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引言
目前隨著技術(shù)的發(fā)展,商務(wù)酒店自動化程度越來越高,自動控制設(shè)備越來越多,EIB智能照明系統(tǒng)已逐漸成為高檔商務(wù)酒店的標準配置。同時為了節(jié)能,變頻器在空 調(diào)系統(tǒng)和電梯中大量使用。但上述設(shè)備在工作中產(chǎn)生大量諧波,以變頻器為例,既有整流器又有高頻逆變,在高低頻段同時產(chǎn)生大量的諧波。諧波已與電磁干擾、功 率因數(shù)降低并列為電力系統(tǒng)的三大公害。因此對諧波的測量和分析是電力系統(tǒng)分析和控制中的一項重要工作,是繼電保護、故障測量等工作開展的重要前提。-低壓 有源濾波裝置在商務(wù)酒店諧波治理中的應(yīng)用.
1 商務(wù)酒店諧波的危害
商務(wù)酒店非線性負載在客觀上產(chǎn)生高次諧波,由于諧波量太大,不僅會對供電電網(wǎng)造成污染,而且會對商務(wù)酒店的通訊及電力設(shè)備產(chǎn)生不利影響。
1.1對供電電網(wǎng)的危害
對供電電網(wǎng)造成污染引起電網(wǎng)中元件產(chǎn)生附加損耗,降低發(fā)電、配電及用電設(shè)備的使用效率,甚至使線路過熱引發(fā)火災(zāi);由于電流中諧波部分的影響,對電網(wǎng)電壓也帶來影響,使電網(wǎng)電壓的總諧波畸變率也超出國家標準。
1.2 對商務(wù)酒店運行的危害
2 對設(shè)備本身產(chǎn)生附加損耗,影響商務(wù)酒店電氣設(shè)備正常工作,產(chǎn)生機械振動、噪音、過電壓,使變壓器、電容器、電線等設(shè)備過熱,絕緣老化,壽命縮短;
(2)對鄰近的通信系統(tǒng)產(chǎn)生干擾,輕者引起噪音,降低通信質(zhì)量,重者導(dǎo)致信息的丟失,使通信系統(tǒng)無法工作。
(3)由于商務(wù)酒店后勤要求,負載啟停頻繁,造成電網(wǎng)浪涌、瞬變嚴重。電壓、電流的突變會引起過電壓,大大縮短了用電設(shè)備的壽命,無形中增加設(shè)備投資成本。
(4)電流諧波指標嚴重超標,對EIB 等系統(tǒng)造成一定的沖擊,經(jīng)常引起系統(tǒng)的無故故障。
3、商務(wù)酒店諧波的解決方案
為保證商務(wù)酒店運行的高可靠性要求, 在設(shè)計和施工階段, 目前主要采取以下措施預(yù)防諧波對設(shè)備的干擾。
( 1) 為電子設(shè)備設(shè)計回路供電, 盡可能避免諧波干擾沿供電線路竄入。
( 2) 為易受干擾設(shè)備加裝線路濾波器, 消除或抑制諧波分量, 達到凈化電源的目的。
( 3) 使該類設(shè)備配線盡可能遠離諧波電流畸變嚴重的線路, 以避免空間電磁干擾。
然而,這些措施卻不是從源頭對諧波污染進行治理。
根 據(jù)電網(wǎng)諧波國家標準要求,從改善系統(tǒng)電力品質(zhì)、保障設(shè)備安全和正常運行、綜合提升設(shè)備運行效率和電力能源使用效率的目的出發(fā),可采用ANAPF低壓有源濾 波器,在消除諧波的同時,可以有效、干凈地吸收線路中的諧波和浪涌。達到優(yōu)化線路電力品質(zhì),減少諧波危害,達到保護設(shè)備運行,節(jié)約用電的效果。
3.1 ANAPF工作原理
