Что такое твердотельные модули?

вступление:

Вообще говоря, силовой модуль относится к устройству, состоящему в основном из силовых компонентов (таких как SCR, СИМИСТОР, MOSFET, IGBT). Узко говоря, силовые модули относятся к твердотельным модулям, чтобы отличать их от твердотельных реле. Основной функцией твердотельного реле является электронный переключатель, а твердотельный модуль используется для регулировки мощности нагрузки и регулирования напряжения. Из этой статьи вы узнаете, что такое силовые модули? Что такое силовой модуль? Какова структура силового модуля? Каковы типы силового модуля? Как работают электронные силовые модули? Как выбрать модуль питания?

Вы можете быстро перейти к интересующим вас главам через Каталог ниже и Быстрый навигатор в правой части браузера.

содержание

§1. Что такое Силовой модуль

В этой главе вы узнаете, что такое твердотельные модули.

Модуль питания (PM) также называют электронным силовым модулем или твердотельным силовым модулем, который представляет собой модуль, который инкапсулирует комбинацию силовых электронных компонентов в твердотельную структуру в соответствии с определенным функционалом. Через внутреннюю интегральную схему (IC) модуль питания может выводить мощность и регулировать мощность нагрузки. В соответствии с основными функциями мы делим твердотельные модули на твердотельные модули регулирования напряжения и твердотельные модули выпрямления.

1.1 Твердотельный Модуль Регулирования Напряжения

Твердотельный модуль регулирования напряжения (также известный как твердотельный модуль регулирования напряжения питания, твердотельный модуль регулирования мощности, твердотельный модуль регулирования напряжения и твердотельный модуль регулятора напряжения питания) используются для регулировки напряжения или мощности нагрузки переменного тока. Как правило, твердотельный модуль регулирования напряжения объединяет синхронный трансформатор, схему выходной мощности, схему сдвига фазы, схему обнаружения и может быть напрямую подключен к нагрузке для управления ею. Твердотельные модули регулятора напряжения широко используются в различных областях, таких как научные исследования, эксперименты, обнаружение, теплоизоляция, плавный пуск.

Твердотельный модуль сдвига фазы (или твердотельный модуль сдвига фазы) представляет собой тип модуля регулирования напряжения, но он может выдавать только сигнал сдвига фазы и не может быть напрямую подключен к нагрузке. Как правило, для выполнения функции регулирования напряжения требуется набор твердотельных реле (или силовых тиристорных цепей) и синхронный трансформатор.

В зависимости от фазы твердотельный модуль регулирования напряжения можно разделить на: однофазные твердотельные модули регулятора напряжения, трехфазные твердотельные модули регулятора напряжения.

В зависимости от того, замкнут ли контур, твердотельный модуль регулирования напряжения можно разделить на тип замкнутого контура и тип разомкнутого контура (тип незамкнутого контура).

В зависимости от того, изолированы ли части с сильным током и части со слабым током, твердотельный модуль регулирования напряжения можно разделить на тип полной изоляции и тип неполной изоляции.

В соответствии с количеством управляемых нагрузок (каналов) твердотельный модуль фазового сдвига можно разделить на: одноканальный твердотельный модуль фазового сдвига (или однофазный твердотельный модуль фазового сдвига), двухканальный твердотельный модуль фазового сдвига, трехканальный твердотельный модуль фазового сдвига.модуль фазового сдвига состояния (или трехфазный твердотельный модуль фазового сдвига).

В соответствии с устройством вывода внешней мощности твердотельный модуль фазового сдвига можно разделить на: внешние твердотельные модули фазового сдвига типа реле и модули фазового сдвига типа внешних тиристорных силовых цепей.

1.2 Твердотельный Модуль Ректификации

Твердотельный выпрямительный модуль (или твердотельный выпрямительный модуль) использует силовые компоненты (такие как силовые диоды, силовые тиристоры, выпрямительные мосты) для выпрямления переменного тока (переменного тока) в Пульсирующий Постоянный ток (Пульсирующий постоянный ток) или Выпрямленный Переменный ток, направление которого (положительное и отрицательное) не меняется, но величина меняется со временем. Кроме того, твердотельные диоды и Выпрямительный кремний являются неуправляемыми устройствами, а полупроводниковый управляющий выпрямитель и Однонаправленный тиристор являются управляемыми устройствами. Твердотельные выпрямительные модули широко используются в различных областях, таких как источник питания постоянного тока приборов, входной выпрямленный источник питания ШИМ-инвертора, источник питания возбуждения двигателя постоянного тока, система входного выпрямления импульсного источника питания, система зарядки конденсаторов плавного пуска, электропривод и вспомогательный ток, инверторный сварочный аппарат, система зарядки постоянного тока.

