Thyristor-Based Power Control'a Giriş

Ticari tesislerde verimli güç yönetimi talebi asla daha yüksek olmamıştı. Yükselen elektrik maliyetleri ve katı enerji düzenlemeleri ile işletmeler elektrik yüklerini kontrol etmek için güvenilir, düşük maliyetli çözümler arıyorlar.Youristor bazlı güç kontrol modülleri kanıtlanmış bir cevap olarak ortaya çıktı.Bu yarı iletken anahtarlar düşük maliyetli ve düşük maliyetli bir ticari uygulama yelpazesi için idealdir.

Bu makale, modüllerin düşük maliyetli olan temel tasarım seçenekleri ve bu modüllerin en büyük etkiyi sağladığı ticari uygulamalarla ilgili ekonomik avantajları ve pratik hususları incelemektedir. Ayrıca mevcut sistemlere entegre etmek için ekonomik avantajları ve pratik değerlendirmeleri inceleyeceğiz.

Seninristors ve Güç Kontrollerindeki Rolü

Bir yourristor, bir çift zamanlı geçiş olarak hareket eden dört katmanlı bir cihazdır.Bir kapı sinyali tarafından yapılana kadar, şu anki sınırın altından düşene kadar geri dönülür.Bu özellik, sizinristokratların geçici olarak etkili olan her bir şekilde kontrol etme yeteneğidir (AC) güç kontrolü için: AC döngüsündeki belirli noktalara geri dönebilir ve sonra otomatik olarak hattın sıfırına kadar geri dönülebilir.

Thyristors birkaç çeşit içinde gelir, güç kontrolü için en yaygın olan, silikon kontrollü retatör (SCR) ve triac. SCRs kontrol akımını tek yönde kontrol eder ve genellikle tam dalga kontrolü için çiftlerde kullanılırken, triacs AC yükleri için basitleştirebilir.

Ticari güç kontrol modüllerinde, yourristors değişken dirençler, röleler ve mekanik anahtarlar gibi eski teknolojileri değiştirirler. aksine, devletteki çok az ısıyı bozarlar; rölelerden farklı olarak, düzgün, sürekli ayarlama sağlarlar; ve mekanik anahtarlardan farklı olarak, doğrudan bağlantıya ve yaylamalara katkıda bulunurlar.

Maliyet-Effective Modüller için Anahtar Tasarım

Ticari kullanım için bir yourristor bazlı güç kontrol modülü tasarlamak, performans, güvenilirlik ve üretim maliyeti gerektirir. Aşağıdaki alt bölümler nihai modül fiyatı ve etkinliği etkileyen kritik faktörleri özetliyor.

Appropriate Thyristor Bileşenleri Seç

Seninristor'un seçimi en önemli maliyet sürücüsüdür. Bir cihazı gerilim ve mevcut derecelendirmeleri ile iyi bir şekilde seçmek, uzun vadeli güvenilirlik sağlar, ancak aşırı maliyet için% 20-30 oranında gereksiz masraflar sunar. Tipik ticari ana malzemeler için (120 V to 277 V AC, Pump Hz), 800 V için bir değer veren bir hesap verir.Mevcut derecelendirmeler mevcut yüklere göre en yüksek yük faktörüne göre seçilir.

Maliyet aynı zamanda paket türü tarafından da etkilenmektedir. Yüzey-kırık cihazlar (örneğin D2PAK veya TO-263), otomatik üretim hatlarında, SCRs veya TO-247 için otomatik olarak monte edilmesi daha ucuzdur).

Ticari Uygulamalar için Devre Topolojileri

Temel güç kontrolü için, en basit devre, triac ve bir diyak kullanarak bir faz kontrol konfigürasyonudur. Bu topoloji sadece birkaç pasif bileşen gerektirir: güçlü birometre, direnç açısı ve küçük motor kontrolleri.

