Kako optimizirati krivulje učinkovitosti pretvarača za proizvodne postrojenja s promjenjivim opterećenjem?

Uvod u proizvodnu dinamiku snage

Proizvodnja se odlikuje vrlo dinamičnim i fluktuirajućim električnim opterećenjima. Tijekom tipičnog 24-satnog ciklusa potrošnja energije raste i opada kako se pokreću proizvodne linije, CNC strojevi se kreću kroz rutinske rezanje, ciklus kompresora zraka i svjetlo objekta se prekida. Dizajniranje sustava izvan mreže ili rezervnog napajanja za takva promjenjiva okruženja zahtijeva više od toga da se osigura da sustav može nositi s maksimalnim mogućim opterećenjem.

Za postizanje optimalnih ekonomskih performansi i minimiziranje troškova električnih usluga ili goriva, integratori sustava moraju analizirati karakteristike učinkovitosti elektroenergetskih pretvarača snage. Učinkovitost pretvarača nije statična; dramatično se mijenja ovisno o aktivnom opterećenju. U slučaju da se pretvarač koristi izvan optimalne razine učinkovitosti, može se postići značajan gubitak energije.

U ovom članku prikazuje se tehnički podjel kurva učinkovitosti pretvarača i objašnjava kako dizajnirati i optimizirati više pretvarača za fluktuirajuća proizvodna okruženja.

Pitanje: Kako projektanti sustava mogu optimizirati krivulje učinkovitosti pretvarača u proizvodnim pogonima s vrlo promjenjivim opterećenjima?

Kako bi se optimizirale krivulje učinkovitosti pretvarača u proizvodnim pogonima s varijabilnim opterećenjem, inženjeri moraju provesti temeljno profiliranje električnog opterećenja, izbjegavati prevelike veličine jednog masivnog pretvarača, implementirati modulnu paralelnu arhitekturu pretvarača i implementirati dinami U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "sistem za upravljanje" znači sustav za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za upravljanje sustavom za Dizajniranje s visoko-izvodnim JYINS industrijskim pretvaračima osigurava maksimalnu učinkovitost u cijelom spektru opterećenja.

Anatomija krivulje učinkovitosti invertera

Da bismo optimizirali učinkovitost, prvo moramo razumjeti matematičke i fizičke gubitke koji definiraju rad pretvarača. "Predmetna vrijednost" (PV)

(izlazna napajnost AC / ulazna napajnost DC) 100%

U slučaju da se u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka primjenjuje samo na električnu energiju, to znači da se za te vrste vozila primjenjuje ograničenje na električnu energiju.

• Gubitci bez opterećenja (konstanci): To su gubici energije potrebni za održavanje napajanja pretvarača, uključujući napajanje upravljačke ploče, ventilatore za hlađenje i gubitke magnetnog jezgra (gvožđa) u transformatorima niske frekvencije. Ti gubitci su potpuno neovisni o opterećenju. U slučaju vrlo lakih opterećenja (npr. ispod 10% nominalnog kapaciteta), konstantni gubici dominiraju jednadžbom, što uzrokuje da se krivulja učinkovitosti smanji na iznimno nisku razinu (često ispod 50%).
• Gubitci provodnosti (I ^ 2 R): Dok struja (I) teče kroz unutarnje komponente pretvarača, kao što su PCB traga bakra, terminalni blokovi, induktorni filteri i otporni kanal unutar MOSFET-a, energija se rasipa kao toplota. Gubitci provodnosti proporcionalni su kvadratu struje opterećenja. U uvjetima velikog opterećenja (npr. iznad 90% kapaciteta), gubitak provodnosti eksponencijalno se povećava, što uzrokuje blago smanjenje krivulje učinkovitosti.
• "Postojanje" je stanje u kojem se električna energija u poluprovodniku ili u poluprovodniku ili u poluprovodniku ili u poluprovodniku ili u poluprovodniku ili u poluprovodniku ili u poluprovodniku ili u poluprovodniku ili u poluprovodniku ili u pol U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi da je to moguće. Ostaju relativno linearne u rasponu opterećenja.

Kada se ovi gubici prikažu na grafu koji prikazuje postotni opterećenje (os X) u odnosu na postotnu učinkovitost (os Y), pojavljuje se posebna krivulja. U slučaju tipičnog industrijskog pretvarača visoke kvalitete, vrhunac učinkovitosti (često dostiže 93% do 96%) dolazi u dobrom trenutku između 50% i 80% opterećenja. Pod 20% opterećenja, učinkovitost brzo opada zbog stalnih gubitaka. Ako je opterećenje iznad 90%, učinkovitost se blago smanjuje zbog povećanja gubitka provodljivosti.

