Применение источников питания серии Westcor от компании Vicor в электроэнергетике

Компания Vicor существует на мировом рынке электроники с 1981 года. С каждым годом требования к источникам питания все более и более увеличиваются. Низкое потребление мощности, компактность размеров, соответствие стандартам безопасности — и это далеко не весь перечень требований к современным импульсным источникам питания. Сегодняшний украинский рынок нуждается в энергосберегающих, высоконадежных источниках питания, способных отвечать разработкам любых уровней сложности и любых уровней мощности. Преобразователи постоянного и переменного тока от компании Vicor способны удовлетворить вышеперечисленным требованиям. Для применений в такой специфической, но в то-же время популярной области - электроэнергетике, компания Vicor разработала AC-DC-источники питания серии Westcor. Данная серия включает в себя сконфигурированные источники питания, мощность которых может составлять до 600 Вт. Среди преимуществ AC-DC Westcor следует выделить возможность работы их в параллель, использование в устройствах с низким уровнем шума, наличие встроенного вентилятора, а также легкость при извлечении или демонтаже.

Примеры источников питания из модулей Westcor приведены в таблице:

Основные типы AC/DC-продукции серии Westcor

В данной статье мы остановимся на двух наиболее применяемых типах ИП: AC-DC Front End (слева) и MegaPAC (справа):

Технические характеристики ИП указаны в следующей таблице:

Характеристики AC-DC/DC-DC MegaPAC и PFCFrontEnd

PFC Front End

Блок-схема PFC-модуля приведена на рисунке ниже. PFC Front End состоит из автономного однофазного блока корректора коэффициента мощности, внешнего интерфейса, фильтра электромагнитных
помех, охлаждающего вентилятора, пользовательского интерфейса и вспомогательной схемы.

Архитектура модуля Vicor PFC Front End

Входное напряжение сети переменного тока подается через соответствующий разъем на фильтр электромагнитных помех, соответствующий классу А стандарта EN55022.

После включения входной ток ограничивается термистором с положительным температурным коэффициентом. После выпрямления входное напряжение пропускается через повышающий преобразователь, который сохраняет входной ток синусоидальным, синхронизированным с входным напряжением. Далее ток поступает на конденсаторы и высоковольтную схему.

При начальном включении PFC Front End выходной управляющий канал отключен для ограничения скачка тока. Обратноходовый низковольтный преобразователь обеспечивает пониженным постоянным напряжением вспомогательную схему и вентилятор.

Вспомогательное напряжение VCC поступает через 2 секунды после включения питания. Как только напряжениена высоковольтной шине достигнет допустимого диапазона — линия «AC Power Ok» включается в состояние TTL = 1 индицируя, что выходное питание находится в норме, и подключает выход. Вспомогательный выход 5-В DC обеспечивает ток до 0.3 А.

Опторазвязанный выход «Enable/Disable» управляет преобразователями, которые используются совместно с устройством. Если вывод «Enable/Disable» имеет низкий уровень напряжения, то срабатывает оптрон и отключает соответствующий выход модуля. Номинальная измеренная задержка при «отпускании» вывода «Enable/Disable» составляет 5–10 мсек. Общая функция «ShutDown» управляет всеми выводами одновременно и работает аналогично.

MegaPAC

Рассмотрим принцип работы этого устройства на примере AC-DC в размере Mini.

Архитектура модуля Vicor PFC MegaPAC

Шасси Mini MegaPAC состоит из автономного однофазного АС модуля, фильтра электромагнитных помех, охлаждающего вентилятора, пользовательскогоинтерфейса и вспомогательных схем. Входной ток подается на входную колодку. EMI фильтр, через который проходит этот ток, отвечает стандарту EN55022 (классы А и В). При включении пусковой ток ограничивается терморезистором с отрицательным температурным коэффициентом. Выпрямитель построен по мостовой схеме. Эта конструкция работает от 230 В переменного тока как мостовой выпрямитель или вручную переводится в режим удвоения напряжения для сети 115 В, поставляя нерегулируемые 300 В DC плате высокого напряжения. Она осуществляет питание преобразователей ConverterPAC, которые обеспечивают необходимые низкие напряжения. Преобразование напряжения осуществляется DC-DC конвертерами, выполненными по технологии переключения при нулевом токе (ZCS). Эта запатентованная технология имеет много уникальных свойств:

• малые потери при переключении;
• высокая частота преобразования определяет малые размеры трансформаторов и конденсаторов;
• превосходная линейность и регулирование нагрузки;
• широкий диапазон регулированиявыходов;
• низкое излучение помех;
• высокая эффективность.

При начальном включении выходы Mini MegaPAC отключены до тех пор, пока пусковой ток не войдет в установленный диапазон. Обратноходовый преобразователь с ШИМ преобразует высокое постоянное напряжение шины в регулируемое низковольтное напряжение для питания вспомогательных схем и вентилятора охлаждения DC. При напряжении питания в 115 В напряжение на вспомогательную схему подается с задержкой около 2 секунд, а при 230 В питания — через 500 мс. Как только напряжение на высоковольтной шине достигает допустимого диапазона — линия «AC Power Ok» включается в состояние TTL = 1, индицируя, что выходное питание находится в норме, и подключает выход с задержкой менее 50 мс. Вспомогательное напряжение 5 В с током до 0.3 А может использоваться периферийными устройствами с разъема J10-9.

Опторазвязанный выход «Enable/Disable» управляет преобразователями Converter PAC. Если вывод «Enable/Disable» имеет низкий уровень напряжения, то срабатывает оптрон и отключает соответствующий выход модуля. Номинальная измеренная задержка при «отпускании» вывода «Enable/Disable» составляет 5–10 мсек. Общая функция «ShutDown» управляет всеми выводами одновременно и работает аналогично.

Обнаружение потерь входной мощности занимает ограниченный период времени, после этого сигнал «ОК» переменного питания изменяется с TTL = 1 в «0». Этот сигнал можно использовать в течение 1.2 с после первоначального запуска. Одним из применений данного сигнала может быть обнаружение потенциальных потерь мощности. Минимальное время предупреждения составляет 3 мс. После потери мощности на входе при падении напряжения на шине ниже операционного порога выводы блокируются.

Области применения источников питания серии Westcor

Одним из энергетических применений источников питания PFC Front End и MegaPAC Vicor являются системы проверки трубопроводов. В системах дистанционного управления трубопроводами обеспечивается проверка на коррозию и выявление других потенциальных угроз без прерывания работы трубопровода. MegaPAC отвечает требованиям по питанию для освещения, ультразвука, рентгеновского излучения и других систем. PFC Front End используется для фильтрации электромагнитных помех и борьбы с переходными процессами, которые являются неизбежными при использовании длинных кабелей высокой мощности.

Среди других применений источников питания Westcor в электроэнергетике можно выделить следующие:

• контроль переработки нефти;
• тракторы и экскаваторы;
• устройства добычи нефти в море;
• микротоннельные машины.

Загрузить статью в формате PDF (656 кб)

За более подробной информацией об источниках питания для электроэнергетики обращайтесь к официальному дистрибьютору компании Vicor в Украине - ООО «Виаком».
Менеджера по данному направлению: Скрышевский Руслан
Телефон +380 044 507-02-02 (добавочный номер 159), e-mail: ruslan.skryshevskyi@biakom.com