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应急电源知识

明型EPS设计的基本要求有哪些?

页面功能:【字体:   关闭】   加入日期:2012-08-10    人气:

一、设计要点
设计是电力电子装置研制过程中必不可少的重要环节。设计是将设计者的思维变成研制工作所必需的图样和数据的过程。在设计过程中,根据设计任务书的技术要求,应用的理论知识、实际经验和各种参数数据;理论知识起指导作用,实际经验和参考数据起支持作用。
1、原理设计:是一种不完全的,为可行性论证而进行的设计。例如,根据设计任务书而设计某种电路图。设计的目的是为了证明可以用该电路来实现设计任务书提出的性能、功能与生产成本。
2、参数设计:原理设计的补充,为了使原理设计得以实现,具体计算电路的各种参数是必不可少的,通过参数设计可使原理设计得到修正和补充,进一步提高原理设计的可行性,满足设计任务书的要求。
3、程序设计:现代电力电子装置应用微处理器组成核心控制电路的越来越多,因此程序设计已经逐渐成为设计过程中不可缺少的组成部分。
4、安全设计:可靠设计、热设计与电磁兼容 EMC 设计。
5、结构设计:研究工作向装置制造转化的重要步骤,包括主电路机械结构、控制电路结构、外部接口、机柜或机箱结构等,主要目的是:针对工作条件而确定装置的热学与力学上的要求,为制造实际装置提供可行数据和图样。结构设计内容颇为复杂,需要较多的实际工艺知识,一般要与机械结构设计工程师与工艺师配合来完成。

二、 设计流程
要完成一个装置的设计,需要经过以下一些步骤:
1、初步设计:内容包括电路原理设计、元器件参数概算、验证初步设计可行性的计算机仿真分析,进行模拟实验与局部实验等;其间还要进行与性能相关的损耗分析、电路稳态分析与动态分析;然后确定基本技术方案;最后,据此提出一份满足设计任务书的电原理图。
2、技术设计:包括参数设计、程序设计、安全设计、EMC 设计与可靠性设计,对电源理图中的各个电路参数的计算与有关元器件、零部件的选择,通过价值工程与元器件参数优化的综合分析,例如各开关器件的电压最高值、电流最大值等。这里面元器件参数计算和选择较为容易如半导体器件、电阻、电容等,经过参数计算后,可直接由定型产品中得到。另一些没有定型产品的零部件如某些变压器、电抗器等,只进行电参数计算是远远不够的,还要进行结构参数计算和工艺设计,再通过生产部门加工才能得到。为了验证技术与生产可行性,还必须进行原理样机的实验。
3、总体(工程)设计:为制造装置而进行的全面设计,与前述设计最大的不同在于增加了应对环境试验要求的机械结构设计、工艺与质量控制要求的内容,目的是提出制造该装置所需的生产工艺流程图与各阶段生产工艺要求等详细图样和各种参数。为保证质量一致性,模具与工装的设计、调试、检验工艺等是不可缺少的。为了质量控制,还应对装置提出相应的质量管理控制点与管理要求,目的是达到经济运行(可靠度、可用度、可维护度)。

三、设计依据
1、各种标准: 设计中必须按照各种现行国家标准(GB)、国家军用标准(GJB)、行业标准的有关规定执行;最好能按国际标准(如 IEC标准、美国IEEE标准等) 进行设计;特殊场合使用的设备不能按相关标准执行时,称为非标准设备。为了保证质量,如果该类产品有国家或行业标准,规定企业制定的产品标准必须高于国家或行业标准。按执行标准的程度,国际或国家标准都分为两大类标准。一类为强制性标准;另一类为推荐性标准。后者在标准号中要加一个“/T” 字符与字母。与安全、EMC 有关的标准都是强制性标准。
2、设计任务书提出的装置性能指标与成本控制要求,是研制装置要实现的目标,是设计过程必不可少的约束条件。此外,在应用与设计时,必须结合一些关键技术:

四、热设计
电力电子电路发生的能量损耗,一般以热能与声学能形式发出,前者为主要因素。特别是工作频率高于音频范围的高频电力电子电路,基本损耗为热能损耗。传热以热路来分析,可以用电路来摸拟;关键是建立一个较准确的热路模型。生产厂家规定了元器件的温度条件;选用它们的时候,必须考虑技术条件中对装置规定的工作与储藏温度、湿度等大气条件,再结合考虑机箱内散热情况与温升情况,再核对元器件的温度条件数据是否可行;否则要重新设计。

五、优化设计
除了高可靠低成本共同要求外,与信息电子电路优化目标的根本差别是:电力电子电路追求以最低的能量消耗高质量地处理电力的转换与控制问题。除了上述电路优化要求外,对不同的电路环节也有相应的优化要求。对控制效果来说,有稳态误差和动态误差要求,对性能指标来说,有稳态性能和动态性能的要求,而每一项性能要求的提高,一般都要以更高的成本代价及更复杂的电路来实现。因此,优化设计是以满足设计任务书前题下,追求最高的性能价格比。例如,模块化 + 冗余配置的方案设计就是如此。

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