功能，保護（hù）方式（shì）靈活。與矽整流設備相（xiàng）比（bǐ），它在體積、運（yùn）行效率、自動控（kòng）製和調（diào）節方式等方麵具有（yǒu）很大的優勢，並得到了廣（guǎng）泛的應用（yòng）。但在小電流情況（kuàng）下，晶閘管電鍍電（diàn）源容易使網側和負載諧波嚴重，造成電網波形（xíng）畸變，從而形成電網“公害”，應在電網（wǎng）中（zhōng）增加必要的防範措施。

20世紀80年代以後，轉換器設備中常見的晶閘管逐漸被新設備取代，如功率晶體管(GTR)、場效應晶體管(MOSFETs)和絕緣柵雙晶體管(IGBTs)。MOSFET和IGBT作為功率器（qì）件的整流（liú）器工作（zuò）頻率可以提高到20 ~ 50kHz，所以這種整流（liú）器也叫高頻開關電源。工作過（guò）程是將整流後的DC電源逆（nì）變為高（gāo）頻交流（liú）電源，再經整（zhěng）流後得到DC電源。由於采用了高頻開關方式，大大減小（xiǎo）了變（biàn）壓（yā）器的體積和（hé）設備的功（gōng）耗，大大提高了功率因數和運行效（xiào）率，是當前電鍍電源的發展方向。隨著IGBT器件功率的增加、耐壓（yā）的提高和應用技術的日益成熟，IGBT將在大部分（fèn）領域取代晶閘管(SCR)實現較好節能。目前正在研發的大功率智能功率模塊(IPM)將（jiāng）電力電子器件和驅動、保護（hù）、控製電路集成在一起，從（cóng）而提高係統的可靠性和可維護性，進一步降低成本和能耗，並將（jiāng）持續應用於電（diàn）鍍電源。

隨著電鍍工藝的快速發展，新的電鍍工藝從波形、頻率、自動控（kòng）製、綜合功能等方麵對電鍍電源提（tí）出了更高的要求。目前常用的電鍍電（diàn）源按波形可分為脈動DC電（diàn）源、平滑DC電源、周期換向（xiàng）電源、單向脈衝（chōng）電源、換（huàn）向脈衝電源、DC疊加脈衝和智能多波形電源（yuán），以滿足不同電鍍工藝的需要。

綜上（shàng）所述，電鍍電（diàn）源的總體發展趨勢是低能耗、無電網汙染、高可靠性、小體積、高（gāo）性能、多功能。

9.1.2常用電鍍電源介紹

(1)矽整流（liú）電源

矽整流電源的降壓變壓器（qì）原邊采用穩壓器，副邊采用二管整流器。根據容量的不同（tóng），可分為單相全波、三相全波（bō）和六相雙反射星（xīng）形整流（liú）。小容量電源采用幹接點調壓器，大容量電源（yuán）采用油浸感應調壓器。根據容量的（de）不同，整流器元件的（de）冷卻方式分為自冷、風冷、水冷和（hé）油浸自冷。由於采用交（jiāo）流穩壓器調壓，所（suǒ）以輸出波形是脈動連續的DC，這種電源由於效率低、體積大、成（chéng）本（běn）高和自動控製難以實現等缺點，在電（diàn）鍍（dù）領域的應用受到限製，屬於淘（táo）汰產品。

(2)晶（jīng）閘管整流電（diàn）源

當晶閘管整流器容量較小（xiǎo）時，通過隔離變壓器（qì）降低交流電源，然後通（tōng）過（guò）晶閘管移相調（diào）壓整流（liú）得到DC電壓。容量較大時，通過晶閘管交流（liú）側移相的方式獲（huò）得DC電壓（yā），然後通過隔離變壓器降壓，二管整流。晶閘管和二管的冷卻方式按容量不同分為自冷、風冷、水冷和油（yóu）浸自冷。目前，大多數整流（liú）變壓器采用三相五柱式（shì）鐵心節能變壓器，與六相雙反射條平衡電抗器相（xiàng）比，可以省去（qù）平衡電抗器，降低成本（běn），加大效率。晶閘（zhá）管整流器的輸（shū）出波形為脈動DC，在電流較低時不連續。為了提高輸出波形的平滑度，可以增加（jiā）濾波器（qì）或多相整流（liú）電路（lù）。

晶閘管整流器一（yī）般具有穩（wěn）壓、穩流、軟啟（qǐ）動（dòng）等功能。，可靈活應（yīng）用於生產線。近年來，隨著微機（jī）控製技術在晶閘管整流（liú）器（qì）中的廣泛應用，它可以實現（xiàn）輸出波形的換向、DC疊（dié）加脈衝、波形分段控製（zhì）等。，還可以實現定時、計時、自動控溫、功率測量、量化等控製功能。

(3)高頻開關電鍍電源（yuán）

高（gāo）頻開關電源自上世紀90年代開始應用於電鍍領域，現已進入（rù）推廣應用階（jiē）段。這種電源具有效率高、體積小（xiǎo）等特點（diǎn）。，在3000A以（yǐ）下的（de）一般電鍍電源中具有很強的競爭力。通過近幾（jǐ）年（nián）的運行（háng）測試，其穩（wěn）定性、輸出波形和控製已能滿足生產的需要，現已擴展到（dào）5000 ~ 10000A，甚（shèn）至（zhì）更大容量，有望在大多數電鍍領域取代晶閘管（guǎn）整流器。

普通開關電源的輸出波（bō）形為高頻調製脈衝（chōng）DC，如果（guǒ）對（duì）平滑度要求較高可以加DC濾波，冷卻方式一（yī）般為風冷。