technologie měničů
DESCRIPTION
Přednáška X13TRZ3. 1. 2008. Technologie měničů. řídicí systémy, údržba, ovládání. Výkonové polovodičové měniče. zařízení měnící parametry el. energie napětí, proud, kmitočet, počet fází, impedance přeměna el. energie „téměř“ bezeztrát nejčastější měniče: - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/1.jpg)
Technologie měničůřídicí systémy, údržba, ovládání
Přednáška X13TRZ 3. 1. 2008
![Page 2: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/2.jpg)
Výkonové polovodičové měniče
• zařízení měnící parametry el. energie
napětí, proud, kmitočet, počet fází, impedance
• přeměna el. energie „téměř“ bezeztrát
• nejčastější měniče:– usměrňovač (diodový, neřízený)
– měnič kmitočtu (nepřímý, ss. meziobvod)
• nejčastější aplikace:– napájecí zdroje, pohony
![Page 3: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/3.jpg)
Historie měničů
• elektromechanické– od dob Tesly a Edisona– rotační usměrňovače, kartáče, přepínání cívek
• elektromagnetické– soustrojí, např. Ward-Leonardovo
AC vers. DC
konec 19. století
![Page 4: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/4.jpg)
• selenové usměrňovače– přelom století, malé proudy
• rtuťové usměrňovače– proud iontů ve zředěných parách Hg
– K – kapalná Hg, A – pevná
– jednotky kA, kV, dráhové měnírny, dopravní podniky
– 1929 až 1967
• thyratrony – několik kV, jednotky A
Historie měničů
Siemens 15 kV / 1A
![Page 5: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/5.jpg)
Polovodičové měniče
• V ČSR od konce 50. let – výzkum ČKD Elektrotechnika• 1964 založeno ČKD Polovodiče – P4, Pankrác• součástky – měniče v přelomu milénia:
součástky
moduly
měniče
křemík
chladiče, příslušenství
![Page 6: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/6.jpg)
Měniče – děleníUsměrňovač: AC/DC
střídač, invertor: DC/AC
střídavý měnič: AC/AC(přímý, nepřímý)
stejnos. měnič: DC/DC
AC – efektivní
DC - střední
dtuT
U 21
dtuT
U AV .1
![Page 7: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/7.jpg)
Nejčastější typ měniče
• spínaný napájecí ss. zdroj• SMPS – Switch Mode Power Source• ve všech adaptérech, nabíječkách, PC, spotřební
elektronika
• cíl – zmenšit hmotnost a rozměry transformátoru oproti lineárnímu zdroji
2
1
1
2
1
2
ff
SS
NN
![Page 8: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/8.jpg)
Nejčastější typ měniče
![Page 9: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/9.jpg)
Konstrukce měničů kmitočtu
• závěsná skříň
• polovodičové součástky vzadu
• hliníkové těleso chladiče
• ventilátor vespod
• tah vzduchu nahoru
• ovládací elektronika na panelu vepředu • hliník x plast
• ovládací panel, klávesnice, displej
![Page 10: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/10.jpg)
Chlazení modulů
![Page 11: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/11.jpg)
Používané součástky
• moduly – integrace polovod. součástek• chlazení – vzduch, kapalina (drahé)• jednoduchá montáž• bezpotenciálová
základna
• stejnosměrný meziobvod – kondenzátorsvitkový, elektrolytický
• elektrolyt. – jen do 450 V• 102 F / 600 V, odolnost až 1 kV• vývody – šroubovací, SNAP-IN
![Page 12: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/12.jpg)
Netradiční měniče• automobilové …. 12/24 VDC• síťové … 12VDC / 230 VAC• masivní svorky• odvod tepla povrchem (horký)• kompaktní provedení• velmi drahé
snižovací / zvyšovací pulzní měniče:
![Page 13: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/13.jpg)
Netradiční měničeTrakční měnič motorové jednotky řady 560
• napájecí napětí 2x 465 V• výstupní napětí 730 V• výstupní proud 630 A (trvale)• výstupní proud 1200 A (1 min)• výkon 420 kW trvale• 465 kW hodinově• IGCT tyristory• pracovní frekvence 600 Hz• chlazení nucené 4000 m3 / hod• rozměry 1015 × 930 × 1250 mm• hmotnost 460 kg
![Page 14: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/14.jpg)
Netradiční měniče
Výsuvný usměrňovač pro měnírny metra
• trasa C
• zapojení třífázový diodový můstek s dvěma diodami paralelně
• vstupní napětí 660 V AC / 50Hz
• výstupní napětí 884 V DC
• špičkové napětí max 2000 V
• výstupní proud ID = 3000 A (trvale)
• ID = 4500 A (2 hod.)