В зависимости от фазы твердотельные выпрямительные реле можно разделить на: однофазные твердотельные выпрямительные реле, трехфазные твердотельные выпрямительные реле.

В зависимости от фазы твердотельные мостовые выпрямители можно разделить на: однофазные твердотельные мостовые выпрямители, трехфазные твердотельные мостовые выпрямители.

В зависимости от количества выпрямительного кремния (или диода) твердотельные выпрямительные модули можно разделить на: полуволновые выпрямительные модули, полноволновые выпрямительные модули (полумостовые выпрямительные модули) и полномостовые выпрямительные модули. Модуль полуволнового выпрямителя имеет только один выпрямительный кремний (или диод), модуль полуволнового выпрямителя (полумостовой выпрямительный модуль) имеет два выпрямительных кремния (или диода), а модуль полномостового выпрямителя имеет четыре выпрямительных кремния (или диода). Двухполупериодные выпрямительные модули выполняют ту же функцию, что и полномостовые выпрямительные модули, но стоимость полномостового типа выше, чем у двухполупериодного типа, а требования к трансформатору ниже, чем у двухполупериодного типа.

В зависимости от того, изолированы ли части с сильным током и части со слабым током, твердотельные выпрямительные модули можно разделить на полностью изолированные и не полностью изолированные.

В соответствии с составом диодов и тиристоров твердотельные выпрямительные модули можно разделить на неуправляемые выпрямительные модули, полностью управляемые выпрямительные модули и полууправляемые выпрямительные модули. Выходные компоненты модуля неуправляемого выпрямителя полностью состоят из выпрямительных диодов. Выходные компоненты полностью управляемого выпрямительного модуля состоят из тиристоров. Выходные компоненты полууправляемого выпрямления состоят из диода и тиристора.

§2. Как работает силовой модуль

В этой главе вы узнаете, как работают электронные силовые модули.

2.1 Принцип работы твердотельного модуля регулирования напряжения

Возьмем в качестве примера наш однофазный модуль регулирования напряжения серии MGR-DT. Серия MGR-DT состоит из синхронного трансформатора, схемы определения фазы, схемы запуска сдвига фазы и выходной схемы тиристора. MGR-DT принимает два режима управления (автоматическое управление и ручное управление) и четыре управляющих сигнала (0-5 В постоянного тока, 0-10 В постоянного тока, 1-5 В постоянного тока, 4-20 мА). Автоматический режим, то есть управляющий сигнал, подаваемый на твердотельный регулятор напряжения, генерируется ПЛК или компьютерной системой. Режим ручного управления, то есть управляющий сигнал 0-5 В постоянного тока генерируется путем ручного управления потенциометром от внутреннего источника питания 5 В постоянного тока.

Электропроводка серии MGR-DT:
Порты 1 и 2 являются выходными портами питания твердотельного модуля регулятора напряжения. Нагрузка и источник питания могут быть напрямую подключены к выходному порту модуля регулятора напряжения. Поскольку напряжение и ток индуктивной нагрузки не синхронизированы и будут заряжаться и разряжаться во время процесса включения и выключения питания, мы будем использовать чистую резистивную нагрузку для описания рабочего процесса по умолчанию.

Порты 3 и 4 подключены к встроенному синхронному трансформатору модуля твердотельного регулятора напряжения. Роль синхронного трансформатора заключается в обеспечении тиристора в модуле сигналом, синхронизированным с переменным напряжением источника питания, чтобы гарантировать, что напряжение нагрузки можно точно регулировать, не вызывая задержек на выходе и ошибок напряжения. CON1 и CON2 являются входными портами для сигнала автоматического управления; + 5 В - это мощность, генерируемая внутри твердотельного модуля регулятора напряжения, который используется для питания потенциометра и подключен к стороне высокого потенциала потенциометра; COM - это общая клемма, а COM-порт будет заземлен, если выбран режим автоматического управления, и будет подключен к низкому потенциометру. потенциальная сторона потенциометра, если выбран режим ручного управления.

Рабочий процесс серии MGR-DT:
Прежде чем объяснить принцип работы модуля регулятора напряжения, нам нужно знать, что напряжение переменного тока (AC) периодически меняется от 0 до пика. И это не мгновенное напряжение, которое воздействует на нагрузку, а эффективное переменное напряжение, которое термодинамически эквивалентно постоянному напряжению. Изменяя время, в течение которого переменное напряжение работает в цикле, можно изменить его эффективное значение напряжения. Обычно мы используем тиристор для регулирования напряжения, поскольку он является управляемым компонентом, и его проводимость можно регулировать, регулируя сигнал, подаваемый на его управляющий электрод (затвор). Эта способность может быть представлена углом проводимости α на кривой переменного напряжения. Кроме того, существует величина, соответствующая α, называемая углом управления θ, их соотношение равно θ + α = π (180 °), поэтому, чем больше угол проводимости, тем меньше угол управления.

