Функціональність Rectiverter
Модуль Rectiverter має функції випрямляча та інвертора, тому може використовуватися як випрямляч та інвертор одночасно. Доступна потужність на вхідному порті змінного струму розподіляється на вихідні порти змінного та постійного струму. У випадку втрати змінного струму, Rectiverter продовжуватиме працювати як інвертор без будь-якого переривання вихідної потужності змінного струму (безперебійний перехід). Акумулятор підтримує напругу як для постійного так і для змінного струму.
Також модуль може використовуватися тільки як телекомунікаційний випрямляч або тільки як інвертор. У цих конфігураціях використовуються лише два з трьох портів. Ці корпусні блоки ідеально підходять для створення ізольованого ДБЖ для змінного струму.
Особливості Rectiverter
Лінія кондиціонування
Важливою особливістю Rectiverter є можливість стабілізувати та фільтрувати напругу змінного струму, залишатися з'єднаним та залучати енергію також від порушеної мережі змінного струму. Це можливо завдяки активному регулюванню вихідної напруги змінного струму.
Працюючи в режимі роботи AC / AC, вихідний порт змінного струму забезпечує потужне кондиціонування лінії електропередачі, шляхом постачання фільтрованої та врегульованої стабільної напруги змінного струму.
Напруга змінного струму сумарних гармонійних спотворень (THD) до 10% фактично усувається.
Перехідні процеси у мережі, такі як кільцеві хвилі, викликані перемиканням навантаження змінного струму, ефективно фільтруються.
Втрата джерела живлення змінного струму – безперебійний перехід на джерело постійного струму
Rectiverter продовжуватиме підтримувати навантаження, підключене до вихідного порту змінного струму зі стабілізованою напругою, доки заряджена батарея підключена до порту постійного струму. Безперебійний перехід на джерело енергії забезпечує безперебійне живлення змінного струму у разі втрати його напруги. Тому вихід змінного струму ніколи не зазнає перехідних процесів чи переривань. З точки зору пріоритетності навантаження змінного струму, зміна джерела енергії є безперебійною.
Безперебійне повторне підключення до змінного струму
Rectiverter буде повторно підключено до мережі змінного струму, і він почне отримувати напругу від вхідного порту змінного струму, поки напруга у мережі не відновиться до свого нормального стану.
Ця дія складається з серії кроків, включаючи визначення того, що мережа змінного струму перебуває в межах номінального діапазону, синхронізацію вихідної напруги змінного струму до фази зі входом змінного струму та фізичне підключення вхідного реле змінного струму.
Безперебійне повторне підключення завершується протягом 10-30 секунд.
Захист від сплесків напруги
У розподілі змінного струму можуть виникати екстремальні перенапруги, якщо блискавка влучить у мережу електропередачі. Джерела живлення, такі як Rectiverter, перевіряються на наявність подібних сплесків напруги. Час наростання та час спадання такої перенапруги вимірюється в мікросекундах (1.2 / 50 мкс). Реле захисту вхідного сигналу не може досить швидко реагувати на цей тип короткої перенапруги. Натомість, вбудовані пристрої MOV-захисту будуть затискати напругу, а за допомогою швидкого захисту від перевантаження напівпровідникові перемикачі вимикаються, таким чином надлишковий імпульс може бути безпечно поглинутий внутрішніми електролітичними конденсаторами.
Слід зауважити, що на вході в будівлю повинен бути встановлений належний захист від блискавки або еквівалент бар’єру зони 1 відповідно до правил електричної безпеки. Пристрої захисту від перенапруги (SPD-пристрої) у модулі Rectiverter призначені для зони 3, і мають третій клас захисту. Тому для максимальної надійності бажано використовувати SPD-пристрої зони 2.
Захист від зворотного струму
Rectiverter має унікальний електронний захист від зворотного струму, який пройшов суворе тестування, щоб відповідати міжнародним стандартам для джерел безперебійного живлення. UL-стандартами встановлюються наступні вимоги стосовно так званого захисту зворотного струму.
"Джерело безперебійного живлення повинно забезпечуватися захистом від зворотного струму, з метою запобігання його наявності в терміналах вхідного змінного струму під час переривання вхідної потужності".
Іншими словами, якщо оператор відключає джерело змінного струму від системи, він повинний бути впевненим у тому, що немає шкідливої напруги змінного струму. Якщо оператор випадково вмикає виведення змінного струму у терміналі його входу, то Rectiverter автоматично вимикається, таким чином небезпечна напруга на вході буде відсутня.
Режими роботи
Інвертор
Модуль Rectiverter працює як чистий інвертор, якщо немає напруги на вхідному порті змінного струму.
