رکتیفایر یا یکسوکننده به چه دستگاهی گفته میشود

ركتيفاير يك وسيله‌ي الكترونيكي خاص است كه براي تبديل جريان متناوب به جريان مستقيم (a.c./d.c.) به كار برده مي‌شود. جهت به دست آوردن سيگنال جريان d.c. مي‌توان از ركتيفاير تريستور، ركتيفاير IGBT و يا ركتيفاير Diode+IGBT استفاده كرد. اغتشاش هارمونيك كلي در جريان ورودي و مقادير ضريب توان از تفاوت‌هاي عمده و اصلي در بين گونه‌هاي مختلف ركتيفاير هستند. براساس محدوديت‌هاي THDi&PF مشتريان مي‌توان مدل ركتيفاير مناسب را انتخاب كرد.

جدول زير نشان مي‌دهد كه كدام نوع از ركتيفاير در یو پی اس ما قرار داده شده است و درصد PF&THDi را كه دست‌يافتني است مشخص مي‌كند:

گونه‌ي ركتيفاير	PF	THDi	پيكربندي	توان	گونه‌ي يوپي‌اس
تريستور	0.80	<29%	استاندارد	10-60KVA	SitePro
	0.90	<10%	فيلتر هارمونيك پنجم
	0.80	<10%	ركتيفاير دوازده پالس	40-60kVA
	0.80	<10%	ركتيفاير دوازده پالس (استاندارد)	400-500kVA
	0.85	<5%	ركتيفاير دوازده پالس + فيلتر هارموتيك يازده و سيزدهم
	0.98	<5%	ركتيفاير دوازده پالس + فيلتر DCU
تريستور	0.80	<28%	استاندارد	80-120kVA	SG   Series S0
	0.92	<8%	فيلتر هارمونيك پنجم
	0.96	<6%	فيلتر هارمونيك پنجم + يازدهم
	0.80	<10%	ركتيفاير 12 پالس
تريستور	0.80	28%	استاندارد	60-300kVA	SG-CE   Series S1,S2
IGBT	0.99	<3%	PurePulse
Diode + IGBT	0.98	<8%	استاندارد	10-40kVA	LP33 S4,S5
Diode + IGBT	0.98	<10%	ركتيفاير IGBT فعال (2 پالس)	40-120kVA	LP33 S1,S2
Diode + IGBT	0.98	<5%	مدول ورودي ساده ركتيفاير IGBT فعال (6 پالس)	40-120kVA

 

ركتيفاير تريستور

ركتيفاير شش پالس

اين شكل يك ركتيفاير شش تريستوري متداول را نشان مي‌دهد كه معمولاً «شش پالس» ناميده مي‌شود.

سه تريستور موج سينوسي نيمه مثبت و سه تريستور ديگر موج منفي را تبديل مي‌كنند. پيچك a.c. كه به پل ركتيفاير ورودي متصل است براي تعديل كردن اثرات تبديل (جابجاگري) تريستور و نيز كم كردن مؤلفه‌هاي هارمونيك به كار برده مي‌شود.

ركتيفاير خروجي (d.c.) به طور مستقيم به پل اينورتر متصل است. يك مجموعه از خازن‌هاي d.c. بين مدارهاي ركتيفاير و اينورتر قرار دارد تا امكان عبور سريع انرژي فراهم شود.

باتريهاي یو پی اس به لينك d.c. مشابه متصل هستند (به موازات پل‌ها). دومين كاركرد ركتيفاير اين است كه ظرفيت باتري متصل شده را دوباره شارژ مي‌كند. براي حذف كردن هر گونه‌ي مؤلفه‌ي a.c. كه به جريان d.c. اضافه شده است از يك پيچك استفاده مي‌شود (اين پيچك به صورت سري به قطب مثبت يا منفي متصل نشده است.)

ركتيفاير 12 پالس

به دست آوردن پيكربندي ركتيفاير دوازده پالس از طريق متصل كردن دو ركتيفاير شش پالس به صورت موازي امكان‌پذير است. با به كار بردن مبدل‌هاي خاص مي‌توان به تفكيك و جداسازي گالوانيك دست پيدا كرد.

دوازده پالس بدون تفكيك گالوانيك

براي جابجايي و تغيير در حدود  در فازهاي ورودي دومين ركتيفاير از مبدل Delta/Star (Dy11) استفاده مي‌شود و در اولين ركتيفاير فازها تغيير داده نمي‌شوند.

دوازده پالس با تفكيك گالوانيك

در اين مورد، براي جابجايي و تغيير فاز از يك مبدل خاص (D11+Ddo) استفاده مي‌شود. در عين حال تفكيك و جداسازي گالوانيك به طور كامل بين ركتيفاير و منابع تغذيه‌ي ورودي صورت مي‌گيرد.

