โมดูลพลังงานคืออะไร?

โมดูลพลังงานหรือโมดูลโซลิดสเตตคืออะไร?

บทนำ:

โดยทั่วไปแล้วโมดูลพลังงานหมายถึงอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยส่วนประกอบพลังงานเป็นส่วนใหญ่(เช่นSCR, TRIAC, มอสเฟต, IGBT) โมดูลพลังงานหมายถึงโมดูลโซลิดสเตตที่พูดอย่างแคบเพื่อแยกความแตกต่างกับโซลิดสเตตรีเลย์. หน้าที่หลักของโซลิดสเตตรีเลย์เป็นสวิตช์อิเล็กทรอนิกส์และโมดูลโซลิดสเตตใช้เพื่อปรับกำลังโหลดและการควบคุมแรงดันไฟฟ้า.
จากบทความนี้คุณจะได้เรียนรู้ว่าโมดูลพลังงานคืออะไร? โครงสร้างของโมดูลพลังงานคืออะไร? โมดูลพลังงานประเภทใด โมดูลพลังงานทำงานอย่างไร จะเลือกโมดูลพลังงานได้อย่างไร?

คุณสามารถนำทางไปยังบทต่างๆที่คุณสนใจผ่านไดเรคทอรีด้านล่างและนาวิเกเตอร์ด่วนทางด้านขวาของเบราว์เซอร์

สารบัญ

1. โมดูลพลังงานคืออะไร

2. วิธีการใช้งานโมดูลพลังงาน

3. วิธีการเลือกโมดูลพลังงาน

1. โมดูลพลังงานคืออะไร

โมดูลพลังงาน (PM) เรียกอีกอย่างว่าโมดูลพลังงานอิเล็กทรอนิกส์หรือโมดูลพลังงานโซลิดสเตตซึ่งเป็นโมดูลที่ห่อหุ้มส่วนประกอบไฟฟ้ากำลังรวมกันเป็นโครงสร้างสถานะของแข็งตามหน้าที่บางอย่าง ผ่านวงจรรวมภายใน(IC)โมดูลพลังงานสามารถส่งออกพลังงานและปรับพลังงานของการโหลด. ตามฟังก์ชั่นหลักเราแบ่งโมดูลโซลิดสเตตเป็นโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตและโมดูลแก้ไขสถานะของแข็ง

1.1 โมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตต

โมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตต (เรียกอีกอย่างว่าโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตโมดูลควบคุมแรงดันโซลิดสเตตโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตทโมดูลและโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตต) ไฟฟ้ากระแสสลับภาระ โดยทั่วไปโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตทจะรวมหม้อแปลงซิงโครนัสซึ่งเป็นวงจรจ่ายไฟการเปลี่ยนเฟสวงจร, วงจรตรวจจับและสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับโหลดเพื่อควบคุมมัน โมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่าง ๆ เช่นการวิจัยทางวิทยาศาสตร์การทดลองการตรวจสอบฉนวนกันความร้อนเริ่มต้นอ่อน

โซลิดสเตตโมดูลเปลี่ยนกะ (หรือโซลิดสเตตเปลี่ยนเฟสโมดูล) เป็นประเภทของโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้า แต่มันสามารถส่งออกสัญญาณขยับเฟสและไม่สามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับโหลด โดยทั่วไปจะต้องมีชุดของโซลิดสเตตรีเลย์ (หรือวงจรไฟฟ้าไทริสเตอร์) และหม้อแปลงไฟฟ้าแบบซิงโครนัสเพื่อให้ได้ฟังก์ชั่นควบคุมแรงดันไฟฟ้า

ตามขั้นตอนโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตสามารถแบ่งออกเป็น: โมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตทเฟสเดียวโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตสามเฟส

ตามการปิดของลูปโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตสามารถแบ่งออกเป็นประเภทลูปปิดและประเภทโอเพ่นลูป (ประเภท unclosed-loop)