Daha yüksek güç uygulamaları veya üç fazlı ticari ekipman için, a SCR çift para biriminde (veya tek bir triac) bir sorun değilse, özel bir kapı sürücüsü IC. Entegre kapı sürücüleri tarafından yönlendirilebilir, MOC3063 veya IL410 gibi, genel sistem maliyetinin düşüklüğü, daha düşük maliyetle ölçeklenebilir.

Kontrollü bir uyarı sinyalinin (günümüzdeki veya hız) ve bu mikro kontrole dayalı yaklaşım, yine de uygun maliyetlidir çünkü ucuz 8-bit mikro kontroller ( ATtiny veya PIC16F serisi gibi) görev için yeterli olacaktır. Aynı mikro kontroller ayrıca son derece kapalı ve düşük gerilim kilitleri gibi koruma özelliklerini de uygulayabilir.

Termal Yönetim ve Güvenilirlik

Gökçiler verimli olmasına rağmen, hala 10 A'nın altında çalışan modüller için, iyi bir şekilde muhafaza edilen bir muhafaza yoluyla iyi bir şekilde soğutmak için yeterli olacaktır.Daha yüksek akımlar için, 2-4 °C /W'nin termal direnci ile basit bir alüminyum ısıtılır.

Termal arabirim malzemeleri (TIMs) uzun süre seçilmelidir. Grease-based TIMs ucuz ancak zamanla sınıflanabilir; termal pedler veya faz değiştirme malzemeleri birim başına biraz daha pahalı ama tutarlı performans ve daha kolay bir montaj sağlar. Olumsuz ısıtıcı (NTC) ssss, modülleri koruyabilir ve alan hatalarının şansını azaltır.

Bu kılavuzların en yüksek ısısını veri tablo puanının altında 25 °C ile birleştirerek, birçok ticari modül, 100-110 °C'nin bir kavim sıcaklığıyla çalışır ve bu kılavuzlara iyi bir şekilde giriş yapılır.Bu kılavuzlara ek olarak, beton ve kapasiteye en aza indirmek için, sürekli hizmet için uzun süren bir modülde sonuçlar.

Kontrol Devre Simplification

Parça sayımını azaltmak, güvenilirliği artırmak için en etkili yollardan biridir. Birçok ortak uygulamada, bir RC aşamasına gelen ağla doğrudan bir kapı sürücüsü IC olmadan μF ve 10 {{ gibi, bu yaklaşım, fanlar veya pompalar gibi mükemmel şekilde çalışır.

Mikrokontrolör kullanılırken, aynı küçük yönetim kuruluna kontrol cihazı için güç tedarikini entegre etmek, ucuz bir dönüştürücü rüzgar kullanarak küçük bir uçlu tedarik veya PWM kapasiteli bir ICdrop malzemesinin her iki kompakt ve maliyetsiz olması gerekir.

Ticari Ayarlarda Uygulamaları

Thyristor bazlı güç kontrol modülleri neredeyse her ticari binada bulunur, genellikle operatörlerin verilen ekipman içinde gizlidir. Aşağıda her birine özel olarak tasarlanmış tasarım yaklaşımları ve tasarım yaklaşımları vardır.

Aydınlatma Dimmers

Dkütücü, yarıkır ve uyumlu LED yükler, yüksek çözünürlükte en yaygın şekilde kullanımlıdır. Standart bir lider, bir triac veya ritme, güçlü bir ölçüm ile, büyük hacimlerde üretilir ve maliyetleri yüksek çözünürlükte yapılır.Bir tek merkezi dimmer modülü kullanarak her bölge kablolama maliyetleri azaltır ve her bir kanalda sabit bir şekilde sabitlenebilir bir sabitleme sağlar.

LED yükler, doğrusal olmayan bir yükten dolayı hileli olabilirken, birçok LED'ler triac dimmers ile çalışmak için tasarlanmıştır. Yüksek çözünürlüklü bir yüksek çözünürlükte (600 VA veya daha fazla) ve minimum yük direncini artırmak ve flicker'i önlemek için en basit ve düşük maliyetle ticari aydınlatma kontrolü için varsayılan seçimi yapın.