مانده‌هاي هارمونيك ركتيفاير تريستور

ركتيفاير تريستور يك بار غيرخطي متداول است كه هارمونيك جريان را بر طبق فرمول‌هاي زير ايجاد مي‌كند:

كه در آن:

H_n= عدد هارمونيك                 k = عدد ثابت برابر با 1، 2؛ 3

P = تعداد تبديل يا پالس‌هاي ركتيفاير

ركتيفاير شش پالس در ششم ± يك هارمونيك به وجود مي‌آورد، يعني در يكي بيشتر و يكي كمتر از هر مضرب شش. دامنه و بزرگي جريان‌هاي هارمونيك به وجود آمده به موارد زير بستگي دارد:

• — نوع مدار ركتيفاير
• — امپدانس (مقاومت ظاهري) خط ورودي
• — كيفيت خود منبع

حاصل‌ضرب هارمونيك جريان و امپدانس در فركانس‌هاي مختلف موجب به وجود آمدن انحراف (اغتشاش) ولتاژ مي‌شود.

از آنجايي كه یو پی اس براي منبع توان خود يك بار غيرخطي مي‌باشد لازم است كه در مورد اينكه آيا هارمونيك ايجاد شده با بارهاي ديگري كه به همان شبكه متصل هستند تداخل دارد يا نه تجزيه و تحليل صورت بگيرد.

جداول ذیل مقادير هارمونيك را كه براي بعضي از كاربردها اندازه‌گيري شده‌اند نشان مي‌دهد. اين مقادير تحت تأثير ويژگي‌هاي منبع تغذيه‌ي ورودي قرار دارند و بنابراين در كاربردهاي عملي و واقعي مقادير اندازه‌گيري شده براي كاربردها متفاوت از مقاديري هستند كه در اين جداول ذكر شده‌اند.

طيف و شكل موج ركتيفاير تريستور

براي بهبود اغتشاش هارمونيك جريان ورودي كل (THD) و فاكتور توان ورودي (PF) افزودن فيلترها مناسب است.

ركتيفاير DIODE+IGBT

اين گونه از ركتيفاير فقط بر روي يوپي‌اس‌هاي سري 33LanPro موجود است. شش ديود در پل ورودي قرار گرفته‌اند تا جريان متناوبي را كه وارد مي‌شود تبديل كنند. دو يا شش IGBT (بستگي به نسخه‌ي LanPro دارد) براي فراهم كردن مدولاسيون دامنه‌ي سيگنال مورد استفاده قرار مي‌گيرند. هرچه تعداد IGBT بيشتر باشد انحراف و اغتشاش هارمونيك جريان ورودي كمتر مي‌شود.

طيف و شكل موج ركتيفاير DIODE+IGBT

ركتيفاير IGBT

در اين ركتيفاير از شش IGBT براي تبديل كردن سيگنال a.c. استفاده مي‌شود. ترانزيستور دوقطبي با گيت عايق (Insulated Gate Bipolar Transistor) يك نيمه‌رساناي بسيار سريع و مطمئن است. با حركت دادن گيت (مدخل) آن مدوله كردن سيگنال ورودي و به دست آوردن جريان خروجي d.c. امكان‌پذير مي‌شود. از اين تكنولوژي براي بهتر كردن عملكرد سيگنال يو‌پي‌اس ورودي استفاده مي‌شود. در واقع، مقدار THD بسيار پايين است. ركتيفاي IGBT ما از مدولاسيون SVM استفاده مي‌كنند. مدولاسيون بردار فضايي (Space Vector Modulation) يك تكنيك سوئيچينگ خاص است.

مزيت‌هاي استفاده از SVM عبارتند از:

• جريان هارمونيك كمتر
• اتلاف توان كمتر
• بازده و كارآيي ثابت با بار جزئي

ورود توان (راه‌اندازی نرم)

جريان راه‌اندازي ركتيفاير توسط نرم‌افزار یو پی اس محدود مي‌شود (تنظيم شده در 30/20 ثانيه) بدين ظريق مدار ورودي تحت تأثير هيچ گونه جريان تداخلي از طرف يوپي‌اس قرار نمي‌گيرد. در عمل، جريان ورودي بالا مي‌تواند قطع‌كننده‌هاي ورودي يا فيوزها را تحت تأثير قرار دهد و مولد متصل شده را ناپايدار و بي‌ثبات كند.

در مورد سيستم یو پی اس موازي، با تغيير دادن پارامتر نرم‌افزار  امكان اصلاح و عوض كردن تأخير راه‌اندازي ركتيفاير فراهم مي‌شود.

(مثال) اگر دو يوپي‌اس در پيكربندي RPA قرار بگيرند، ركتيفاير دستگاه دوم به صورت خودكار بعد از «n ثانيه» روشن خواهد شد (معمولاً به عنوان پيش‌فرض در 5 ثانيه تنظيم مي‌شود).

يك سيگنال a.c. كه با جريان d.c. خروجي ركتيفاير هم‌پوشاني دارد مي‌تواند دماي باتريها را افزايش دهد و طول عمر آنها را كم كند. مولفه‌ي a.c. تحميل و اضافه شده (جريان شكن) ممكن است توسط شارژر باتري يا ركتيفاير به دليل تعامل متقابل بين باتري، ركتيفاير و اينورتر به وجود بيايد.