Uobičajene zamke za mjerenje veličine u okruženjima s promjenjivim opterećenjem

Česta greška među integratorima sustava je veličina jednog masivnog pretvarača na temelju apsolutne tražnje za pokretanjem objekta.

Primjerice, ako radionica ima vrhunac pokretanja od 30 kW kada se uključi masivni ekstraktor prašine, ali provodi 90% radnog dana crtanje kontinuiranog zadnjeg opterećenja od samo 3 kW, projektant može instalirati jedan 40 kW pretvarač.

Dok ovaj 40 kW pretvarač lako može nositi 30 kW vrh, za većinu dana radi samo na:

(3 kW / 40 kW) 100% = 7,5% opterećenja.

Pri 7,5% opterećenja, učinkovitost pretvarača je izuzetno niska, vjerojatno oko 65% zbog visoke unutarnje potrošnje u praznom radu (koja bi mogla biti 200 W stalnog uzimanja). To znači da sustav troši ogromne količine energije tijekom dana, zahtijevajući veće solarne panele i ubrzavajući iscrpljivanje baterije. To se zove "neefektivnost prevelike veličine".

Inženjerske strategije za optimizaciju učinkovitosti

Kako bi se to riješilo, moderni industrijski dizajneri koriste nekoliko naprednih strategija na razini sustava:

• 1. za Profiliranje opterećenja visoke rezolucije

U slučaju da se ne može utvrditi da je proizvod za upotrebu u proizvodnji električne energije u skladu s člankom 6. stavkom 1. točkom (a) ovog članka, potrebno je utvrditi da je proizvod za upotrebu u proizvodnji električne energije u skladu s člankom 6. točkom (b) ovog članka. U slučaju da se primjenjuje metoda za izračun brzine, u slučaju da se primjenjuje metoda za izračun brzine, to se može učiniti na temelju podataka iz članka 4. stavka 2. U slučaju da je to moguće, potrebno je utvrditi datum početka obrade.

• 2. - Što? Modularno paralelno stabljenje pretvarača

Umesto jednog 40 kW pretvarača, profesionalni izbor je modularni sustav koji koristi četiri 10 kW JYINS paralelno sposobna pretvarača. U slučaju da je sustav u stanju da radi na prosječnom dnevnom opterećenju od 8 kW, sustav može raspoređivati opterećenje. Još važnije, može dinamički onemogućiti nepotrebne jedinice.

• 3. Slijedi sljedeće: U skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, za sve proizvode koji se upotrebljavaju u proizvodnji električne energije, za koje se primjenjuje sljedeći standard:

U inteligentnom modularnom sustavu povezanom putem brze paralelne komunikacije, upravljač sustava praćuje aktivnu potražnju za opterećenjem u stvarnom vremenu.

• Ako je to potrebno, u slučaju da je to potrebno, za svaki element koji je uključen u proizvodnju, mora se upotrijebiti jedan od sljedećih: Ova glavna jedinica je napunjena na 80% kapaciteta, stavljajući ga ravno u svoj vrhunac 94% učinkovitosti slatko mjesto.
• U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, za sve uređaje za upravljanje energijom u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, koji su proizvedeni u skladu s člankom 3. točkom (a) ovog članka, za koje se primjenjuje točka (a) ovog članka, za sve uređaje
• Kada se aktivira ekstraktor prašine i opterećenje raste na 28 kW, upravljač odmah budi tri invertera u stanju mirovanja (u roku od nekoliko milisekundi) kako bi podržao opterećenje. Kad val prođe i teret padne, robovi se ponovo uspavaju. Ovaj dinamički stadijum maksimizira učinkovitost sustava tijekom cijelog 24-satnog ciklusa.
• 4. - Što? U skladu s člankom 4. stavkom 1.

Ako se određeni strojevi velike snage koriste samo u određeno vrijeme (npr. peći za tvrđenje na visoke temperature koje se koriste jednom tjedno), povežite te strojeve s posebnim, izoliranim dijelom distribucijskog panela za pretvoreni struja. U skladu s člankom 3. stavkom 2. točkom (a) ovog članka, "sistem za upravljanje energijom" znači sustav za upravljanje energijom koji je osmišljen za upravljanje energijom.

Zaključak

U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. Razumijevanjem fizičkih uzroka gubitka pretvarača gubitak bez opterećenja pod laganim opterećenjima i gubitak provodljivosti pod velikim opterećenjima projektanti mogu izbjeći zamku pretjeranog veličine jedne jedinice. Uvođenje modularne paralelne inverterske arhitekture pomoću JYINS industrijske hardvera i konfiguriranje dinamičke faze master-slave osigurava da sustav uvijek radi unutar svoje vrhunske učinkovitosti. Aktivno upravljanje energijom štiti ulaganja u kapital, optimizira korištenje baterija i dugoročno donosi značajne uštede.