Применение в электроэнергетике источников питания серии Westcor от компании Vicor

Компания Vicor существует на мировом рынке электроники с 1981 г. С каждым годом требования к источникам питания всё более и более увеличиваются. Низкое потребление мощности, компактность, соответствие стандартам безопасности, – и это далеко не весь перечень требований к современным импульсным источникам питания. Сегодняшний украинский рынок нуждается в энергосберегающих, высоконадёжных источниках питания, способных отвечать разработкам любых уровней сложности и любых уровней мощности. Преобразователи постоянного и переменного тока от компании Vicor способны удовлетворять вышеперечисленным требованиям. Для применения в такой специфической, но в то же время популярной области – электроэнергетике – компания Vicor разработала AC/DC-источники питания серии Westcor. Данная серия включает в себя сконфигурированные источники питания, мощность которых может составлять до 600 Вт. Среди преимуществ AC/DC Westcor следует выделить возможность работы в параллель, использование в устройствах с низким уровнем шума, наличие встроенного вентилятора, а также лёгкость извлечения или демонтажа. Примеры источников питания из модулей Westcor приведены в таблице 1.

В этой статье мы остановимся на двух наиболее применяемых типах ИП: AC/DC PFC Front End (рис. 1) и MegaPAC (рис. 2). 

Их технические параметры приведены в таблице 2.

PFC Front End

Блок-схема PFC-модуля показана на рис. 3. 

PFC Front End состоит из автономного однофазного блока – корректора коэффициента мощности, внешнего интерфейса, фильтра электромагнитных помех, охлаждающего вентилятора, пользовательского интерфейса и вспомогательной схемы.

Входное напряжение сети переменного тока подаётся через соответствующий разъём на фильтр электромагнитных помех, соответствующий классу А стандарта EN55022.

После включения входной ток ограничивается термистором с положительным температурным коэффициентом. После выпрямления входное напряжение пропускается через повышающий преобразователь, который сохраняет входной ток синусоидальным, синхронизированным с входным напряжением. Далее ток поступает на конденсаторы и высоковольтную схему.

При начальном включении PFC Front End выходной управляющий канал отключен для ограничения скачка тока. Обратноходовой низковольтный преобразователь обеспечивает пониженным постоянным напряжением вспомогательную схему и вентилятор.

Вспомогательное напряжение VCC поступает через 2 с после включения питания. Как только напряжение на высоковольтной шине достигнет допустимого диапазона – линия AC Power Ok включается в состояние лог. 1, индицируя, что выходное питание находится в норме, и подключает выход. Вспомогательный выход 5 В DC обеспечивает ток до 0,3 А.

Опторазвязанный выход Enable/Disable управляет преобразователями, которые используются совместно с устройством. Если вывод Enable/Disable имеет низкий уровень напряжения, то срабатывает оптрон и отключает соответствующий выход модуля. Номинальная измеренная задержка при «отпускании» вывода Enable/Disable составляет 5…10 мс. Общая функция ShutDown управляет всеми выводами одновременно и работает аналогично.

MegaPAC

Рассмотрим принцип работы этого устройства на примере источников питания AC/DC в размере Mini.

Шасси Mini MegaPAC (рис. 4) состоит из автономного однофазного АС-модуля, фильтра электромагнитных помех, охлаждающего вентилятора, пользовательского интерфейса и вспомогательных схем. 

Входной ток подаётся на входную колодку. EMI-фильтр, через который проходит этот ток, отвечает стандарту EN55022 (классы А и В). При включении пусковой ток ограничивается терморезистором с отрицательным температурным коэффициентом. Выпрямитель построен по мостовой схеме. Эта конструкция работает от 230 В переменного тока как мостовой выпрямитель или вручную переводится в режим удвоения напряжения для сети 115 В, поставляя нерегулируемые 300 В DC-плате высокого напряжения. Она осуществляет питание преобразователей Converter PAC, которые обеспечивают необходимые низкие напряжения. Преобразование напряжения осуществляется DC/DC-конвертерами, выполненными по технологии переключения при нулевом токе (ZCS). Эта запатентованная технология имеет много уникальных свойств:

• малые потери при переключении;
• высокая частота преобразования определяет малые размеры трансформаторов и конденсаторов;
• превосходная линейность и регулирование нагрузки;
• широкий диапазон регулирования выходов;
• низкое излучение помех;
• высокая эффективность.

При начальном включении выходы Mini MegaPAC отключены до тех пор, пока пусковой ток не войдёт в установленный диапазон. Обратноходовой преобразователь с ШИМ преобразует высокое постоянное напряжение шины в регулируемое низковольтное напряжение для питания вспомогательных схем и вентилятора охлаждения DC. При напряжении питания 115 В напряжение на вспомогательную схему подаётся с задержкой около 2 с, а при 230 В питания – через 500 мс. Как только напряжение на высоковольтной шине достигает допустимого диапазона, линия AC Power Ok включается в состояние лог. 1, индицируя, что выходное питание находится в норме, и подключает выход с задержкой менее 50 мс.

Вспомогательное напряжение 5 В с током до 0,3 А может использоваться периферийными устройствами с разъёма J10-9.

Опторазвязанный выход Enable/Disable управляет преобразователями Converter PAC. Если вывод Enable/Disable имеет низкий уровень напряжения, то срабатывает оптрон и отключает соответствующий выход модуля. Номинальная измеренная задержка при «отпускании» вывода Enable/Disable составляет 5…10 мс. Общая функция ShutDown управляет всеми выводами одновременно и работает аналогично.

Обнаружение потерь входной мощности занимает ограниченный период времени, после этого сигнал «ОК» переменного питания изменяется из лог. 1 в лог. 0. Этот сигнал можно использовать в течение 1,2 с после первоначального запуска. Одним из применений данного сигнала может быть обнаружение потенциальных потерь мощности. Минимальное время предупреждения составляет 3 мс. После потери мощности на входе при падении напряжения на шине ниже операционного порога выводы блокируются.

Области применения источников питания серии Westcor

Одним из применений источников питания PFC Front End и MegaPAC Vicor являются системы проверки трубопроводов. В системах дистанционного управления трубопроводами обеспечивается проверка на коррозию и выявление других потенциальных угроз без прерывания работы трубопровода. MegaPAC отвечает требованиям по питанию для освещения, ультразвука, рентгеновского излучения и других систем. PFC Front End используется для фильтрации электромагнитных помех и борьбы с переходными процессами, которые являются неизбежными при использовании длинных кабелей высокой мощности.

Среди других применений источников питания Westcor в электроэнергетике можно выделить следующие:

• контроль переработки нефти;
• тракторы и экскаваторы;
• устройства добычи нефти в море;
• микротоннельные машины.

Параметры AC/DC-преобразователей серии Westcor подбираются на сайте компании Vicor http://vspoc.vicorpower.com/vspoc/ с помощью программы, которая называется Westcor Power System Configurator.

© СТА-ПРЕСС