Cos'è il modulo di potenza o il modulo a stato solido?
INTRODUZIONE:
In generale, il modulo di potenza si riferisce al dispositivo composto principalmente da componenti di potenza(come SCR, TRIAC, MOSFET, IGBT). In breve, i moduli di potenza si riferiscono a moduli a stato solido per differenziarsi con relè a stato solido. La funzione principale del relè a stato solido è l'interruttore elettronico e il modulo a stato solidoviene utilizzato per regolare la potenza del carico e la regolazione della tensione.
Attraverso questo articolo imparerai cosa sono i moduli di potenza? Qual è la struttura del modulo di potenza? Quali sono i tipi di modulo di potenza? Come funziona il modulo di potenza? Come selezionare il modulo di potenza?
Attraverso questo articolo imparerai cosa sono i moduli di potenza? Qual è la struttura del modulo di potenza? Quali sono i tipi di modulo di potenza? Come funziona il modulo di potenza? Come selezionare il modulo di potenza?
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CONTENUTO
1. Cos'è il Power Module |
2. Funzionamento del modulo di potenza |
3. Come selezionare il modulo di potenza |
1. Cos'è il Power Module
Il modulo di potenza (PM) è anche chiamato modulo di potenza elettronico o modulo di potenza a stato solido, che è un modulo che incapsula i componenti elettronici di potenzacombinazione in una struttura a stato solido secondo un certo funzionale. Attraverso il circuito integrato interno (IC), il modulo di potenza può emettere potenza e regolare la potenzadel carico. In base alle funzioni principali, dividiamo i moduli a stato solido in moduli di regolazione della tensione a stato solido e moduli di rettifica a stato solido.
1.1 Modulo di regolazione della tensione a stato solido
Per regolare la tensione o la corrente alternatacaricare. Generalmente, il modulo di regolazione della tensione a stato solido integra il trasformatore sincrono, il circuito di uscita di potenza, lo sfasamentocircuito, il circuito di rilevamento e può essere collegato direttamente al carico per controllarlo. I moduli del regolatore di tensione a stato solido sono ampiamente utilizzati in vari campi, come ricerca scientifica, esperimento, rilevamento, isolamento termico, avvio graduale.
Il modulo di spostamento di fase a stato solido (o modulo di spostamento di fase a stato solido) è un tipo di modulo di regolazione della tensione, ma può solo emettere un segnale di spostamento di fase e non può essere collegato direttamente al carico. In genere, richiede una serie di relè a stato solido (o circuiti a tiristori di potenza) e un trasformatore sincrono per ottenere la funzione di regolazione della tensione.
A seconda della fase, il modulo di regolazione della tensione a stato solido può essere suddiviso in: moduli del regolatore di tensione a stato solido monofase, moduli del regolatore di tensione a stato solido trifase.
A seconda che il circuito sia chiuso, il modulo di regolazione della tensione a stato solido può essere diviso in tipo a circuito chiuso e tipo a circuito aperto (tipo a circuito chiuso)
A seconda che le parti di corrente forte e le parti di corrente debole siano isolate, il modulo di regolazione della tensione a stato solido può essere diviso in tipo di isolamento completo e tipo di isolamento non completo.
In base al numero di carichi (canali) controllati, il modulo di spostamento di fase a stato solido può essere suddiviso in: modulo di spostamento di fase a stato solido a canale singolo (o modulo di spostamento di fase a stato solido monofase), modulo solido a doppio canale modulo di spostamento di fase a stato, modulo di spostamento di fase a stato solido a tre canali (o modulo di spostamento di fase a stato solido trifase).
In base al dispositivo di uscita di potenza esterno, il modulo di sfasamento a stato solido può essere suddiviso in: moduli di sfasamento di tipo a relè a stato solido esterni e moduli di sfasamento di tipo a circuito di potenza a tiristori esterni.