ANAPF系列有源電力濾波裝置,以并聯(lián)方式接入電網(wǎng),通過實時檢測負載的諧波和無功分量,采用PWM變流技術(shù),從變流器中產(chǎn)生一個和當前諧波分量和無功分量對應(yīng)的反向分量并實時注入電力系統(tǒng),從而實現(xiàn)諧波治理和無功補償。
ANAPF原理如圖一所示:
3.2 ANAPF技術(shù)參數(shù)
表一:ANAPF技術(shù)參數(shù)
4、ANAPF低壓有源濾波器在商務(wù)酒店中的應(yīng)用案例
該 商務(wù)酒店總建筑面積20萬平米,*空調(diào)、電梯全部為變頻拖動,有數(shù)個大型數(shù)據(jù)機房全部安裝UPS,同時全樓裝有EIB智能照明系統(tǒng)。根據(jù)該商務(wù)酒店各變 壓器非線性負荷設(shè)備的負載率大小和相應(yīng)的諧波畸變率,在配電室變壓器母線處、*空調(diào)制冷機變頻器旁配置ANAPF有源濾波器。其次在中控室、弱電機房、 總統(tǒng)套房等重要設(shè)備旁配置ANAPF有源濾波器。
下面以配電室配電變壓器母線處ANAPF有源濾波器投入運行前、后配電系統(tǒng)電能質(zhì)量測試情況的對比分析為例來具體描述。
4.1 有源濾波器運行前后的數(shù)據(jù)
(1)有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴重,三相電流諧波含量分別為30.5%、35.2%、29.7%,三相電流分別為147A、168A、148A,中性線電流為1A。
(2)有源濾波器投入后電流波形畸變情況明顯改善,三相電流諧波含量明顯降低,分別為3.1%,4.1%,3.7%,三相電流分別為144A、168A、148A,中性線電流為1A。
1、如何避免米勒效應(yīng)?
IGBT操作時所面臨的問題之一是米勒效應(yīng)的寄生電容。這種效果是明顯的在0到15V類型的門極驅(qū)動器(單電源驅(qū)動器)。門集-電極之間的耦合,在于IGBT關(guān)斷期間,高dV/dt瞬態(tài)可誘導(dǎo)寄生IGBT道通(門集電壓尖峰),這是潛在的危險。
當上半橋的IGBT打開操作,dVCE/dt電壓變化發(fā)生跨越下半橋的IGBT。電流會流過米勒的寄生電容,門極電阻和內(nèi)部門極驅(qū)動電阻。這將倒至門極電阻電壓的產(chǎn)生。如果這個電壓超過IGBT門極閾值的電壓,可能會導(dǎo)致寄生IGBT道通。
有兩種傳統(tǒng)解決方案。首先是添加門極和發(fā)射極之間的電容。第二個解決方法是使用負門極驅(qū)動。*個解決方案會造成效率損失。第二個解決方案所需的額外費用為負電源電壓。
解決方案是通過縮短門極-發(fā)射極的路徑,通過使用一個額外的晶體管在于門極-發(fā)射極之間。達到一定的閾值后,晶體管將短路門極-發(fā)射極地區(qū)。這種技術(shù)被稱為有源米勒鉗位,提供在我們的ACPL-3xxJ產(chǎn)品。你可以參考Avago應(yīng)用筆記AN5314
2、故障保護功能有哪些?都是集成在隔離驅(qū)動器里嗎?
3種故障保護功能都集成到Avago的高集成柵極驅(qū)動器ACPL-33xJ里-UVLO(以避免VCC2電平不足夠時開啟IGBT),DESAT(以保護IGBT過電流或短路),和米勒鉗位(以防止寄生米勒電容造成的IGBT誤觸發(fā))
3、在哪些應(yīng)用場合需要考慮米勒效應(yīng)的影響?
