Dziś jest środa, 11 grudzień 2019 r.
Energoelektronika.pl na stronach Facebook REKLAMA MAPA SERWISU KONTAKT
Strona główna Załóż konto Artykuły branżowe Katalog firm Seminaria FAQ Kalendarium Słownik Oferta
Wyszukaj
1USD 3.866 -0.13% 1EUR 4.2851 -0.07% 1GBP 5.0798 -0.29%
Zaloguj się
Login (adres e-mail):
Haslo:
  Rejestracja
  Zapomniałem hasła
Reklama

Reklama

Aktualności
Cykl szkoleń z zakresu programowania sterowników SIMATIC S7-300, S7-1200
więcej
Seminarium utrzynia ruchu - Wałbrzych 2019
więcej
Nowy cykl szkoleń praktycznych związanych z programowaniem sterowników marki Siemens
więcej
72 edycja Seminarium dla Służb Utrzymania Ruchu - Kielce - Relacja
więcej

Zobacz archiwum

Kalendarium
12 grudzień 2019
XII EDYCJA SEMINARIUM Z ZAKRESU "Eksploatacji urządzeń elektrycznych w strefach zagrożenia wybuchem Ex ATEX" 
więcej
Newsletter
Jeżeli chcesz otrzymywać aktualne informacje o wydarzeniach w branży.
Podaj e-mail do subskrypcji:


Artykuły branżowe
13 wrzesień 2010.

Sterowniki tranzystorów mocy firmy Concept - główne cechy oraz korzyści wynikające z ich stosowania.

Jak powszechnie wiadomo kwestie prawidłowego sterowania tranzystorami IGBT oraz MOSFET mająkluczowe znaczenie w odniesieniu do sprawności, kompatybilności elektromagnetycznej oraz bezawaryjnej pracy układów energoelektronicznych. Odpowiednia budowa sterownika, który jest elementem pośredniczącym pomiędzy źródłem sygnałów sterujących a układem bramkowym, powinna zapewniać możliwie najlepsze warunki pracy tranzystorów mocy.
Układ drivera pozwalający na szybkie załączanie oraz wyłączanie tranzystorów mocy jest niezbędnym elementem każdego nowoczesnego przekształtnika. Projekt oraz budowa własnego sterownika często jest uciążliwa i związana z pewnym ryzykiem wystąpienia błędów przy dopasowywaniu parametrów elektrycznych. Dodatkowo, przy przekroczeniu pewnego poziomu mocy układu budowa staje się nieuzasadniona z punktu widzenia ekonomicznego.

Sterowniki produkowane przez firmęConcept, zarówno te ogólnego przeznaczenia jak i dedykowane układy dla modułów elektroizolowanych, dają pewność poprawnej pracy tranzystora przy zapewnieniu wszelkich niezbędnych zabezpieczeń.

Technologia SCALE-2

Drivery firmy Concept są produkowane między innymi jako urządzenia typu plug and play. Dzięki zastosowanej technologii SCALE-2 mają niewielkie gabaryty. Słowo SCALE jest akronimem opisującym cechy sterownika:
- Scaleable - łatwość dostosowania mocy oraz prądu bramki dla każdego tranzystora
- Compact - wiele funkcji skupionych w niedużej przestrzeni
- All purpose - zarówno dla modułów jak i tranzystorów dyskretnych
- Low costs - cena w stosunku do funkcjonalności jest bardzo atrakcyjna
- Easy to use - duża łatwość stosowania
Sterowniki SCALE-2 mogą być stosowane dla tranzystorów o parametrach napięciowych w zakresie 600÷6500 V oraz prądów od 150 A do 3600 A.


Rys.1 Schemat sterownika typu SCALE-2
Zastosowanie układów o dużej skali integracji (ASIC) wpływa bezpośrednio na uproszczenie budowy sterownika i skupienie wielu funkcji na małej przestrzeni. Każdy sterownik jest wyposażony w układ typu ASIC po stronie pierwotnej (LDI) oraz po stronie wtórnej (IGD). Układ po stronie wejściowej zawiera dwukierunkowy interfejs dla komunikacji z wykorzystaniem transformatora, regulowaną przetwornicę DC/ DC z dedykowaną sekwencją uruchomieniową oraz system zarządzania błędami. Układ po stronie sterowanego tranzystora zawiera interfejsy dla komunikacji dwukierunkowej, tablicę pól umożliwiającą dostosowanie do indywidualnych potrzeb danego projektu oraz regulowane źródło napięcia pozwalające dostosować poziom sygnałów bramkowych do aktualnych warunków pracy tranzystora. Układ IGD jest także wyposażony w system zabezpieczeń obejmujący ochronę przed zwarciami oraz ochronę przy stanach podnapięciowych. Ważnym układem wchodzącym w skład IGD jest układ AAC (advanced active clamping). Dzięki szybkiemu działaniu pozwala on w sposób zdecydowany zredukować straty łączeniowe tranzystora. Jednym z najważniejszych elementów sterownika jest transformator separujący część pierwotną oraz wtórną. Za jego pośrednictwem w sposób impulsowy przekazywane są sygnały sterujące oraz sygnały błędów.
Sygnały błędów mają wyższy priorytet. Schemat przykładowego drivera dwukanałowego z oznaczeniem układów LDI, IGD, transformatora oraz elementów biernych został przedstawiony na rys.1.