ตามชิ้นส่วนกระแสที่แข็งแกร่งและชิ้นส่วนที่อ่อนแอในปัจจุบันนั้นถูกแยกออกโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตสามารถแบ่งออกเป็นแบบแยกอย่างเต็มรูปแบบและแยกแบบไม่เต็มรูปแบบ

ตามจำนวนของโหลดที่ควบคุม (แชนเนล) โมดูลโซลิดสเตตเปลี่ยนกะสามารถแบ่งออกเป็น: โซลิดสเตทโมดูลเปลี่ยนเฟสโซลิดสเตตเดียว (หรือเฟสเดียวโซลิดสเตทเฟสเปลี่ยนกะโมดูล) โมดูล phase-shift state, โซลิดสเตต phase-shift module สามช่อง (หรือสาม phase solid-state phase-shift module)

ตามอุปกรณ์ส่งออกพลังงานภายนอกโมดูลโซลิดสเตตเปลี่ยนกะสถานะสามารถแบ่งออกเป็น: โซลิดสเตทรีเลย์ชนิดเปลี่ยนเฟสเฟสและโซลิดสเตตภายนอก

1.2 โมดูลแก้ไขสถานะของแข็ง

โมดูลการแก้ไขสถานะโซลิดสเตต (หรือโมดูลการเรียงกระแสแบบโซลิดสเตต) ใช้ส่วนประกอบพลังงาน (เช่นไดโอดพลังงาน, ไทริสเตอร์พลังงาน, สะพานเรียงกระแส) เพื่อแก้ไขกระแสไฟฟ้ากระแสสลับ (AC) ไปเป็นกระแสตรง Pulsating บวกและลบ) จะไม่เปลี่ยนแปลง แต่ขนาดจะเปลี่ยนแปลงตามเวลา นอกจากนี้โซลิดสเตตไดโอดและวงจรเรียงกระแสซิลิคอนเป็นอุปกรณ์ที่ไม่สามารถควบคุมได้และเซมิคอนดักเตอร์ควบคุมวงจรเรียงกระแสและไทริสเตอร์ทิศทางเดียวเป็นอุปกรณ์ที่สามารถควบคุมได้ โมดูลการแก้ไขสถานะโซลิดสเตตถูกใช้อย่างกว้างขวางในหลาย ๆ ด้านเช่นDC แหล่งจ่ายไฟ  ของเครื่องมือ, อินพุตแหล่งจ่ายไฟแก้ไขของอินเวอร์เตอร์ PWM, แหล่งจ่ายไฟกระตุ้นของ DC มอเตอร์, ระบบแก้ไขอินพุตอินพุตของแหล่งจ่ายไฟสลับ, เริ่มต้นอ่อนตัวเก็บประจุระบบการเรียกเก็บเงินชาร์จ, ไดรฟ์ไฟฟ้าและปัจจุบันเสริม, เครื่องเชื่อมอินเวอร์เตอร์, ระบบชาร์จไฟ DC

ตามเฟสรีเลย์สถานะของแข็งสามารถแบ่งออกเป็น: เฟสเดียวรีเลย์สถานะของแข็งปรับเฟสสามเฟสรีเลย์สถานะของแข็งสามเฟส

ตามเฟสนั้นวงจรเรียงกระแสบริดจ์แบบ solid-state สามารถแบ่งออกเป็น: วงจรเรียงกระแสบริดจ์สถานะของแข็งเฟสเดียว, วงจรเรียงกระแสบริดจ์สถานะของแข็งสามเฟส

ตามปริมาณของ rectifier ซิลิคอน (หรือไดโอด) โมดูล solid-state rectifier สามารถแบ่งออกเป็น: โมดูล rectifier ครึ่งคลื่นโมดูล rectifier เต็มคลื่น (โมดูล rectifier สะพานครึ่ง) และโมดูล rectifier สะพานเต็ม โมดูลตัวเรียงกระแสครึ่งคลื่นมีซิลิกอนไดโอดตัวเดียว (หรือไดโอด), โมดูลตัวเรียงคลื่นแบบเต็มคลื่น (โมดูลตัวเรียงครึ่งฮาร์ทบริดจ์) มีซิลิคอนสองตัวเรียงกระแส (หรือไดโอด) และโมดูลเรียงกระแสเต็มสะพาน หรือไดโอด) โมดูลตัวเรียงกระแสคลื่นเต็มรูปแบบมีฟังก์ชั่นที่คล้ายกันกับโมดูลตัวเรียงกระแสเต็มสะพาน แต่ค่าใช้จ่ายของประเภทสะพานเต็มรูปแบบจะสูงกว่าประเภทคลื่นเต็มรูปแบบและความต้องการในหม้อแปลงไฟฟ้าต่ำกว่าชนิดคลื่นเต็มรูปแบบ .