Режим інвертору означає, що живлення передається з порту постійного струму на вихідний порт змінного струму. Для того, щоб Rectiverter працював як інвертор, порт постійного струму повинен бути підключений до джерела енергії, такого як випрямляч та / або акумулятор, здатний забезпечити напругу постійного струму для Rectiverter.
Випрямляч
Rectiverter працює як випрямляч, якщо напруга змінного струму присутня на вхідному порту змінного струму, а вихідний порт змінного струму вимкнений або не підключений. Енергія передається від вхідного порту змінного струму до порту постійного струму. Навантаженням на порту постійного струму може бути акумулятор, який потребує заряджання, або інші навантаженням постійного струму. Типовим навантаженням може бути телекомунікаційне обладнання -48 Вт.
Rectiverter
Режим роботи Rectiverter означає, що потужність передається з вхідного порту змінного струму на вихідний порт змінного струму і на порт постійного струму одночасно. В цьому режимі роботи модуль Rectiverter може забезпечувати навантаження як змінного, так і постійного струму.
Напруга мережі
Напруга в мережі відрізняється залежно від регіонів світу. Заводські параметри Rectiverter встановлено на номінальну вхідну та вихідну напругу на 115 В або 230 В постійного струму. Зверніть увагу, що Rectiverter має широку вхідну напругу змінного струму та діапазони частот, що дає змогу використовувати Rectiverter у більшості країн та регіонів світу.
Модуль Rectiverter запрограмовано на частоту мережі 50 Гц або 60 Гц. Параметр адаптивної частоти дозволяє модулю автоматично визначати та синхронізувати частоту живлення. Заводська запрограмована толерантність становить +/- 3 Гц. Діапазон толерантності може встановлюватися користувачем через контролер.
Швидкість зміни частоти
Генератори не завжди можуть забезпечувати стабільну і точну частоту. Дизельні генератори або вітряні генератори часто виробляють мінливу та нестабільну частоту. Rectiverter здатний синхронізувати і залучати енергію з джерела змінного струму з різною частотою. Максимальна швидкість зміни частоти (ROCOF), повинна бути 0.2 Гц / сек, щоб відповідати загальноприйнятій практиці.
Перемикання мережі A (50 Гц) B (60 Гц)
Особливо у разі використання в морських умовах, де мережа змінного струму виробляється дизельними генераторами, може виникнути потреба в переключенні з 60 Гц змінного струму, виробленого дизельними генераторами, до комерційної мережі 50 Гц. Параметри адаптивної частоти можна використовувати наступним чином.
60-Гц змінного струму вимикається, Rectiverter переходить в інверторний режим, після чого підключається напруга 50Гц. Потім Rectiverter синхронізується з мережею 50 Гц і повторно підключиться. Весь процес займає близько 45 секунд. Напруга змінного струму протягом цього часу підтримується від акумуляторів. На вихідну напругу змінного струму це не впливає, окрім зміни частоти.
Діапазон напруги живлення змінного струму
Діапазон вхідної напруги змінного струму поділяється на чотири різні області:
• Відключення високої напруги – загальна вихідна потужність підтримується від акумуляторних батарей
• Нормальний діапазон напруги, для якого повна вихідна потужність забезпечується джерелом змінного струму
Діапазон низької напруги, з лінійним зменшенням до рівня вимкнення, при якому в пріоритеті знаходиться вихідна потужність змінного струму
• Відключення низької напруги – загальна вихідна потужність підтримується від акумуляторних батарей
Короткочасні переривання роботи в мережі та затримка
У модулі Rectiverter доступний час затримки для безперебійної роботи системи становить 5 мс. Більш короткочасні переривання (5 мс) змінного струму не впливатимуть на роботу Rectiverter. Процес виходу змінного та постійного струму не буде порушено. Більш тривалі переривання живлення змінного струму призведуть до того, що Rectiverter перейде в режим роботи інвертора. Якщо мережа змінного струму повертається протягом кількох циклів лінії, повторне з'єднання виконується протягом декількох секунд, оскільки синхронізація все ще продовжує відбуватися.
В режимі роботи випрямляча доступний час затримки становить 10 мс.
Коефіцієнт потужності
Особливе занепокоєння викликає передача енергії з максимально можливим коефіцієнтом потужності (КП), для максимально ефективного використання мережі електропередачі. Реактивна потужність просто спричинить втрати в мережі і не зможе бути доставлена кінцевим споживачам як корисна активна енергія.
Навантаження в ідеалі не повинні створювати реактивної потужності в мережі. Тому корекція коефіцієнту потужності (PFC) є обов'язковою для більшості електронних навантажень.
