附錄A譯文電鍍電源的發(fā)展材料、能源、信息和生物工程被譽(yù)為當(dāng)今社會(huì)的四大支柱，材料更是人類物質(zhì)文明的基石，不斷更新材料、發(fā)揮材料潛力乃是充分利用原材料、節(jié)約能源的一項(xiàng)戰(zhàn)略措施。電鍍?cè)谛虏牧仙a(chǎn)方面起著舉足輕重的作用，其應(yīng)用范圍遍及工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、航空、化工和輕工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域。電鍍電源是電鍍生產(chǎn)的重要設(shè)備，電鍍電源的發(fā)展不外乎依賴三種技術(shù):一是電力電子變流技術(shù)；二是電力電子器件；三是控制技術(shù)。近年來(lái)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)、微電子技術(shù)以及逆變開關(guān)電源的高頻化、智能化發(fā)展，極大地推動(dòng)了電鍍電源的發(fā)展。電鍍電源是電鍍?cè)O(shè)備工作的保障，電鍍電源的技術(shù)性能直接影響電鍍鍍層的質(zhì)量。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電鍍電源經(jīng)歷了4個(gè)發(fā)展階段:交流直流發(fā)電機(jī)組、不可控硅整流器、晶閘管整流器、高頻開關(guān)電源。50年代的電鍍電源主要是交流直流發(fā)電機(jī)組，即利用交流電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)直流發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生直流電壓電流。若想調(diào)節(jié)直流發(fā)電機(jī)的輸出，則把直流發(fā)電機(jī)的輸出作為采樣信號(hào)，調(diào)節(jié)交流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速以改變直流輸出。由于這種電源經(jīng)過(guò)了兩次能量形式的轉(zhuǎn)換(電能機(jī)械能電能)，機(jī)組效率低(60%)，噪聲大且直流電機(jī)維修不方便，這類交流設(shè)備在有些行業(yè)(如電焊行業(yè))已被國(guó)家列為淘汰產(chǎn)品。60年代研制出的硒、硅整流器，它采用變壓器原邊帶抽頭或用調(diào)壓器、飽和電抗器方式調(diào)壓，副邊用硒或硅二極管整流作為電鍍電源，該電源在技術(shù)上比“交流直流發(fā)電機(jī)組”有了一定的進(jìn)步，但由于在控制上需要用電機(jī)或人力去驅(qū)動(dòng)自禍變壓器的調(diào)壓端，很不方便。這類電源結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但重量大、體積大、效率不高、功率因數(shù)也不高，難以實(shí)現(xiàn)高精度控制。70年代出現(xiàn)的晶閘管相控電鍍電源具有體積小、效率高、控制方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，它的出現(xiàn)使得整個(gè)電化學(xué)工業(yè)的面貌煥然一新。晶閘管相控電鍍電源的出現(xiàn)促使電鍍電源從電工型向電子型轉(zhuǎn)變，它把成熟的調(diào)節(jié)控制原理通過(guò)電子電路，運(yùn)用到對(duì)晶閘管導(dǎo)通角的控制中，使得晶閘管相控電鍍電源的輸出特性大大優(yōu)于以往的產(chǎn)品。但就相控技術(shù)本身來(lái)說(shuō)卻具有三大缺點(diǎn):(1)整流變壓器仍工作在工頻，體積大、重量大、耗銅耗鐵多；(2)由于整流變壓器工作在工頻，而且晶閘管處于相控狀態(tài)，系統(tǒng)固有慣量大，很難實(shí)現(xiàn)脈沖電鍍；(3)晶閘管開關(guān)狀態(tài)使電網(wǎng)供電電流不連續(xù)，而且濾波電感大，功率因數(shù)低，這是電網(wǎng)的一大“公害”。以上三大問(wèn)題可以利用逆變變流技術(shù)(AC-DC-AC-DC)來(lái)解決。