• ID = 9000 A (1 min.)
![Page 15: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/15.jpg)
Řídicí, ovládací část
• řídicí P je vetšinou 16bit. kontrolér z rodiny: Motorola 68000, Siemens SAB 166/167, STMicroelectronics,
Intel C196, Atmel AVR aj.
• nutné periferie:– PWM jednotky, A/D převodníky, vstupy HSI/HSO
– záchytné obvody událostí, komunikační sběrnice
• sdružené instrukce: – vynásob + přičti
– pro diskrétní regulátory, filtraci dat / signálů
kod opr. významMULB / MULUB 3 D, D+1 <-- B * ASUBC / SUBCB 2 D <-- D - A + C - 1
![Page 16: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/16.jpg)
Řídicí, ovládací část
• senzory – proudu: proudové transformátory, LEM čidla
(Hallova sonda)– napětí: bočník + diferenciální OZ + převodník– teploty – bezpečný provoz součástek
• většina převodníků 8/10 bitů– přesnost 0,5% nebo 0,1 % v průmyslu dostačuje
MSB LSB9. 8. 7. 6. 5. 4. 3. 2. 1. 0.1 0 1 0 1 0 1 0 1 0
![Page 17: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/17.jpg)
• klávesnice– pouze funkční klávesy (malý počet)
– nutná odolnost – bez mech. částí
– klimatická odolnost
– zdvih, signalizace stisku – pípnutí
• informační panel– frekvence, skluz, verze SW…
– LED, LCD panel
• přístupný konektor pro nahrávání SW (RS 232; 485)– rozhranní téměř vždy sériové
Řídicí, ovládací část
![Page 18: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/18.jpg)
Průmyslové sběrnice, komunikace
• přímé propojování log. obvodů nevhodné (TTL, ECL, CMOS…)
• sběrnice: seriové x paralelní• historie:
– propojování měřicích přístrojů fy. HP– HP-IB (dnes IEEE 488, také GP-IB)– sériové linky RS 232C (70. léta)– průmyslové varianty – 422, 423, 485– distribuované systémy
(CAN, Ethernet, LonWorks)
– proudová smyčka 0 - 20 mA … velké odolnost proti rušení
![Page 19: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/19.jpg)
Průmyslové počítače• robustnost, odolnost
• množstní IO (SP, PP, FDD)
• dotyková obrazovka (ovládání)
• polohovací zařízení ?
• odpověď v reálném čase
• zdroj – výkon, PFC, svorkovnice, chlazení
![Page 20: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/20.jpg)
Průmyslové PC – konstrukce
• základní deska: pasivní backplain• vkládané karty• mechnické jištění – vibrace• celkem malý výkon – 386SX,
486, P, PII, PIII
backplain: pouze napájení + propojení
![Page 21: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/21.jpg)
Průmyslové PC
• zdroje
bez PFC aktivní PFC
korekce účiníku: lepší odběr proudu
pasivní – nárazová tlumivka
aktivní – upravený ss. meziobvod (lepší)
![Page 22: Technologie měničů](https://reader035.vdocuments.net/reader035/viewer/2022062310/568155f2550346895dc3b7d7/html5/thumbnails/22.jpg)
Průmyslové PC – ukázky
odolné notebooky (1)
PLC z modulů ADAM (2)
řídicí PC školního reaktoru VR1 (3)1
2
3