电镀电源的应用现状及发展趋势

电镀电源是应用功率半导体器件将交流电源转换为DC电源，所以电镀电源也被称为电镀整流器。

早期使用电镀电源的是DC发电机组，随后硒堆整流器的出现，由于体积大、噪音大、成本和能耗高，被硅整流电源取代。20世纪60年代，随着晶闸管(SCR)的问世和成功应用，电镀电源得到了迅速发展，晶闸管电镀电源应运而生。晶闸管在电源中既用作整流器件，又用作电压调节器。控制系统采用移相技术，应用闭环Pl调节，使电源具有自动调压、稳流等功能，保护方式灵活。与硅整流设备相比，它在体积、运行效率、自动控制和调节方式等方面具有很大的优势，并得到了广泛的应用。但在小电流情况下，晶闸管电镀电源容易使网侧和负载谐波严重，造成电网波形畸变，从而形成电网“公害”，应在电网中增加必要的防范措施。

20世纪80年代以后，转换器设备中常见的晶闸管逐渐被新设备取代，如功率晶体管(GTR)、场效应晶体管(MOSFETs)和绝缘栅双晶体管(IGBTs)。MOSFET和IGBT作为功率器件的整流器工作频率可以提高到20 ~ 50kHz，所以这种整流器也叫高频开关电源。工作过程是将整流后的DC电源逆变为高频交流电源，再经整流后得到DC电源。由于采用了高频开关方式，大大减小了变压器的体积和设备的功耗，大大提高了功率因数和运行效率，是当前电镀电源的发展方向。随着IGBT器件功率的增加、耐压的提高和应用技术的日益成熟，IGBT将在大部分领域取代晶闸管(SCR)实现较好节能。目前正在研发的大功率智能功率模块(IPM)将电力电子器件和驱动、保护、控制电路集成在一起，从而提高系统的可靠性和可维护性，进一步降低成本和能耗，并将持续应用于电镀电源。

随着电镀工艺的快速发展，新的电镀工艺从波形、频率、自动控制、综合功能等方面对电镀电源提出了更高的要求。目前常用的电镀电源按波形可分为脉动DC电源、平滑DC电源、周期换向电源、单向脉冲电源、换向脉冲电源、DC叠加脉冲和智能多波形电源，以满足不同电镀工艺的需要。

综上所述，电镀电源的总体发展趋势是低能耗、无电网污染、高可靠性、小体积、高性能、多功能。

9.1.2常用电镀电源介绍

(1)硅整流电源

硅整流电源的降压变压器原边采用稳压器，副边采用二管整流器。根据容量的不同，可分为单相全波、三相全波和六相双反射星形整流。小容量电源采用干接点调压器，大容量电源采用油浸感应调压器。根据容量的不同，整流器元件的冷却方式分为自冷、风冷、水冷和油浸自冷。由于采用交流稳压器调压，所以输出波形是脉动连续的DC，这种电源由于效率低、体积大、成本高和自动控制难以实现等缺点，在电镀领域的应用受到限制，属于淘汰产品。

(2)晶闸管整流电源

当晶闸管整流器容量较小时，通过隔离变压器降低交流电源，然后通过晶闸管移相调压整流得到DC电压。容量较大时，通过晶闸管交流侧移相的方式获得DC电压，然后通过隔离变压器降压，二管整流。晶闸管和二管的冷却方式按容量不同分为自冷、风冷、水冷和油浸自冷。目前，大多数整流变压器采用三相五柱式铁心节能变压器，与六相双反射条平衡电抗器相比，可以省去平衡电抗器，降低成本，加大效率。晶闸管整流器的输出波形为脉动DC，在电流较低时不连续。为了提高输出波形的平滑度，可以增加滤波器或多相整流电路。

晶闸管整流器一般具有稳压、稳流、软启动等功能。，可灵活应用于生产线。近年来，随着微机控制技术在晶闸管整流器中的广泛应用，它可以实现输出波形的换向、DC叠加脉冲、波形分段控制等。，还可以实现定时、计时、自动控温、功率测量、量化等控制功能。

(3)高频开关电镀电源

高频开关电源自上世纪90年代开始应用于电镀领域，现已进入推广应用阶段。这种电源具有效率高、体积小等特点。，在3000A以下的一般电镀电源中具有很强的竞争力。通过近几年的运行测试，其稳定性、输出波形和控制已能满足生产的需要，现已扩展到5000 ~ 10000A，甚至更大容量，有望在大多数电镀领域取代晶闸管整流器。

普通开关电源的输出波形为高频调制脉冲DC，如果对平滑度要求较高可以加DC滤波，冷却方式一般为风冷。