所謂逆變變流技術(shù)就是將電網(wǎng)的三相交流電壓經(jīng)整流、濾波后形成直流高壓，再經(jīng)大功率電力電子器件逆變成幾十kHz或數(shù)百kHz的高頻脈沖電壓供給脈沖變壓器的原邊，變壓器的副邊接二極管整流、LC濾波后輸出給負(fù)載，工作過(guò)程是AC-DC-AC-DC。此處所說(shuō)的把逆變變流技術(shù)用于電鍍電源也就是現(xiàn)在的第四代電電鍍電源的發(fā)展趨勢(shì)1高頻高效化電鍍行業(yè)是著名的耗能大戶，其電能消耗是其主要生產(chǎn)成木之一。傳統(tǒng)的電鍍電源存在能耗高，效率低，控制精度低，體積大，笨重等缺陷；工藝過(guò)程缺乏科學(xué)合理的控制手段，也造成大量的電能損耗。因此，電鍍電源裝置的高效化是其必然的發(fā)展趨勢(shì)，而高頻化是提高電源效率的主要途徑，主要包括下述方而。1)在較大功率領(lǐng)域采用高頻開關(guān)電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)整流電源，降低損耗，提高功率密度。高頻開關(guān)式電源比傳統(tǒng)的工頻整流電源材料減少80%90%,節(jié)能20%30%，體積減少到傳統(tǒng)同容量電源的1/5以下，動(dòng)態(tài)反應(yīng)速度提高23個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，電源效率、功率密度及銅鐵材料等指標(biāo)用量均有大幅度的改善。2)應(yīng)用推廣軟開關(guān)技術(shù)，使高頻開關(guān)電源的開關(guān)損耗明顯降低，開關(guān)頻率進(jìn)一步提高。軟開關(guān)技術(shù)具有降低電力電器件開關(guān)功耗，提高開關(guān)頻率，降低電磁干擾，改善器件的工作環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。其本質(zhì)是將器件換流過(guò)程和能量轉(zhuǎn)換、控制過(guò)程分時(shí)加以區(qū)別處理。采用這種變換模式可以使工作在高頻狀態(tài)下的功率開關(guān)管的開關(guān)損耗顯著降低，電源整體效率提高，同時(shí)使電源工作頻率進(jìn)一步提高成為可能。2智能化電鍍工藝如何消除人為因素的影響及減少電鍍過(guò)程能量損耗的需求，對(duì)電源的智能化提出了更高的要求。如迅速發(fā)展的鋁型材表而處理技術(shù)，對(duì)質(zhì)量的穩(wěn)定性要求較高，通過(guò)不同程序改變電源調(diào)節(jié)曲線，可調(diào)整不同的陽(yáng)極氧化層色調(diào)，使得氧化產(chǎn)品多姿多彩。一些在生產(chǎn)過(guò)程中頻繁調(diào)節(jié)電源參數(shù)的電鍍工藝，也要求專用智能化電源。脈沖換向電鍍與直流疊加脈沖電鍍等新工藝要求控制的參數(shù)較多，將脈沖電源與微機(jī)控制相結(jié)合的智能化脈沖電源，可以根據(jù)工藝要求選擇直流供電，中一向脈沖和換向脈沖供電以及直流疊加脈沖的多種復(fù)合電流波形，所有脈沖參數(shù)可以在給定的范圍內(nèi)設(shè)定。此外，還可以實(shí)現(xiàn)計(jì)時(shí)和定時(shí)功能、溫度測(cè)控功能、電量(安時(shí))計(jì)量和定量功能等，有利于幾采用統(tǒng)計(jì)控制方法實(shí)現(xiàn)添加劑的補(bǔ)加和主1hm,.濃度調(diào)整。從節(jié)能角度出發(fā)，電解電鍍過(guò)程中，除電源裝置的能耗以外，工藝過(guò)程的能耗，片絕大部分，而影響工藝過(guò)程能耗的因素主要是電流效率和槽壓，通過(guò)對(duì)電解液濃度、溫度、電極距離等參數(shù)在線檢測(cè)，實(shí)時(shí)對(duì)電源的電流、電壓輸出進(jìn)行調(diào)整和合理配置，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能增效和提高工藝質(zhì)量的日的。從控制角度看，電鍍工藝過(guò)程及開關(guān)式電鍍電源的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程均為非線性時(shí)變系統(tǒng)，難以建立準(zhǔn)確的模型進(jìn)行傳統(tǒng)的控制。