Power Factor Düzeltme'yi Anlamak ve Dinamik Kontrole İhtiyacı

Güç faktörü düzeltmesi (PFC), yüksek reaktif güç akışında elde edilen enerji dağıtım sistemlerinin verimliliğini azaltan kritik bir tekniktir ve potansiyel fayda cezalarını azaltarak, statik bir güç faktörüyü azaltabilir, ancak modern endüstriyel yükler, motorlar, dönüştürücüler gibi yüksek enerji akışlarını kullanarak, yüksek çözünürlükte sonuçlarınızı kullanarak, sabit bir güç faktörü oluşturabilirsiniz.

Yourristor Fundamentals for Power Electronics

Bir yourristor, bir kapı sinyali tarafından geri çevrilebilecek bistable yarı iletken bir geçiştir ve şu anki bir değerin altında kalana kadar devam eder.Bu latching davranışın onu transistörlerden ayırt eder, bir kez tetiklenen AC hattı uygulamaları için ideal kılar, cihaz doğal olarak mevcut dalgaformunun sıfır geçişi için övgüler yapar.

Olumlu bir gerilim anode ve kedihode ile kısa bir kapı darbesi uygulandığında, aristokratın her yarı döngüsü tekrarjeneratif hale gelir, yani iç p-n-n yapı saturates ve latches in the clepode current must be mitigate below the holding current, which natural occur-cycle in AC circuits.

Key elektrik notları da içerecektir:

  • [FONT=0)Voltageblock yeteneklerini (V) RRM) , V)[DRM)[DRM[DRM[D)[DRM[DRM[D)[DRM[D)[DRM[D)[DRM[D))[DRM[DRM[D)[D))[DRM[D))[DRM[D)))[DRM[D))))))))))))
  • [FONT:0]On-state current (I)T(AV))) Cihazın taşıyabileceği en sabit devlet RMS akımını belirler.
  • [FONT:0]Surge current (I)TSM[D:2)[Dönetici:0)[Dönetici: 2)[Dönetici: 3 )))))))))))[Döneticileri, en enerjilendirme sırasında yaralama için önemli.
  • [FONT:0]Critical rate of the out-state voltajı (dV/dt): ) Hızlı gerilim geçicileri nedeniyle şüpheli bir dönüş-onunu önleyen.
  • [FONT:0)Gate tetikleyici özellikleri:[Dönetici:[Dönetici:0)[Döneticileri) [[Dönlendirme: [Dönetici: ).

PFC uygulamaları için, aristokratlar genellikle yüksek dV /dt yeteneği ile şarj edilebilir ve şarj edilebilir bir şekilde geçişe neden olan ses ve dampen oscillations ile eşleştirilir.Bir yourristor'ı yüksek bir dV/dt yeteneği ile seçin

Yourristors in Dynamic Power Factor Düzeltme

Statik PFC'de sabit kapasitörler kalıcı olarak bağlantılı veya mekanik olarak geçişe geçilir. Bu yaklaşım, aşırı şarj edilebilir (önemli güç faktörü) veya alt kodlu (sağlıklı güç faktörü) ile bunu bir döngüye enjekte ederek hızla değiştiremez.

[FONT:0]Thyristor-Rayed Capacitor (TSC): [Dönetici: 1) Bir kapasitör, iki yönlü bir çiftle seriye bağlanır (geri yüklemeli SCR) Farklı kapasitör boyutlarındaki AC gerilimi sıfır olduğunda, istenen tazminatın bir kısmını otomatik olarak teslim eder.

[DÜDÜ:0)Thyristor-Konaktör (TCR): [DÜDÜT:1) Bir induktör, iki yönlü bir çiftle seriye yerleştirilir. - Ateş geçişinin sıfır geçişi ile, sabit kapasitörler (veya TSC) ile sabit bir devreden 90 °C'ye kadar uzanan bir şekilde sabitlenebilir ve reaktif güç sağlar.

Bu iki yaklaşımı birleştirmek, bir PFC sistemi, bir araya gelmenin dar bir grup içinde güç faktörü korumak için izin verir, yükleme varyasyonları ne olursa olsun.The yourristor's Skill to switch within a half-cycle, the response time order of value more than elektromechanical contactors, which are limited to one or two operations per second.

Tasarım, Thyristor-Based PFC Devreleri için Düşünmeleri

Devre Topolojileri

Üç fazlı sistemler için en yaygın topoloji, orta-ya da wye- bağlantılı TSC/TCR'ler için düşük gerilim dağılımı (480 V ve aşağıda), her aşamada üç fazlı TSC, bireysel yourristor modülleri sunar.