Układ AAC.

Podczas budowania układów energoelektronicznych nie da sięuniknąćwystąpienia pasożytniczych indukcyjności. Efekty ich występowania szczególnie przy dużych częstotliwościach uwidaczniają się w postaci przepięć, co prowadzi do powiększania strat łączeniowych oraz konieczności stosowania dodatkowych elementów zabezpieczaj ących tranzystory.


Rys. 2 Elementy układu AC
oraz typowe przebiegi
dla wyłączania tranzystora
IGBT
Przy niewielkich mocach efekt ten można wyeliminować poprzez zastosowanie dodatkowego rezystora wyłączającego. Przy większych mocach rozwiązanie to jest nieefektywne, gdyż nie uwzględnia możliwo ści wystąpienia stanów awaryjnych a gabaryty rezystora byłyby zbyt duże.
Wszystkie sterowniki firmy Concept budowane w technologii SCALE wyposażone są w układ AC (active clamping). Jego działanie jest oparte na napięciowym sprzężeniu zwrotnym pomiędzy kolektorem a bramką tranzystora. Jeśli napięcie kolektor-emiter przekroczy pewną wartość to przez diody zaznaczone na rysunku 2 popłynie prąd do bramki tranzystora i zwiększy wartość jej potencjału. Spowoduje to ograniczenie zmian prądu kolektora i stabilizację cyklu łączeniowego.
Układy budowane w technologii SCALE-2 są wyposażone w zaawansowany układ poziomujący. Poza sprzężeniem zwrotnym pomiędzy kolektorem i bramką sygnał jest przesyłany także do układu IGD. Schemat układu został przedstawiony na rysunku 3. Tego typu sterowanie pozwala na ciągłą kontrolę poziomu sygnału bramkowego w czasie przełączania, co objawia się minimalizacją strat w obwodzie głównym jak i diodach układu AAC.
Zintegrowane układy poziomujące są jednym z najważniejszych układów występujących w nowoczesnych sterownikach firmy Concept. Nie tylko chronią moduły IGBT w stanach awaryjnych, ale także ograniczają straty w czasie normalnej pracy, co przekłada się w sposób bezpośredni na zyski ekonomiczne.


Rys.3 Schemat blokowy sterownika ze
zintegrowanym układem AAC

Sterowanie przy równoległym połączeniu tranzystorów mocy.

Konwencjonalne podejście do sterownia tranzystorami pracującymi w układzie równoległym polega na zastosowaniu jednego sterownika, z którego sygnałwyjściowy jest doprowadzany do bramek poprzez oddzielne rezystory. Firma Concept promuje rozwiązanie umożliwiające zastosowanie oddzielnego sterownika dla każdego tranzystora. Rozwiązanie to w porównaniu z tradycyjnym podejściem posiada wiele zalet. Przede wszystkim sterowane tranzystory mają optymalne warunki pracy, nie występują oscylacje związane z bezpośrednim połączeniem bramek oraz sprzężenia pojemnościowe i indukcyjne. Połączenie równoległe wykorzystujące separowane sterowniki pozwala na minimalne obniżenie parametrów zastosowanych tranzystorów IGBT oraz maksymalne ich wykorzystanie poprzez ograniczenie strat łączeniowych. Dużą zaletą jest także uproszczenie okablowania i budowy mechanicznej.



Rys.4 Połączenie równoległe modułów IGBT

Dla układów o najwyższych mocach z wysokonapięciowymi modułami IGBT (3.3kV oraz 6.5kV) Concept oferuje sterowniki z możliwością łączenia równoległego przy wykorzystaniu techniki master-slave. Rozwiązanie to zostało przedstawione na rysunku 4 oraz 5. Jeden z "driverów" pełniący rolę nadrzędną jest wyposażony w system zarzą- dzania błędami. Umożliwia to wykorzystanie AAC przy połączeniu równoległym oraz szybką detekcję i ochronę przed skutkami zwarć. Przez cały czas pracy master nadzoruje poziom sygnałów sterujących wszystkich sterowników. Powyższe cechy sprawiają, że tego typu rozwiązanie doskonale nadaje się do zastosowań trakcyjnych, przekszta łtników współpracujących z ogniwami fotowoltaicznymi oraz elektrowniami wiatrowymi.


Rys. 5 Schemat połączenia równoległego modułów IGBT

Podsumowanie.

Sterowniki firmy Concept to kompleksowe układy zapewniające poprawną pracę zarówno z dyskretnymi tranzystorami IGBT jak i modułami elektroizolowanymi największych mocy. Łatwość doboru i montażu, dopasowanie mechaniczne oraz zaawansowane układy obsługi błędów przy niskich cenach to najważniejsze zalety tych driverów. Można je wykorzystać w aplikacjach trakcyjnych, przemiennikach współpracujących z odnawialnymi źródłami energii, systemach UPS oraz wszędzie tam, gdzie oczekuje się wysokiej sprawności oraz niezawodności.

Źródło: DACPOL
O nas  ::  Regulamin  ::  Polityka prywatności (Cookies)  ::  Reklama  ::  Mapa stron  ::  FAQ  ::  Kontakt
Ciekawe linki: www.klimatyzacja.pl  |  www.strony.energoelektronika.pl  |  promienniki podczerwieni
Copyright © Energoelektronika.pl