ตามชิ้นส่วนที่แข็งแกร่งในปัจจุบันและชิ้นส่วนที่อ่อนแอในปัจจุบันจะถูกแยกออกโมดูลโซลิดสเตตของโซลิดสเตตสามารถแบ่งออกเป็นส่วนที่แยกได้อย่างสมบูรณ์และไม่แยกได้อย่างเต็มที่

ตามองค์ประกอบของไดโอดและไทริสเตอร์โมดูลโซลิดสเตทริงเกอร์สามารถแบ่งออกเป็นโมดูล rectifier ที่ไม่มีการควบคุมโมดูล rectifier ที่ควบคุมอย่างเต็มที่และโมดูล rectifier ควบคุมครึ่ง ส่วนประกอบเอาต์พุตของโมดูล rectifier ที่ไม่สามารถควบคุมได้นั้นประกอบด้วยไดโอด rectifier อย่างสมบูรณ์ ส่วนประกอบเอาต์พุตของโมดูล rectifier ที่ควบคุมได้อย่างสมบูรณ์ประกอบด้วยไทริสเตอร์ ส่วนประกอบเอาต์พุตของการแก้ไขแบบครึ่งควบคุมประกอบด้วยไดโอดและไทริสเตอร์

2. วิธีการใช้งานโมดูลพลังงาน

2.1 หลักการทำงานของโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตต

ใช้ซีรี่ส์ MGR-DTของเราโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าเฟสเดียวเป็นตัวอย่าง ซีรี่ส์ MGR-DT ประกอบด้วยหม้อแปลงไฟฟ้าแบบซิงโครนัสวงจรตรวจจับเฟสวงจรทริกเกอร์กะระยะและวงจรเอาท์พุตไทริสเตอร์ MGR-DT ยอมรับสองโหมดควบคุม (การควบคุมอัตโนมัติและการควบคุมด้วยตนเอง) และสี่สัญญาณควบคุม (0-5VDC, 0-10VDC, 1-5VDC, 4-20mA) โหมดอัตโนมัตินั่นคือสัญญาณควบคุมนำไปใช้กับตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบโซลิดสเตตถูกสร้างขึ้นโดย PLC หรือระบบคอมพิวเตอร์ โหมดควบคุมด้วยตนเองนั่นคือสัญญาณควบคุม 0-5VDC ถูกสร้างขึ้นโดยการควบคุมโพเทนชิออมิเตอร์ด้วยตนเอง ภายใต้แหล่งจ่ายไฟภายใน 5VDC

การเดินสายของ MGR-DT ซีรี่ส์:
พอร์ต 1 และ 2 เป็นพอร์ตจ่ายไฟของโมดูลตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าแบบโซลิดสเตต โหลดและผู้จำหน่ายพลังงานสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับพอร์ตเอาต์พุตของโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้า เพราะแรงดันและกระแสของโหลดที่เหนี่ยวนำจะไม่ถูกซิงโครไนซ์และจะถูกเรียกเก็บเงินและคายประจุในระหว่างกระบวนการเปิดและปิดเราจะใช้โหลดตัวต้านทานแบบบริสุทธิ์ เพื่ออธิบายกระบวนการทำงานตามค่าเริ่มต้น