1.2 Modulo di rettifica a stato solido
Il modulo di rettifica a stato solido (o modulo raddrizzatore a stato solido) utilizza componenti di potenza (come diodi di potenza, tiristori di potenza, ponti raddrizzatori) per rettificare la corrente alternata (CA) in corrente continua pulsante (CC pulsante) o corrente alternata rettificata, la cui direzione ( positivo e negativo) non cambia, ma la grandezza cambia con il tempo. Inoltre, i diodi a stato solido e il raddrizzatore al silicio sono dispositivi non controllabili, mentre il raddrizzatore di controllo a semiconduttore e il tiristore unidirezionale sono dispositivi controllabili. I moduli di rettifica a stato solido sono ampiamente utilizzati in vari campi, come il DC Alimentazione elettrica di strumenti, l'alimentazione di ingresso rettificata dell'inverter PWM, l'alimentazione di eccitazione del motore DC, il sistema di rettifica di ingresso dell'alimentazione di commutazione, il sistema di ricarica del condensatore soft-start, l'azionamento elettrico e la corrente ausiliaria, la saldatrice dell'inverter, il Sistema di ricarica a corrente continua.
In base alla fase, i relè raddrizzatori a stato solido possono essere suddivisi in: relè raddrizzatori a stato solido monofase, relè raddrizzatori a stato solido trifase.
Secondo la fase, i raddrizzatori a ponte a stato solido possono essere suddivisi in: raddrizzatori a ponte a stato solido monofase, raddrizzatori a ponte a stato solido trifase.
In base alla quantità di raddrizzatore al silicio (o diodo), i moduli raddrizzatori a stato solido possono essere suddivisi in: moduli raddrizzatori a semionda, moduli raddrizzatori a onda intera (moduli raddrizzatori a semiponte) e moduli raddrizzatori a ponte intero. Il modulo raddrizzatore a semionda ha un solo raddrizzatore al silicio (o diodo), il modulo raddrizzatore a onda intera (modulo raddrizzatore a semiponte) ha due raddrizzatori al silicio (o diodi) e il modulo raddrizzatore a ponte intero ha quattro raddrizzatori al silicio ( o diodi). I moduli raddrizzatori a onda intera hanno la stessa funzione dei moduli raddrizzatori a ponte intero, ma il costo del tipo a ponte intero è superiore al tipo a onda intera e i requisiti sul trasformatore sono inferiori al tipo a onda intera .
A seconda che le parti di corrente forte e le parti di corrente debole siano isolate, i moduli raddrizzatori a stato solido possono essere divisi in completamente isolati e non completamente isolati.
In base alla composizione di diodi e tiristori, i moduli raddrizzatori a stato solido possono essere suddivisi in moduli raddrizzatori non controllati, moduli raddrizzatori completamente controllati e moduli raddrizzatori semi-controllati. I componenti di uscita del modulo raddrizzatore incontrollato sono completamente composti da diodi raddrizzatori. I componenti di uscita del modulo raddrizzatore completamente controllato sono composti da tiristori. I componenti di uscita della rettifica semi-controllata sono composti da diodi e tiristori.
2. Funzionamento del modulo di potenza
2.1 Il principio di funzionamento del modulo di regolazione della tensione a stato solido
Prendi la nostra serie MGR-DTmodulo di regolazione della tensione monofase come esempio. La serie MGR-DT è composta da un trasformatore sincrono, un circuito di rilevamento di fase, un circuito di innesco di sfasamento e un circuito di uscita a tiristori. MGR-DT accetta due modalità di controllo (controllo automatico e controllo manuale) e quattro segnali di controllo (0-5 V CC, 0-10 V CC, 1-5 V CC, 4-20 mA). Modalità automatica, ovvero il segnale di controlloapplicato al regolatore di tensione a stato solido è generato dal PLC o dal sistema informatico. La modalità di controllo manuale, ovvero il segnale di controllo 0-5VDC viene generato controllando manualmente un potenziometro sotto l'alimentatore interno 5VDC.