Модуль Rectiverter обладнаний PFC-системою на вході змінного струму. Тому гармонійне спотворення навантаження на виході змінного струму, викликане нелінійними навантаженнями, не відображатиметься в мережі. Rectiverter завжди буде діяти як лінійне, резистивне навантаження на мережу при роботі на максимальному навантаженні.
Перенапруга у мережі змінного струму
Модуль Rectiverter може витримувати перевантаження на вході змінного струму протягом тривалого часу. Хоча він не призначений для роботи >275 В змінного струму, він може протистояти довготривалим перенапруженням значно вищим за 275 В змінного струму. Це можливо завдяки вбудованому реле, яке відключає живлення змінного струму на вході в умовах перенапруги. Поки мережа змінного струму знаходиться в умовах перенапруги, вихід змінного струму буде підтримуватися, оскільки Rectiverter працює в режимі інвертора, забезпечуючи енергію для навантаження від батарей.
Вихідний порт змінного струму
Вольт-амперний рейтинг
Вольт-амперний рейтинг можна розглядати як засіб для вимірювання поточних можливостей, і особливо здатності подавати нелінійні навантаження. У модулі Rectiverter вольт-амперний рейтинг для вихідного порту змінного струму заснований на вимірі величини змінної напруги та струму (RMS) при максимальній активній потужності, що подається до стандартизованого нелінійного навантаження. Типове стандартне навантаження включає діодний міст та конденсатор.
Діодний міст спричинить виправлення піків і, таким чином, запровадить більш високі частотні компоненти в струмі, так звані гармоніки. Гармоніки не будуть сприяти активній потужності, але впливатимуть на вимірювання RMS струму.
Нелінійне навантаження та хрест-фактор
Модуль Rectiverter має піковий струм, встановлений на максимальне значення, з метою забезпечення безпечної експлуатації напівпровідників на етапі виходу змінного струму.
Максимальний коефіцієнт RMS струму встановлений у такому значенні, щоб обмежити активну потужність до її максимальної величини при номінальній вихідній напрузі змінного струму.
Хрест-фактор для Rectiverter розраховується наступним чином:
C rated = I peak / I RMS_max, де
I peak – піковий струм
I RMS_max – максимальний RMS струму
Типовим нелінійним навантаженням буде діодний міст, підключений до фільтрувального конденсатора, що подає фільтровану напругу постійного струму до навантаження постійного струму.
Підключення типу "діодний міст – конденсатор – навантаження" до низькоомного джерела змінного струму призведе до так званого "виправлення піків". Назва ілюструє процес зарядки фільтрувального конденсатору на піках напруги змінного струму. У результаті конденсатор буде заряджатися майже миттєво за допомогою дуже високих пікових струмів.
Модуль Rectiverter дуже добре справляється з піками виправлених навантажень. Навантаження пікового струму буде обмежено максимальним лімітом струму на виході змінного струму. Тому вихідний змінний струм буде виглядати як плоскі піки, квадратний пульсовий потяг. Кут провідності буде змінюватись залежно від кількості активного навантаження.
Ємнісне навантаження
Модуль Rectiverter може підтримувати великі ємнісні та індуктивні навантаження.
Навантаження може бути чисто ємнісним, cos∅=0.
Ємнісний струм (реактивний струм) може перевищувати активний (резистивний) струм навіть при максимальному навантаженні, як можна побачити в наступному поясненні.
Ємнісне навантаження означає, що додатково до активного струму у мережі також буде присутній реактивний струм. Цей реактивний струм збільшить загальний RMS струму, що подається на етапі виходу змінного струму. Модуль Rectiverter має максимальне обмеження RMS струму, що обумовлено необхідністю захисту запобіжника на виході змінного струму в умовах безперервної роботи. Таким чином, максимальний RMS струму в умовах безперервної роботи встановлюється приблизно у розмірі 150% від номінального активного обмеження RMS струму (IP_max).
Imax_RMS=1.5*IP_max
Взаємозалежності між загальним RMS струму, I RMS, активним IP та реактивним IQ струму, відображаються наступною формулою:
I RMS = IP2 + IQ2
Отже, при максимальному активному навантаженні абсолютний максимально допустимий реактивний струм навантаження буде таким:
-> IQ_max ≈ 1.1*IP_max
Перевантаження на порті змінного струму
Модуль Rectiverter може підтримувати тимчасове 150% перевантаження на виході змінного струму протягом 15 секунд. Ця функція, перш за все, призначена для полегшення запуску різних навантажень. Перетворювач переходить у режим обмеження струму, якщо перевантаження триває більше ніж 15 секунд. Через 15 секунд обмеження струму зменшується, що характеризується "згинанням" струму в мережі.