Мы выбираем CON0-5VDC в качестве управляющего сигнала, и управляющее напряжение повышается с 0 до 5 В постоянного тока. Поскольку пусковое напряжение (напряжение запуска) однонаправленных тиристоров (SCR) составляет 0,8 В постоянного тока, если напряжение меньше 0,8 В постоянного тока, тиристор отключается, то есть твердотельный модуль регулирования напряжения не работает. Когда напряжение достигает 0,8 В постоянного тока, хотя транзистор начинает работать, его угол проводимости α составляет 180°, поэтому модуль регулятора напряжения в это время не выдает никакой мощности. Когда напряжение регулируется от 0,8 до 5 В постоянного тока, угол α проводимости плавно регулируется от 180° до 0°. В это время эффективное значение выходного напряжения регулируется от 0 до максимального значения электросети. Но напряжение насыщения тиристора составляет 4,6 В постоянного тока, поэтому, если напряжение достигает 4,6 В постоянного тока, тиристор насыщается и выходное напряжение достигает максимального значения, в это время, независимо от того, насколько увеличено управляющее напряжение, выходное напряжение не изменится.

2.2 Принцип работы твердотельного модуля ректификации

Возьмем в качестве примера однофазный выпрямительный модуль с полным управлением серии MHF. Модуль выпрямителя серии MHF содержит 4 однонаправленных тиристора (SCR), VT1, VT2, VT3, VT4. И VT1 и VT4 составляют пару рычагов моста, а VT2 и VT3 составляют другую пару рычагов моста. Две пары плеч моста образуют полный мостовой выпрямитель. Когда входное напряжение U находится в положительном полупериоде, направление тока равно VT1-R-VT4; когда входное напряжение U находится в отрицательном полупериоде, направление тока равно VT2-R-VT3.

В дополнение к функции выпрямления мы можем подать управляющий сигнал на управляющий полюс (затвор) однонаправленного тиристора. Регулируя угол α проводимости тиристоров, можно изменять его форму выходного сигнала и значение выходного напряжения, что аналогично процессу сдвига фазы модуля регулирования напряжения.

§3. Как выбрать силовой модуль

3.1 Voltage Regulator

3.1.1 Single Phase
Standard Potentiometer Type: MGR-R series
Industrial Potentiometer Type: MGR-HVR series
Analog Signal/Continuous Voltage Type: MGR-1VD series
Digital Signal/Pulse Voltage Type: MGR_DV series
External Transformer Type: MGR-EUV series

3.1.2 Three Phase
Basic function: MGR-SCR3_LA series
Multiple function: MGR-SCR_LAH series

3.2 Voltage Regulator Module

3.2.1 Single Phase
Closed-loop Feedback: MGR-DT series
Full-isolation: MGR-DTYF series

3.2.2 Three Phase
Full-isolation: MGR-STY series

3.3 Phase-shift Module

3.3.1 For Solid State Relay
Single Phase: SSR-JK series
Three Phase: SSR-3JK series

3.3.2 For Power Thyristor Circuit
Single Channel/Single Phase: SCR-JKK, TRAIC-JKK series
Dual Channel: SCR-JKK^2 series
Three Channel/Three Phase: SX-JK series

3.4 Solid State Rectifier Relay

Single Phase: MGR-ZK series
Three Phase: MGR-3ZK series

3.5 Solid State Bridge Rectifier

Single Phase: KBPC, QL series
Three Phase: SQL series

3.6 Solid State Rectifier Module

3.6.1 Welding Machine Rectifier Module
MT, MF, MD series: MT, MF, MD

3.6.2 Solid State Thyristor/Diode Rectifier Module
Solid State Thyristor Rectifier Module: MTC, MTA, MTK, MTX series
Solid State Diode Rectifier Module: MDC, MDA, MDK, MDX series
Solid State Hybrid Rectifier Module: MFC, MFA, MFK, MFX series

3.6.3 Full Isolation Single Phase Fully-Controlled Bridge Rectifier Module
MGR-DQZ series: MGR-DQZ

3.6.4 Single Phase/Three Phase Bridge Rectifier Module
Single Phase: MDQ series
Three Phase: MDS series

3.6.5 Fully-controlled/Half-controlled Bridge Rectifier Module
Single Phase: MFQ, MTF, MHF series
Three Phase: MTQ, MFS, series