พอร์ต 3 และ 4 เชื่อมต่อกับหม้อแปลงซิงโครนัสในตัวของโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตต บทบาทของหม้อแปลงไฟฟ้าแบบซิงโครนัสคือเพื่อให้ไทริสเตอร์ในโมดูลมีสัญญาณซิงโครไนซ์กับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับของแหล่งจ่ายไฟเพื่อให้แน่ใจว่าแรงดันโหลดสามารถปรับได้อย่างถูกต้องโดยไม่ทำให้เกิดความล่าช้า CON1 และ CON2 เป็นพอร์ตอินพุตสำหรับสัญญาณควบคุมอัตโนมัติ + 5V เป็นพลังงานที่สร้างขึ้นภายในโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตซึ่งใช้ในการจ่ายโพเทนชิออมิเตอร์และเชื่อมต่อกับโพเทนชิออมิเตอร์ที่มีศักยภาพสูง COM เป็นเทอร์มินัลทั่วไปและพอร์ต COM จะต่อสายดินหากเลือกโหมดควบคุมอัตโนมัติและจะเชื่อมต่อกับโพเทนชิออมิเตอร์ที่มีศักยภาพต่ำหากเลือกโหมดควบคุมด้วยตนเอง

กระบวนการทำงานของซีรีย์ MGR-DT:
ก่อนที่จะอธิบายหลักการทำงานของโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าเราจำเป็นต้องรู้ว่าแรงดันไฟฟ้าของกระแสสลับ (AC) สลับเป็นระยะจาก 0 ถึงจุดสูงสุด และไม่ใช่แรงดันไฟฟ้าทันทีที่ทำงานกับโหลด แต่แรงดันไฟฟ้า AC ที่มีประสิทธิภาพซึ่งเทียบเท่ากับแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ โดยการเปลี่ยนเวลาที่แรงดันไฟฟ้า AC ทำงานเป็นรอบก็เป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนค่าแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพ โดยปกติเราจะใช้ไทริสเตอร์สำหรับควบคุมแรงดันไฟฟ้าเพราะเป็นส่วนประกอบที่สามารถควบคุมได้และความสามารถในการนำความร้อนสามารถปรับได้โดยการปรับสัญญาณที่ใช้กับขั้วไฟฟ้าควบคุม (เกต) ความสามารถนี้สามารถแสดงได้ด้วยมุมการนำไฟฟ้าαบนกราฟแรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ นอกจากนี้ยังมีปริมาณที่สอดคล้องกับαเรียกว่ามุมควบคุมθ

เราเลือก CON0-5VDC เป็นสัญญาณควบคุมและแรงดันไฟฟ้าควบคุมเพิ่มขึ้นจาก 0 ถึง 5VDC เนื่องจากแรงดันเริ่มต้น (แรงดันไก) ของไทริสเตอร์ทิศทางเดียว (SCR) คือ 0.8VDC หากแรงดันไฟฟ้าน้อยกว่า 0.8VDC ไทริสเตอร์จะถูกปิดนั่นคือโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้าโซลิดสเตตไม่ทำงาน เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึง 0.8VDC แม้ว่าทรานซิสเตอร์จะเริ่มทำงานมุมการนำไฟฟ้าαของมันคือ 180 °ดังนั้นโมดูลตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้าจะไม่ส่งกระแสไฟออกในขณะนี้ เมื่อปรับแรงดันไฟฟ้าจาก 0.8 เป็น 5VDC มุมการนำไฟฟ้าαจะถูกปรับอย่างราบรื่นจาก 180 °ถึง 0 ° ในเวลานี้ค่าประสิทธิผลของแรงดันเอาต์พุตจะถูกปรับจาก 0 เป็นค่าสูงสุดของกริดพลังงาน แต่แรงดันไฟฟ้าอิ่มตัวของไทริสเตอร์คือ 4.6VDC ดังนั้นหากแรงดันไฟฟ้าถึง 4.6VDC

2.2 หลักการทำงานของโมดูลแก้ไขสถานะของโซลิดสเตต

ใช้ซีรี่ส์ MHFเฟสเดียวอย่างเต็มที่ควบคุมโมดูล rectifier เป็นตัวอย่าง โมดูลชุดเรียงกระแส MHF ประกอบด้วยไทริสเตอร์ทิศทางเดียว 4 ตัว (SCR), VT1, VT2, VT3, VT4 และ VT1 และ VT4 ประกอบด้วยแขนสะพานหนึ่งคู่และ VT2 และ VT3 เป็นแขนสะพานอีกคู่หนึ่ง แขนสะพานสองคู่ก่อให้เกิดสะพานเรียงเต็ม เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของ U อยู่ในครึ่งวงจรบวกทิศทางปัจจุบันคือ VT1-R-VT4; เมื่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าของ U อยู่ในครึ่งวัฏจักรลบทิศทางปัจจุบันจะเป็น VT2-R-VT3