Tek fazlı sistemler için, devre konfigürasyonuna bağlı olarak basit bir geri dönüş SCR konfigürasyonu, kapasitör yeterli olan serilerde. kapı sürücüleri izole edilmelidir çünkü SCR katolar devre konfigürasyonuna bağlı olarak farklı potansiyellerdedir. Pulse transformatörler veya fiber-oper çift sürücüleri tipiktir.

Kazanılan Derece

Seninristor'ı seçmek, en kötü görüntüyü ve RMS'yi mevcut olarak hesaplamayı içerir.Bir kardans banka için, geçişte zirvedeki en yüksek gerilim, bu nedenle, hız artışına 10-20% marj eklenir.[Dönder:0) RMS şu anda kapasiteye karşı kapalı olan bir yükleyiciye karşı kontrol edilmelidir, ancak ilk inrush birkaç döngü için 10 kat daha yüksek olabilir.

SCR'nin her bir SCR'deki bir RC serisi devresi - cihazı derecelendirmesi sırasında dV/dt'i sınırlamak için tasarlanmıştır. 10 {{'den 100 {{'ye kadar dirençli ve 0.1 μF'ye kadar μF'ye kadar.

Kapı Drive Design

PFC uygulamalarındaki kapı sürücü devreleri yüksek zamanlı bir pul (genellikle 1-5 A) hızlı bir artış süresi ile (< 1 μs) güvenilir dönüş ve en aza indirmek için. geri dönüş için SCRs, iki ayrı kapı sürücüsü gereklidir.

  • [FONT:0)Pulse dönüştürücü izolasyon: Güç frekansı için Basit ve sağlam. ikincil rüzgar, yüz kapı sinyali sağlar.
  • [FONT=0)Opto çift veya fiber optik izolasyon:[Dönetici: Daha uzun kapı pullarına izin verir ve dijital kontrollerle entegre edilebilir.
  • [FONT:0)Integrated kapı sürücü modülleri: Infineon 1ED020I12-F2 veya benzer izole IGBT/SiC kapı sürücüleri, çıkış aşamasına göre SCRs için uyarlanabilir.

Kapı pulbi geni, SCR latches'i sağlamak için yeterince uzun olmalıdır. İyi bir başparmak kuralı, mevcut yüklere bağlı olarak 100 μ'dir.For indükive load like a TCR, a uzun bir pul (toplamın tamamına kadar) mevcut doğal sıfırlara kadar iletim için gerekli olabilir.

Step-by-Step Uygulama Kılavuzu

1. Sistem ve Gereksinimler

Mevcut güç faktörü profili ve reaktif güç talebinin (kVAR) tipik bir işletim günü üzerindeki ölçmeye başlayın. Hedefe güç faktörü yükseltmek için gerekli toplam tazminatı (genellikle 0.95-0.99) karar verin (TSC) veya sürekli kontrol (TCR + sabit kapasitörler) için birkaç TSC adım (örneğin, 50 kVAR, 100 kVAR, 200 kVAR, 200 kVAR) ve küçük bir TCR (e.g. 25 kVAR) arasında karar verin.

2. Güç Devresini Tasarlamak

Ana kırıcı, mevcut dönüştürücüler, gerilim algılama noktaları, her bir enerjide sınırsız bir şekilde kaymak için anahtarlama / ekran diyagramı açın; dirençli RMS mevcut her bir dal ve büyüklüğü için taksit veya bağlantı, kapasitör gerilimler ve bu şekilde.

3.Senristors ve Snubber Bileşenleri seçin

Örneğin, 480 V, 50 kVAR TSC şubesi yaklaşık 60 A (I = kVAR × 1000 / ( UTC3 × 480) 678 V. V.)[FLTRRMRRM[FLT) ≥ 1200 V ve I 1000 $ ≥ 80 A.

4. Kapı Drive ve Kontrol Devresini Yapın

Gerekli tazminatı hesaplamak için örnek bir mikro kontrol cihazı (örneğin, AC sıfır geçişleri ile senkronize etmek için bir dsPIC veya ARM Cortex-M) tasarlayın.TCR için, şarj cihazı, 0°'den 90°'ye kadar olan her bir frenleme aşamasına kadar uzanır.

5. Assemble and Test

Uygun bir ısısink ( gerekirse hava veya sıvı soğutmaya çalışır), sistemin ilk ve doğru kapı pulsuna cevap vermesi için. Sonra yavaş yavaş temel gücü uygulayın. Özel bir analizci ile güç faktörü izleyin.Basit mantık ve tazminat eşikleri.