Motor Hız Kontrolörleri

Isıtma, havalandırma ve klima sistemleri ticari binalarda büyük enerji tüketicileridir.Youristor bazlı bir faz-könetmenleri fan ve pompalarda kesinti motorlarının hızını düzenler, değişken-hava-volume (VAV) talep düşük olduğunda çalıştırma sistemleri sağlar. Tipik bir modül, tam bir dalga kontrolü için bir SCR çift kullanır, mevcut dönüştürücüden gelen geri bildirimle birlikte çanta ve motoru korumak için.

Maliyetli tasarımlar genellikle omit kompleksi vektör veya alan odaklı kontrol algoritmaları için. Bunun yerine, basit bir açık uçlu faz kontrolü kapalı-loop sıcaklığı veya basınç sinyali yeterlidir. Mikrokontroller, istenen setini korumak için geri bildirim ve ayarlamalar sunar.Bu yaklaşım iş akışını azaltır ve daha ucuz bir 8bit mikrokontrolörün kullanımını sağlar. Sonuç, 30-50% daha az karşılaştırılabilir bir değişken-fret sürücüsüdür (VFD), ancak yine de önemli enerji tasarrufu sağlarken - 20-40 puanını alır.

Endüstriyel Isıtma Kontrolü

Elektrikli ısıtma ticari mutfaklarda, laundries ve endüstriyel süreç fırınlarda kullanılır.Youristor bazlı güç kontrolleri (örneğin, yüksek iletim açılarında (SCR) güç kontrolörleri olarak adlandırılır) sıfır-altın kontrol için sunulmaktadır. Örneğin, 8 döngüde hızlanan bir dizi - 80 güç döngüsü boyunca.

Bu kontrolörler bir SCR modülü ile inşa edilir (bir düşük gerilim kontrol sistemi ile birlikte güvenli bir şekilde bağlantı kurma izin verir). Bir XOR kapısı gibi) bir ısıtıcıya dayalı patlama modeli oluşturabilir.The door signal is provided by a opto-isolated driver, allows safe interface with a low-volting control system. A simple micro controller or a private logic IC (like an XOR door) can generate blast pattern based on a termostat.

Büyük Ticari Aletlerin Güç Yönetmeliği

Büyük mutfak ekipmanları - fırınlar, bulaşık makineleri ve derin fyerler - çoğu zaman farklı yemek döngüleri için değişken bir güç gerektirir.Youristor modülleri ısıtma elemanlarını kontrol eder ve bazen sürücü motorlarını değiştirirken, sadece AC gerilimi sıfır ile değiştirir, radyofretrasyonun başarısız olmasını önler.

Başka bir önemli uygulama, ticari IT ekipmanları için (UPS) kesintiye uğramaz güç kaynaklarına doğrudan yük devretme olanağı sağlar.SCRs, transfer sırasında yüksek akım dalgalanmaları ele almalıdır, ancak modülün kendisi basit ve yüksek akım SCRs ve bir kapı sürücüsü ile inşa edilebilir.Bu tasarım, elektromekanik atlayıcılardan daha güvenilir ve daha hızlı bir şekilde şarj edilir.

Faydaları ve Maliyet Analizi

İş durumu, sizinristokrat tabanlı güç kontrol modüllerinin benimsenmesi için üç temele sahiptir: enerji tasarrufları, dayanıklılık ve düşük üretim maliyeti. Bu yönlerden her biri doğrudan ticari tesis sahipleri ve ekipman üreticileri için alt çizgisine katkıda bulunur.

Enerji Tasarrufları

Faz kontrol gücü düzenlemeleri, büyük kayıpları tanıtmadan bir yüke teslim edilen ortalama gücü azaltır.Demekli yükler için RMS gerilimi, puanlanan gücünün% 51'ini azaltır.For indükive load, control the speed of power consumption with speed decreases (affinity law). ABD'deki bir fanı sadece% 30'unu derecelendirmiş enerji fanlarını azaltabilir.For yourristor modülünün kendisi terminalleri arasında 1-2% gerilimin düşmesine rağmen, net enerji tasarrufu hala önemli.

