节能电子负载可靠性分析
时间：2012-03-23 阅读：1898
节能电子负载可靠性分析
1. 功率单元的大裕量设计
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zui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. 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. 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*
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
行
?? *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. 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：
| 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 |
5. 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*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：
?? 风扇
我司使用的风扇是中国台湾台达提供的，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>5小时。
1. 功率单元的大裕量设计
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zui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. 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. 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*
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
行
?? *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. 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：
| 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 |
5. 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*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：
?? 风扇
我司使用的风扇是中国台湾台达提供的，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
0000
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