Gelişmiş Kontrol Teknikleri

Senkron Faz Kontrolü

Instead of firing at a fixed delay relative to zero crossing, advanced controllers use predictive algorithms that account for grid harmonics and voltage distortion. By precisely timing the SCR turn-on, the harmonic content injected by the switching action can be minimized. For TCRs, symmetry of firing in both positive and negative half-cycles is critical to avoid DC offset in the reactor current.

Kapalı-Loop Güç Faktörü

Bir PI veya PID kontrolörü, bitişik adımlar arasında avlanmak için, histeriler ek olarak, bir devlet makinesinin hedefle bağlantılı veya bağlantıların frekans geçişine yaklaşması için haritalandı.

Feed-Forward Compensation

Yük akımı gerçek zamanlı olarak takip ederek, kontrol gerekli düzeltmeyi ve ön boşluğu tahmin edebilir.Bu, yerleşme süresini azaltır ve kaynak makineleri veya asansörler gibi son derece dinamik yükler için performans geliştirir.

Avantajları ve Challenges

[FONT=0)[değiştir | kaynağı değiştir]

  • Sub- döngüsü hız hızla değişen yüklerin tazminatını sağlar.
  • Sert ortamlarda yüksek güvenilirliklere yol açan mekanik bir aşınma yok.
  • Mekanik olarak geçiş kapasitörler ile kıyaslanmış harmonik enjeksiyonu azaltıldı (maç adım adım adım adım attığında).
  • Akıllı ağ entegrasyonu için dijital kontrol sistemleri ile uyumlu.

[FONT:0) Bölüm: [FONT=0)

  • Thyristors, dV /dt nedeniyle yanlış tetikleyici veya başarısızlıktan kaçınmak için dikkatli bir şekilde tasar gerektirir.
  • Thyristor-switched kapasitor bankaları, doğru şekilde senkronize edilmemişse geçici ve harmonik bozulmalara neden olabilir.
  • Kapı sürücüsü izolasyonu maliyet ve karmaşıktır.
  • Seninristor'daki kayıplar (devlet gerilimi düşer) ve snubber direnişçiler genel verimliliğini azaltır, ancak genellikle kVAR derecelendirmesinin% 0,5-1'i.
  • Mevcut durumda kapasitörler, önceden şarj devreleri veya seri reaktörler tarafından sınırlı değilse, aristokrat dalgalanma derecelendirmelerini geçebilir.

Pratik Örnek: 1000 kVAR Yük için üç-Phase TSC/TCR Sistemi

Bir tasarım yaklaşımı, 500 kVAR'dan 800 kVAR'a kadar değişen bir yük ile bir sabit bir yükle şarj edilir.Bir tasarım yaklaşımı, yük ağır olduğunda sabit bir kapasiteye sahip 400 kVAR'dan oluşan bir yedekli yük için, o zaman yükün altındaki iki TSC sabit bir güçten fazla şarj döngüsüne kadar puan alır.

Test ve Komisyonlandırma En İyi Uygulamaları

Tam sistemi enerjilendirmeden önce, her bir yourristor modülünü düşük gerilim, düşük zamanlı kaynak, giriş ve çekileri doğrulamak için bir oscilloskop kullanın. Doğru zamanlama ve amplitüd için kapı pulsları kontrol etmek için. son olarak, gerekli olan taksitleri ve tazminatı ayarlamak için DV /dt.

PFC'deki aristokratların rolü, IGBTs veya IGCTs gibi geniş bant genişliği yarı yarıya kadar olan yarı iletkenlerin gelişiyle gelişmektedir. Ancak, yüksek güç için, line-fret uygulamaları için, yourristokratlar en uygun maliyetli çözümün geri çekilmesini öngörmüşlerdir. Hybrid solutions using yourristors with IGBTs or IGCTs are coming for ultra hızlı tazminatlar ve yay makineleri ve yuvarlanma değirmenleri için ortaya çıkmaktadır.

Güç faktörü düzeltme devrelerine akrepler sokmak, hem yarı iletken fizik hem de güç sistemi mühendisliği konusunda kapsamlı bir anlayış talep eder ve endüstriyel ölçekli reaktif güç için gerekli olan sağlam kapı sürücüleri seçerek, güvenilir, yüksek performanslı PFC sistemleri kurabilir ve enerji maliyetlerini azaltır ve geliştirir.Youristors modern güç elektroniklerinde hayati bir rol oynamaya devam edecektir.

Daha fazla okuma için, ESRAT:0) Wikipedia'da [DÜDÜSÜSÜSÜSÜSÜSÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.[DÜye Olmayanlar İçin Tıklayınız.)