Функція Quick Trip
Функція Quick Trip (швидке відключення) має великий вплив на дизайн системи. У разі короткого замикання спрацює автоматичний вимикач, що відбудеться з мінімальною кількістю одиниць та без необхідності використання додаткового паралельного статичного перемикача навантаження (Static Transfer Switch).
Так звана функція Quick Trip призначена для відключення модульних автоматичних вимикачів (MCB) в умовах короткого замикання. При короткому замиканні, модуль Rectiver на 20 мс забезпечить мережу струмом 6 x Inom RMS.
Він працює таким чином: коли вихідна напруга змінного струму нижче приблизно 30 В, звільняється імпульс швидкого відключення (QTP), а обмеження вихідного змінного струму піднімаються до 6 х Inom протягом перших 20 мс після короткого замикання. З цього випливає, що два модулі, працюючі паралельно, можуть подавати 12 х Inom і так далі.
Імпульс швидкого відключення доступний в режимі AC/AC та в режимі DC/AC, це означає, що він властивий тільки вихідному порту змінного струму. Незалежно від того, постачається енергія від вхідного порту змінного струму або від порту постійного струму, функція Quick Trip буде доступна.
Міркування щодо системи
Конфігурації електромережі та міркування щодо захисного заземлення
Оскільки нейтральний дріт (N-дріт) подають безпосередньо через Rectiverter, живлення електромережі повинне мати безперервний шлях від N-дроту до захисного заземлення, тобто N-дріт не можна пошкоджувати в будь-якій точці розподілу від джерела до системи Rectiverter. Якщо живлення пошкоджене, N-дріт повинен бути пов'язаним із захисним заземленням в системі такого ж рейтингу, що і вхідне живлення.
У однофазних системах без N-дроту, обидва вхідні провідники повинні бути відключені, якщо вхідне живлення вимкнено. Це можна досягти за допомогою контактора, який контролюється вхідним живленням. Система Rectiverter не може використовуватися в 3-фазних конфігураціях з прямим з'єднанням.
Робота у трифазних системах
Незважаючи на те, що модуль Rectiverter є однофазною системою, він також може використовуватися в трифазних системах з підключенням «зірка-трикутник». Rectiverter може бути підключених до будь-якої з трьох фаз, а також до загального нейтрального з'єднання. Для правильного розподілу струму та регулювання напруги, нейтральні пристрої повинні бути підключені до входу змінного струму.
Трифазна система Rectiverter може подавати живлення на трифазне навантаження без нейтрального з'єднання.
Положення апаратного ременя на кожній посиленій полиці визначає правильне підключення фази. При підключенні неправильної фази з’явиться сигнал тривоги «підключено неправильну фазу», модулі з «неправильною фазою» не будуть запускатися, а LED-сигнал тривоги на передній панелі модуля стане червоним.
Статичний обхідний перемикач
Централізовані статичні обхідні вимикачі (STS) зазвичай використовуються в системах джерел безперебійного живлення (ДБЖ), для того щоб оминаючи ДБЖ, підключити навантаження безпосередньо до електромережі. Перемикач має великий перевантажувальний потенціал і забезпечує вимикання запобіжників у разі короткого замикання та задля виправлення несправностей. Недоліком централізованого статичного обхідного перемикача є необхідність окремого відсіку або шафи для самого перемикача. Іншими недоліком є той факт, що вам потрібно буде спроектувати електросистему з самого початку, враховуючи той факт, що централізований перемикач створить єдину точку відмови в системі.
Модуль Rectiverter містить AC/AC з'єднання, що усуває необхідність окремого централізованого статичного обхідного перемикача. Крім того, вихідний порт змінного струму призначений для подачі імпульсу надтокового струму для відключення модульних автоматичних вимикачів (MCB) та очищення струмів короткого замикання. Переваги обхідного вимикача зберігаються при усуненні єдиної точки відмови.
Автоматичний перемикач (ATS)
Автоматичний перемикач (ATS) використовується для перемикання між різними джерелами змінного струму. Два джерела змінного струму можуть бути або двома окремими електромережами, або електромережою та дизельним генератором.
Фізична реалізація
Посилена полиця
Посилена полиця має чотири слоти, в кожному з яких може бути розміщено по одній одиниці модулю Rectiverter. Посилена полиця оснащена задніми панелями для роз'ємів змінного та постійного струму, мережею контролерів та синхронізації стандарту CAN. Полиці можна встановити в слот для корпусів розміром 2,54 см (1 дюйм), 48,26 см (19 дюймів).
Посилену полицю можна комбінувати з блоком розподілу та керування. Блок розподілу містить контролер, блоки вводу / виводу та DIN-рейки для модульних автоматичних вимикачів змінного та постійного струму, а також гвинтові кінцеві розетки для входу джерела змінного струму та підключення до шини постійного струму.
