توضیحات کامل در مورد رکتیفایر یا یکسوکننده

رکتیفایر یک وسیله‌ی الکترونیکی خاص است که برای تبدیل جریان متناوب به جریان مستقیم (a.c./d.c.) به کار برده می‌شود. جهت به دست آوردن سیگنال جریان d.c. می‌توان از رکتیفایر تریستور، رکتیفایر IGBT و یا رکتیفایر Diode+IGBT استفاده کرد. اغتشاش هارمونیک کلی در جریان ورودی و مقادیر ضریب توان از تفاوت‌های عمده و اصلی در بین گونه‌های مختلف رکتیفایر هستند. براساس محدودیت‌های THDi&PF مشتریان می‌توان مدل رکتیفایر مناسب را انتخاب کرد.

جدول زیر نشان می‌دهد که کدام نوع از رکتیفایر در یو پی اس ما قرار داده شده است و درصد PF&THDi را که دست‌یافتنی است مشخص می‌کند:

رکتیفایر تریستور
رکتیفایر شش پالس

رکتیفایر شش پالساین شکل یک رکتیفایر شش تریستوری متداول را نشان می‌دهد که معمولاً «شش پالس» نامیده می‌شود.

سه تریستور موج سینوسی نیمه مثبت و سه تریستور دیگر موج منفی را تبدیل می‌کنند. پیچک a.c. که به پل رکتیفایر ورودی متصل است برای تعدیل کردن اثرات تبدیل (جابجاگری) تریستور و نیز کم کردن مؤلفه‌های هارمونیک به کار برده می‌شود.

رکتیفایر خروجی (d.c.) به طور مستقیم به پل اینورتر متصل است. یک مجموعه از خازن‌های d.c. بین مدارهای رکتیفایر و اینورتر قرار دارد تا امکان عبور سریع انرژی فراهم شود.

باتریهای یو پی اس به لینک d.c. مشابه متصل هستند (به موازات پل‌ها). دومین کارکرد رکتیفایر این است که ظرفیت باتری متصل شده را دوباره شارژ می‌کند. برای حذف کردن هر گونه‌ی مؤلفه‌ی a.c. که به جریان d.c. اضافه شده است از یک پیچک استفاده می‌شود (این پیچک به صورت سری به قطب مثبت یا منفی متصل نشده است.)

رکتیفایر 12 پالس

به دست آوردن پیکربندی رکتیفایر دوازده پالس از طریق متصل کردن دو رکتیفایر شش پالس به صورت موازی امکان‌پذیر است. با به کار بردن مبدل‌های خاص می‌توان به تفکیک و جداسازی گالوانیک دست پیدا کرد.

دوازده پالس بدون تفکیک گالوانیک

دوازده پالس بدون تفکیک گالوانیک برای جابجایی و تغییر در حدود در فازهای ورودی دومین رکتیفایر از مبدل Delta/Star (Dy11) استفاده می‌شود و در اولین رکتیفایر فازها تغییر داده نمی‌شوند.

دوازده پالس با تفکیک گالوانیک

در این مورد، برای جابجایی و تغییر فاز از یک مبدل خاص (D11+Ddo) استفاده می‌شود. در عین حال تفکیک و جداسازی گالوانیک به طور کامل بین رکتیفایر و منابع تغذیه‌ی ورودی صورت می‌گیرد.

مانده‌های هارمونیک رکتیفایر تریستور

مانده‌های هارمونیک رکتیفایر تریستوررکتیفایر تریستور یک بار غیرخطی متداول است که هارمونیک جریان را بر طبق فرمول‌های زیر ایجاد می‌کند:

که در آن:

Hn= عدد هارمونیک k = عدد ثابت برابر با 1، 2؛ 3

P = تعداد تبدیل یا پالس‌های رکتیفایر

رکتیفایر شش پالس در ششم ± یک هارمونیک به وجود می‌آورد، یعنی در یکی بیشتر و یکی کمتر از هر مضرب شش. دامنه و بزرگی جریان‌های هارمونیک به وجود آمده به موارد زیر بستگی دارد:

— نوع مدار رکتیفایر
— امپدانس (مقاومت ظاهری) خط ورودی
— کیفیت خود منبع

حاصل‌ضرب هارمونیک جریان و امپدانس در فرکانس‌های مختلف موجب به وجود آمدن انحراف (اغتشاش) ولتاژ می‌شود.