Il cablaggio della serie MGR-DT: le
porte 1 e 2 sono le porte di uscita di potenza del modulo regolatore di tensione a stato solido. Il carico e l'alimentatore possono essere collegati direttamente alla porta di uscita del modulo regolatore di tensione. Perché la tensione e la corrente del carico induttivonon sono sincronizzati e verranno caricati e scaricati durante il processo di accensione e spegnimento, utilizzeremo un carico resistivo puro per descrivere il processo di lavoro per impostazione predefinita.
porte 1 e 2 sono le porte di uscita di potenza del modulo regolatore di tensione a stato solido. Il carico e l'alimentatore possono essere collegati direttamente alla porta di uscita del modulo regolatore di tensione. Perché la tensione e la corrente del carico induttivonon sono sincronizzati e verranno caricati e scaricati durante il processo di accensione e spegnimento, utilizzeremo un carico resistivo puro per descrivere il processo di lavoro per impostazione predefinita.
Le porte 3 e 4 sono collegate al trasformatore sincrono incorporato del modulo regolatore di tensione a stato solido. Il ruolo del trasformatore sincrono è quello di fornire al tiristore nel modulo un segnale sincronizzato con la tensione CA dell'alimentatore per garantire che la tensione di carico possa essere regolata accuratamente senza causare ritardi di uscita ed errori di tensione. CON1 e CON2 sono porte di ingresso per segnale di controllo automatico; + 5V è la potenza generata all'interno del modulo regolatore di tensione a stato solido, che viene utilizzato per alimentare il potenziometro e collegato al lato ad alto potenziale del potenziometro; COM è il terminale comunee la porta COM verrà messa a terra se viene scelta la modalità di controllo automatico e verrà collegata al lato a basso potenziale del potenziometro se viene selezionata la modalità di controllo manuale.
Il processo di lavoro della serie MGR-DT:
Prima di spiegare il principio di funzionamento del modulo regolatore di tensione, dobbiamo sapere che la tensione della corrente alternata (CA) si alterna periodicamente da 0 al picco. E non è la tensione istantanea che fa il lavoro sul carico, ma la tensione CA effettiva che è termodinamicamente equivalente alla tensione CC. Modificando il tempo in cui la tensione CA funziona in un ciclo, è possibile modificare il suo valore di tensione effettivo. Normalmente utilizziamo il tiristore per la regolazione della tensione, poiché è un componente controllabile e la sua capacità di conduzione può essere regolata regolando il segnale applicato sul suo elettrodo di controllo (gate). Questa capacità può essere rappresentata dall'angolo di conduzione α sulla curva della tensione CA. Inoltre, esiste una quantità corrispondente ad α chiamato angolo di controllo θ,
Prima di spiegare il principio di funzionamento del modulo regolatore di tensione, dobbiamo sapere che la tensione della corrente alternata (CA) si alterna periodicamente da 0 al picco. E non è la tensione istantanea che fa il lavoro sul carico, ma la tensione CA effettiva che è termodinamicamente equivalente alla tensione CC. Modificando il tempo in cui la tensione CA funziona in un ciclo, è possibile modificare il suo valore di tensione effettivo. Normalmente utilizziamo il tiristore per la regolazione della tensione, poiché è un componente controllabile e la sua capacità di conduzione può essere regolata regolando il segnale applicato sul suo elettrodo di controllo (gate). Questa capacità può essere rappresentata dall'angolo di conduzione α sulla curva della tensione CA. Inoltre, esiste una quantità corrispondente ad α chiamato angolo di controllo θ,
Scegliamo CON0-5VDC come segnale di controllo e la tensione di controllo aumenta da 0 a 5VDC. Poiché la tensione di avvio (tensione di trigger) dei tiristori unidirezionali (SCR) è 0,8 V CC, se la tensione è inferiore a 0,8 V CC, il tiristore viene spento, ovvero il modulo di regolazione della tensione a stato solido non funziona. Quando la tensione raggiunge 0,8 V CC, sebbene il transistor inizi a funzionare, il suo angolo di conduzione α è 180 °, quindi il modulo regolatore di tensione non emette corrente in questo momento. Quando la tensione viene regolata da 0,8 a 5 V CC, l'angolo di conduzione α viene regolato uniformemente da 180 ° a 0 °. A questo punto, il valore effettivo della tensione di uscita viene regolato da 0 al valore massimo della rete elettrica. Ma la tensione di saturazione del tiristore è 4,6 V CC, quindi se la tensione raggiunge 4,6 V CC,
2.2 Il principio di funzionamento del modulo di rettifica a stato solido
Prendi la serie MHFil modulo raddrizzatore monofase di controllo completo come esempio. Il modulo raddrizzatore serie MHF contiene 4 tiristori unidirezionali (SCR), VT1, VT2, VT3, VT4. E VT1 e VT4 costituiscono una coppia di braccio a ponte, e VT2 e VT3 costituiscono un'altra coppia di braccio a ponte. Due coppie di bracci del ponte formano il raddrizzatore a ponte completo. Quando la tensione di ingresso U è nel semiciclo positivo, la direzione corrente è VT1-R-VT4; quando la tensione di ingresso U è nel semiciclo negativo, la direzione corrente è VT2-R-VT3.