Daha fazla tasarruf, boş kayıpları ortadan kaldırmak için tasarlanmıştır. Birçok ticari makine (örneğin, bulaşık makinesi, ısıtıcılar) her yıl binlerce dolar tasarruf eder. A yourristor modülü, yük bittiğinde 0,5 W'den daha az çizmek için tasarlanmıştır, sürekli bir çalışan mevcut olan bir röfye dayalı sistemle kıyasla.

Durability ve Longevity

Thyristor modüllerinin hareketli parçaları yok, onları mekanik anahtarlardan daha dayanıklı hale getiriyor. Ticari bir ortamda, mekanik röleler, kontakt veya bahar yorgunluğu nedeniyle 100.000 döngüden sonra başarısız olabilir.Youristors, diğer yandan rutin olarak 10 milyon döngü elde ediyor. silikon kavimleri düzgün bir şekilde serinlence 20 yıldan fazla çalışma yeteneğine sahiptir.Bu uzun süre bakım maliyetlerini ve ekipmanlarını azaltır, özellikle de hastaneler gibi ortamlarda değerli olan hizmetler veya veri merkezleri.

Seninristorsın sağlamlığı da modüllerin geçici aşırı yüklemelere dayanabilmeleri anlamına gelir. Birçok yourristors, mevcut derecelendirmeleri bir AC döngüsü için sürekli derecelendirmesinden 10 kat daha yüksek bir şekilde yükseltti, modüle kısa sürede atmasına izin verir.Bu özellik sistemi korumayı basitleştirir ve yüksek devre kesicilere olan ihtiyacı azaltır.

Bütünleşme ve Bakım

Thyristor bazlı modüller genellikle küçük ve doğrudan bir PCB veya ısısink üzerinde son üründe monte edilebilir. Kontrol arabirimleri basit - genellikle güçlü bir ölçüm cihazı veya basit bir PWM sinyali, mikro kontrollerden kolayca monte edilebilir. Bu uyumluluk, mevcut ticari ekipman tasarımları ile entegre etmek için kolay bir şekilde sağlar.Temel elektrik bilgisi ile bakım personeli standart bir multimetre kullanarak bir modül (kontrollü kapı ve cihaz kısalarını) test edebilir.

Üretim perspektifinden, modül geleneksel dalga satış veya geri dönüş süreçleri kullanılarak bir araya getirilebilir ve bu maliyetler yaygın olarak mevcut bileşenlere bağlıdır. Tipik 10-A aydınlatma dimmer modülü yüksek hacimde 3 $ altındayken, daha karmaşık 40-A HVAC kontrol modülü 15 $ ile karşılaştırılabilir.Bu maliyetler, sağlanan ömür boyu enerji tasarrufuna kıyasla, yatırıma geri dönüş genellikle ağır kullanılan ekipman için bir yıldan daha az.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Thyristor bazlı güç kontrol modülleri ticari güç yönetimi için pratik, ekonomik bir yol sunar. Uygun bileşenleri seçerek, devre tasarımını basitleştirir ve termal yükler yönetebilir, mühendisler hem uygun hem de güvenilir olan modülleri oluşturabilirler.Bu maliyetle verimli güç modüllerin rolü sadece performanstan ödün vermeden, yatırım yapmadan maliyetleri azaltmak için, yatırım yapan işletmeler için - net bir şekilde, verimli bir eylem ve kontrol sağlar.

Daha fazla okuma için, [[Üyetim:0)Infineon'un sizinristokrat uygulama notları) için, [[Dört Mikroelektronik triac ürün rehberi) ve [[Üyetim:2|Dönetici:0|S. Enerji Raporu değişken hızlı fan tasarrufları).