از آنجایی که یو پی اس برای منبع توان خود یک بار غیرخطی می‌باشد لازم است که در مورد اینکه آیا هارمونیک ایجاد شده با بارهای دیگری که به همان شبکه متصل هستند تداخل دارد یا نه تجزیه و تحلیل صورت بگیرد.

جداول ذیل مقادیر هارمونیک را که برای بعضی از کاربردها اندازه‌گیری شده‌اند نشان می‌دهد. این مقادیر تحت تأثیر ویژگی‌های منبع تغذیه‌ی ورودی قرار دارند و بنابراین در کاربردهای عملی و واقعی مقادیر اندازه‌گیری شده برای کاربردها متفاوت از مقادیری هستند که در این جداول ذکر شده‌اند.

طیف و شکل موج رکتیفایر تریستور

برای بهبود اغتشاش هارمونیک جریان ورودی کل (THD) و فاکتور توان ورودی (PF) افزودن فیلترها مناسب است.

رکتیفایر Diode+IGBT

این گونه از رکتیفایر فقط بر روی یوپی‌اس‌های سری 33LanPro موجود است. شش دیود در پل ورودی قرار گرفته‌اند تا جریان متناوبی را که وارد می‌شود تبدیل کنند. دو یا شش IGBT (بستگی به نسخه‌ی LanPro دارد) برای فراهم کردن مدولاسیون دامنه‌ی سیگنال مورد استفاده قرار می‌گیرند. هرچه تعداد IGBT بیشتر باشد انحراف و اغتشاش هارمونیک جریان ورودی کمتر می‌شود.

طیف و شکل موج رکتیفایر Diode+IGBT

رکتیفایر IGBT

در این رکتیفایر از شش IGBT برای تبدیل کردن سیگنال a.c. استفاده می‌شود. ترانزیستور دوقطبی با گیت عایق (Insulated Gate Bipolar Transistor) یک نیمه‌رسانای بسیار سریع و مطمئن است. با حرکت دادن گیت (مدخل) آن مدوله کردن سیگنال ورودی و به دست آوردن جریان خروجی d.c. امکان‌پذیر می‌شود. از این تکنولوژی برای بهتر کردن عملکرد سیگنال یو‌پی‌اس ورودی استفاده می‌شود. در واقع، مقدار THD بسیار پایین است. رکتیفای IGBT ما از مدولاسیون SVM استفاده می‌کنند. مدولاسیون بردار فضایی (Space Vector Modulation) یک تکنیک سوئیچینگ خاص است.

مزیت‌های استفاده از SVM عبارتند از:

جریان هارمونیک کمتر
اتلاف توان کمتر
بازده و کارآیی ثابت با بار جزئی

ورود توان (راه‌اندازی نرم)

جریان راه‌اندازی رکتیفایر توسط نرم‌افزار یو پی اس محدود می‌شود (تنظیم شده در 30/20 ثانیه) بدین ظریق مدار ورودی تحت تأثیر هیچ گونه جریان تداخلی از طرف یوپی‌اس قرار نمی‌گیرد. در عمل، جریان ورودی بالا می‌تواند قطع‌کننده‌های ورودی یا فیوزها را تحت تأثیر قرار دهد و مولد متصل شده را ناپایدار و بی‌ثبات کند.

در مورد سیستم یو پی اس موازی، با تغییر دادن پارامتر نرم‌افزار امکان اصلاح و عوض کردن تأخیر راه‌اندازی رکتیفایر فراهم می‌شود.

(مثال) اگر دو یوپی‌اس در پیکربندی RPA قرار بگیرند، رکتیفایر دستگاه دوم به صورت خودکار بعد از «n ثانیه» روشن خواهد شد (معمولاً به عنوان پیش‌فرض در 5 ثانیه تنظیم می‌شود).

یک سیگنال a.c. که با جریان d.c. خروجی رکتیفایر هم‌پوشانی دارد می‌تواند دمای باتریها را افزایش دهد و طول عمر آنها را کم کند. مولفه‌ی a.c. تحمیل و اضافه شده (جریان شکن) ممکن است توسط شارژر باتری یا رکتیفایر به دلیل تعامل متقابل بین باتری، رکتیفایر و اینورتر به وجود بیاید.