智能控制能夠不依賴受控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型，利用人的操作經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)和推理以及控制系統(tǒng)的某些信急和性能得到相應(yīng)的控制規(guī)則(如專家系統(tǒng)、模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等)。這些智能控制的應(yīng)用將大大提高電鍍電源的性能及工藝質(zhì)量。因此，隨著電鍍技術(shù)的不斷發(fā)展，應(yīng)迅速開發(fā)適應(yīng)不同工藝過(guò)程的智能化電源設(shè)備，以滿足新世紀(jì)的新技術(shù)發(fā)展需求。3數(shù)字化電鍍電源的數(shù)字化技術(shù)意義重大。采用數(shù)字化技術(shù)，從電源的電氣性能來(lái)看，可以應(yīng)用現(xiàn)有電源的各種研究成果(功率電路拓?fù)浼翱刂品绞降?，通過(guò)系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)技術(shù)并降低電磁干擾，提高電源的穩(wěn)定性和智能化程度；從電源的工藝效果來(lái)看，數(shù)字化電源由于控制策略調(diào)整靈活，控制精度高以及控制參數(shù)穩(wěn)定性高，所以具有更好的工藝穩(wěn)定性和更好的工藝效果及節(jié)能效果。同時(shí)，數(shù)字化電源方便的通信接口功能為現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)提供了良好的硬件基礎(chǔ)。從電鍍工藝研究的角度，數(shù)字化電鍍電源為實(shí)施創(chuàng)新性的工藝控制策略和實(shí)現(xiàn)多功能提供了全新的途徑。數(shù)字化電源的在線控制程序升級(jí)將為新控制策略的實(shí)施提供方便、快捷的途徑。4綠色可靠電鍍電源長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作在極為苛刻的工況下，因此，其可靠性和綠色化是電源推廣應(yīng)用的前提。影響電源可靠性及綠色化的主要因素有電磁干擾、熱效應(yīng)、功率管工作環(huán)境、器件質(zhì)量及工藝水平等因素。由于開關(guān)電鍍電源工作在開關(guān)狀態(tài)且占空比變化較大，使輸入波形發(fā)生畸變，山它所產(chǎn)生的電磁干擾源，經(jīng)某種傳輸途徑傳輸至敏感設(shè)備，使該設(shè)備表現(xiàn)出某種形式的響應(yīng)，產(chǎn)生干擾的效果，而且功率愈大干擾愈強(qiáng)。在國(guó)外，德國(guó)、美國(guó)以及國(guó)際電子安全會(huì)都制定了標(biāo)準(zhǔn)。按這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不及旱解決電磁兼容問(wèn)題，將會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的后果。因此，如何采取對(duì)策措施，提高逆變式電鍍電源，特別是大功率逆變式電源的電磁兼容能力，是一個(gè)迫切的任務(wù)，又是當(dāng)前的熱點(diǎn)從問(wèn)題。脈沖電源的特點(diǎn)與系統(tǒng)直流電源相比，脈沖電源就是其輸出直流波形、頻率、占空比和平均電流密度等參數(shù)均可根據(jù)電鍍需要設(shè)定的直流電源，其特點(diǎn)可概括為:(1)頻率f、占空比(D)可調(diào)；(2)波形特殊(例如方波等)。脈沖電源的這些特點(diǎn)在生產(chǎn)中的實(shí)際意義就是，在電鍍過(guò)程中，脈沖電源可通過(guò)改變其輸出波形的頻率、占空比和平均電流密度，來(lái)改變電鍍槽中金屬離子電沉積過(guò)程，使電沉積過(guò)程在較寬范圍內(nèi)變化，從而可獲得均勻致密較為理想的鍍層。例如在印刷線路板行業(yè)(PCB)中，使用脈沖電源電鍍，可提高其深鍍能力，使鍍層均勻、致密、不脫落。脈沖電源的優(yōu)點(diǎn)脈沖電鍍與直流電鍍相比，概括起來(lái)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：一、鍍層孔隙率低，致密性好，抗蝕性高，以方波輸出脈沖電源電鍍?yōu)槔?，由于脈沖電源輸出為間歇性矩形方波，在脈沖