IGBT操作時所面臨的問題之一是米勒效應(yīng)的寄生電容。這種效果是明顯的在0到15V類型的門極驅(qū)動器(單電源驅(qū)動器)。門集-電極之間的耦合,在于IGBT關(guān)斷期間,高dV/dt瞬態(tài)可誘導(dǎo)寄生IGBT道通(門集電壓尖峰),這是潛在的危險。
當上半橋的IGBT打開操作,dVCE/dt電壓變化發(fā)生跨越下半橋的IGBT。電流會流過米勒的寄生電容,門極電阻和內(nèi)部門極驅(qū)動電阻。這將倒至門極電阻電壓的產(chǎn)生。如果這個電壓超過IGBT門極閾值的電壓,可能會導(dǎo)致寄生IGBT道通。
有兩種傳統(tǒng)解決方案。首先是添加門極和發(fā)射極之間的電容。第二個解決方法是使用負門極驅(qū)動。*個解決方案會造成效率損失。第二個解決方案所需的額外費用為負電源電壓。
解決方案是通過縮短門極-發(fā)射極的路徑,通過使用一個額外的晶體管在于門極-發(fā)射極之間。達到一定的閾值后,晶體管將短路門極-發(fā)射極地區(qū)。這種技術(shù)被稱為有源米勒鉗位,提供在我門的ACPL-3xxJ產(chǎn)品。
4、對于工作于600V直流母線的30~75A、1200VIGBT而言,ACPL-33x、ACPL-H342這5顆帶miller鉗位保護的柵極驅(qū)動光耦能否僅以單電源供電就能實現(xiàn)高可靠性驅(qū)動,相比于傳統(tǒng)的正負供電,可靠性是更高,還是有所不足?
AvagoACPL-332J,ACPL-333J以及ACPL-H342的門極驅(qū)動光耦可以輸出電流2.5A。這些產(chǎn)品適合驅(qū)動1200V,100A類型的IGBT。
1)當使用負電源,就不需要使用米勒箝位,但需花額外費用在負電源上。
2)如果只有單電源可使用,那么設(shè)計者可以使用內(nèi)部內(nèi)置的有源米勒箝位。
這兩種解決方法一樣可靠。米勒箝引腳在不使用時,需要連接到VEE。
5、欠壓,缺失飽和如何更好的被避免?
AVAGO門極驅(qū)動光耦帶有欠壓閉鎖(UVLO)保護功能。當IGBT故障時,門極驅(qū)動光耦供電的電壓可能會低于閾值。有了這個閉鎖保護功能可以確保IGBT繼續(xù)在低電阻狀態(tài)。
智能門極驅(qū)動光耦,HCPL-316J和ACPL-33xJ,附帶DESAT檢測功能。當DESAT引腳上的電壓超過約7V的內(nèi)部參考電壓,而IGBT仍然在運行中,后約5μs,F(xiàn)ault引腳改成邏輯低狀態(tài),以通知MCU/DSP。
在同一時間,那1X小粒晶體管會導(dǎo)通,把IGBT的柵極電平通過RG電阻來放電。由于這種晶體管比實際關(guān)斷晶體管更小約50倍,IGBT柵極電壓將被逐步放電導(dǎo)致所謂的軟關(guān)機。
6、光伏逆變器是安裝在電廠,環(huán)境溫度相當惡劣,光耦的工作環(huán)境溫度范圍?
工作環(huán)境溫度范圍可達-40°C至105°C。在工業(yè)應(yīng)用情況下是足夠的。如果客戶需要更高的工作溫度,R2 Coupler光耦可以運作在擴展溫度達到125°C。
7、光耦絕緣耐壓多高?
門極驅(qū)動光耦有不同的封裝。每個封裝都有其自身的特點-如不同的爬電距離和間隙,以配合不同的應(yīng)用。不同的爬電距離和間隙對應(yīng)于不同的工作絕緣電壓,Viorm。大Viorm從566V至2262V之間。
8、光耦柵極驅(qū)動器的輸出電流是多少?
根據(jù)選擇的器件型號,Avago的光耦門極驅(qū)動器大輸出電流可以達到0.4A,0.6A,1.0A,1.5A,2.5A,3.0A,4.0A以及5.0A。
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