นอกเหนือจากฟังก์ชั่นการแก้ไขเราสามารถใช้สัญญาณควบคุมกับเสาควบคุม (เกต) ของไทริสเตอร์ทิศทางเดียว โดยการปรับมุมการนำαของไทริสเตอร์รูปคลื่นและค่าแรงดันเอาท์พุทสามารถเปลี่ยนแปลงได้ซึ่งคล้ายกับกระบวนการเปลี่ยนเฟสของโมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้า

3. วิธีการเลือกโมดูลพลังงาน

3.1 Voltage Regulator

3.1.1
ชนิดมิเตอร์โพเทนทิโอมิเตอร์แบบเฟสเดียว : MGR-R ซีรี่ส์
โพเทนชิโอมิเตอร์แบบอุตสาหกรรม: MGR-HVR ซีรี่ส์
สัญญาณอะนาล็อก / แรงดันไฟฟ้าต่อเนื่อง: MGR-1VD ซีรี่ส์
สัญญาณดิจิตอล / พัลส์แรงดันไฟฟ้าประเภท: MGR_DV ซีรี่ส์
ประเภทหม้อแปลงภายนอก: ซีรีย์ MGR-EUV

3.1.2
ฟังก์ชั่นพื้นฐานสามเฟส : ซีรีย์ MGR-SCR3_LA
หลายฟังก์ชั่น: ซีรีย์ MGR-SCR_LAH

3.2 โมดูลควบคุมแรงดันไฟฟ้า

3.2.1 Single
-Closed Loop Feedback: MGR-DT ซีรี่ส์
การแยกอย่างเต็มรูปแบบ: MGR-DTYF ซีรี่ส์

3.2.2
การแยกสามเฟสแบบเต็ม: ซีรีย์ MGR-STY

3.3 โมดูลการเปลี่ยนเฟส

3.3.1 สำหรับโซลิดสเตตรีเลย์
เฟสเดียว: ซีรีย์ SSR-JK
สามเฟส: ซีรีย์ SSR-3JK

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

3.4 รีเลย์โซลิดสเตตของโซลิดสเตต

เฟสเดียว: ซีรีย์ MGR-ZK
สามเฟส: ซีรีย์ MGR-3ZK

3.5 Solid State Bridge Rectifier

เฟสเดียว: KBPC, QL ซีรีส์
สามเฟส: SQL series

3.6 โมดูลตัวเรียงกระแสโซลิดสเตต

3.6.1 เครื่องเชื่อมโมดูล Rectifier
MT, MF, MD ซีรีย์: MT, MF, MD

3.6.2 โซลิดสเตไทริสเตอร์ / ไดโอดโมดูลเรียงกระแส
โซลิดสเตไทริสเตอร์โมดูลเรียงกระแส: MTC, MTA, MTK, MTX ซีรีส์
โซลิดสเตตไดโอดโมดูลเรียงกระแส: MDC, MDA, MDK, MDX ซีรีส์
Solid State Hybrid Rectifier Module: ซีรีย์ MFC, MFA, MFK, MFX

3.6.3 แยกเต็มเฟสเดียววงจรเรียงกระแสสะพานควบคุมโมดูล
MGR-DQZ ซีรีส์: MGR-DQZ

3.6.4 โมดูลตัวเรียงกระแสสะพานเฟสเดียว / สามเฟสเฟส
เดียว: ซีรี่ส์ MDQ
สามเฟส: ชุด MDS

3.6.5 โมดูลควบคุมวงจรเรียงกระแสแบบบริดจ์ควบคุม
แบบเฟสเดียว: MFQ, MTF, MHF ซีรี่ส์
สามเฟส: MTQ, MFS, ซีรีส์