در استاندارد VDR0510 عنوان نشده است که شکن باقیمانده در حین شارژ مجدد باتری نباید از حدود زیر تجاوز کند:

1 درصد برحسب ولتاژ
5 درصد برحسب جریان (5 درصد از ظرفیت باتری)
حداکثر 20 درصد جریان شکن حین تخلیه الکتریکی قابل قبول است.

فرکانس‌های بیشتر از Hz100 برای باتریها خطرناک نیستند.

منطقه‌ی در حال کار رکتیفایر

ولتاژ ورودی اسمی سری‌های SitePro، Lp33 و SG، V415/400/380*3، 50 یا Hz60 می‌باشد.

این رکتیفایرها قادر هستند در محدوده‌ی گسترده از ولتاژ (V460÷320) و فرکانس (Hz66÷45، ٪10±Hz60/50) ورودی AC عمل کنند و حتی با دامنه‌ی ناپایدار و متغیر از ولتاژ ورودی a.c. مانع از عملکرد باتری می‌شوند.

توجه: سطوح دیگر از ولتاژ ورودی با متصل کردن یک مبدل فزاینده ـ کاهنده یا خود مبدل به ورودی یو پی اس مجاز هستند.

خود مبدل در مقایسه با مبدل ارزان‌تر و مقرون به صرفه است ولی هیچ گونه تفکیک و جداسازی گالوانیک بین منبع تغذیه‌ی ورودی و یو پی اس به وجود نمی‌آورد.

مبدل‌ها و خود مبدل‌های ارائه شده توسط GE Digital Energy با جریان تداخلی که محدود به 7 برابر جریان اسمی است طراحی شده‌اند تا مانع از تداخل‌های احتمالی محافظان ورودی (فیوزها و/یا قطع‌کننده‌های مدار) شوند.

جریان شارژ مجدد

هر دو رکتیفایر سری SitePro و SG برای تغذیه کردن اینورتر و شارژ کردن باتری به کار برده می‌شوند. رکتیفایر LP33 برای باتریها انرژی فراهم نمی‌کند و در عمل یک شارژ باتری جداگانه در این مدل از یو پی اس نصب می‌شود.

تشریح صفحه داده‌های رکتیفایر

یک نمونه‌ی خلاصه شده از صفحه داده‌های متداول رکتیفایر در زیر نشان داده شده است:

ویژگی معنی
1 تکنولوژی رکتیفایر به کار رفته باید IGBT، تریستور، Diode+IGBT باشد.
2 پنجره ولتاژ ورودی رکتیفایر
3 در صورت وجود مقادیر متفاوت از ولتاژ ورودی می‌توان از مبدل تطبیقی استفاده کرد (فصل 15 را ببینید).
4 پنجره فرکانس ورودی. رکتیفایر می‌تواند درون این محدوده کار کند.
5 ضریب توان ورودی در شرایط بار کامل
6 اغتشاش (انحراف) هارمونیک کلی در جریان ورودی در درصد بار متفاوت
7 مقدار جریان بیشینه در روشن شدن رکتیفایر
8 دوره‌ی تناوبی رکتیفایر که برای رسیدن به 100 درصد از سطح کار (بار) مورد نیاز است. در این حین، بعد از وقوع نقص در منبع تغذیه، باتریها برای پل اینورتر انرژی فراهم خواهند کرد.
9 خطای مجاز (تلرانس) ولتاژ شناور خروجی در رکتیفایر
10 مولفه‌ی ولتاژ a.c. اضافه شده به لینک d.c.
11 مولفه‌ی جریان a.c. اضافه شده به لینک d.c.
12 فصل باتری را ببینید.
13 تنظیم کردن حداکثر جریان شارژ مجدد امکان‌پذیر است (با تغییر دادن پارامترها از صفحه)
14 مقادیر توان در ورودی رکتیفایر با اینورتر در 100 درصد بار و بدون شارژ کردن باتری
15 مقادیر توان در ورودی رکتیفایر با اینورتر در 100 درصد بار و با جریان کامل شارژ باتری
16 حداکثر جریان شارژ مجدد باتری که در بار کامل وجود دارد.