Oltre alla funzione di rettifica, possiamo applicare un segnale di controllo al polo di controllo (gate) del tiristore unidirezionale. Regolando l'angolo di conduzione α dei tiristori, è possibile modificare la forma d'onda di uscita e il valore della tensione di uscita, il che è simile al processo di spostamento di fase del modulo di regolazione della tensione.
3. Come selezionare il modulo di potenza
3.1 Regolatore di tensione
3.1.1
Tipo di potenziometro standard monofase : serie MGR-R
Tipo di potenziometro industriale: serie MGR-HVR
Tipo di segnale analogico / tensione continua: serie MGR-1VD
Tipo di segnale digitale / Tensione di impulso: serie MGR_DV
Tipo di trasformatore esterno: serie MGR-EUV
Tipo di potenziometro standard monofase : serie MGR-R
Tipo di potenziometro industriale: serie MGR-HVR
Tipo di segnale analogico / tensione continua: serie MGR-1VD
Tipo di segnale digitale / Tensione di impulso: serie MGR_DV
Tipo di trasformatore esterno: serie MGR-EUV
3.2 Modulo regolatore di tensione
3.3 Modulo sfasamento
3.3.2 Per circuito a tiristori di potenza
Singolo canale / Monofase: serie SCR-JKK, TRAIC-JKK
Doppio canale: SCR-JKK ^ 2 serie
Tre canali / trifase: serie SX-JK
Singolo canale / Monofase: serie SCR-JKK, TRAIC-JKK
Doppio canale: SCR-JKK ^ 2 serie
Tre canali / trifase: serie SX-JK
3.4 Relè raddrizzatore a stato solido
3.5 Raddrizzatore a ponte a stato solido
3.6 Modulo raddrizzatore a stato solido
3.6.2 Modulo raddrizzatore a tiristori / diodi a
stato solido Modulo raddrizzatore a tiristori a stato solido: serie MTC, MTA, MTK, MTX
Modulo raddrizzatore a diodi a stato solido: serie MDC, MDA, MDK, MDX
Modulo raddrizzatore ibrido a stato solido: serie MFC, MFA, MFK, MFX
stato solido Modulo raddrizzatore a tiristori a stato solido: serie MTC, MTA, MTK, MTX
Modulo raddrizzatore a diodi a stato solido: serie MDC, MDA, MDK, MDX
Modulo raddrizzatore ibrido a stato solido: serie MFC, MFA, MFK, MFX
3.6.3 Modulo raddrizzatore a ponte completamente controllato monofase a isolamento completo
serie MGR-DQZ : MGR-DQZ
serie MGR-DQZ : MGR-DQZ
3.6.5 Modulo raddrizzatore a ponte completamente controllato / semi-controllato
monofase: serie MFQ, MTF, MHF
Tre fasi: serie MTQ, MFS
monofase: serie MFQ, MTF, MHF
Tre fasi: serie MTQ, MFS
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