در استاندارد VDR0510 عنوان نشده است كه شكن باقيمانده در حين شارژ مجدد باتري نبايد از حدود زير تجاوز كند:

• 1 درصد برحسب ولتاژ
• 5 درصد برحسب جريان (5 درصد از ظرفيت باتري)

حداكثر 20 درصد جريان شكن حين تخليه الكتريكي قابل قبول است.

فركانس‌هاي بيشتر از Hz100 براي باتريها خطرناك نيستند.

 

منطقه‌ي در حال كار ركتيفاير

ولتاژ ورودي اسمي سري‌هاي SitePro، Lp33 و SG، V415/400/380*3، 50 يا Hz60 مي‌باشد.

اين ركتيفايرها قادر هستند در محدوده‌ي گسترده از ولتاژ (V460÷320) و فركانس (Hz66÷45، ٪10±Hz60/50) ورودي AC عمل كنند و حتي با دامنه‌ي ناپايدار و متغير از ولتاژ ورودي a.c. مانع از عملكرد باتري مي‌شوند.

توجه: سطوح ديگر از ولتاژ ورودي با متصل كردن يك مبدل فزاينده ـ كاهنده يا خود مبدل به ورودي یو پی اس مجاز هستند.

خود مبدل در مقايسه با مبدل ارزان‌تر و مقرون به صرفه است ولي هيچ گونه تفكيك و جداسازي گالوانيك بين منبع تغذيه‌ي ورودي و یو پی اس به وجود نمي‌آورد.

مبدل‌ها و خود مبدل‌هاي ارائه شده توسط GE Digital Energy با جريان تداخلي كه محدود به 7 برابر جريان اسمي است طراحي شده‌اند تا مانع از تداخل‌هاي احتمالي محافظان ورودي (فيوزها و/يا قطع‌كننده‌هاي مدار) شوند.

جريان شارژ مجدد

هر دو ركتيفاير سري SitePro و SG براي تغذيه كردن اينورتر و شارژ كردن باتري به كار برده مي‌شوند. ركتيفاير LP33 براي باتريها انرژي فراهم نمي‌كند و در عمل يك شارژ باتري جداگانه در اين مدل از یو پی اس نصب مي‌شود.

تشريح صفحه داده‌هاي ركتيفاير

يك نمونه‌ي خلاصه شده از صفحه داده‌هاي متداول ركتيفاير در زير نشان داده شده است:

ركتيفاير
پل ركتيفاير	سه فاز، ركتيفاير IGBT، تكنولوژي Pure Pulse، محافظت در برابر افزايش دما
ولتاژ ورودي استاندارد	اسمي: N+V415/V400/V380*3   دامنه‌ي مجاز ولتاژ ph-ph ركتيفاير: V460÷V340
ولتاژهاي ورودي ديگر	طبق درخواست
فركانس ورودي	Hz66÷45، ٪10±Hz60/50
ضريب توان	99/0
THD جريان ورودي	2٪ در 100٪ لود؛ ٪5/2< در 75٪ لود، 3٪< در 50٪ لود
جريان تداخلي	محدود شده توسط مدار راه‌اندازي نرم
ورود توان	15 ثانيه
خطاي مجاز (تلرانس) ولتاژ خروجي	٪1±
شكن (موج) ولتاژ DC	٪1<
شكل جريان DC	حداكثر 5 درصد ظرفيت باتري [AH] عنوان شده در A
ويژگي شارژ باتري	ولتاژ شناور تقويت شده IU (DIN41773)
حد جريان شارژ باتري	قابل برنامه‌ريزي
داده‌هاي توان ورودي			kVA	160	200	250	300
توان ورودي در بار اسمي اينورتر و باتري شارژ شده		در 8/0 = PF	kW	5/139	6/173	6/173	1/260
		در 9/0 = PF		9/156	3/195	6/244	6/292
حداكثر توان ورودي در بار اسمي اينورتر و حداكثر جريان شارژ مجدد باتري (قابل برنامه‌ريزي)			kW	8/174	2/217	4/271	6/326
حداكثر جريان شارژ باتري (قابل برنامه‌ريزي) در آغاز شارژ مجدد باتري در بار اسمي		در 8/0 = PF	A	85	105	130	160
		در 9/0 = PF		40	50	70	80

 

ويژگي	معني
1	تكنولوژي ركتيفاير به كار رفته بايد IGBT، تريستور، Diode+IGBT باشد.
2	پنجره ولتاژ ورودي ركتيفاير
3	در صورت وجود مقادير متفاوت از ولتاژ ورودي مي‌توان از مبدل تطبيقي استفاده كرد (فصل 15 را ببينيد).
4	پنجره فركانس ورودي. ركتيفاير مي‌تواند درون اين محدوده كار كند.
5	ضريب توان ورودي در شرايط بار كامل
6	اغتشاش (انحراف) هارمونيك كلي در جريان ورودي در درصد بار متفاوت
7	مقدار جريان بيشينه در روشن شدن ركتيفاير
8	دوره‌ي تناوبي ركتيفاير كه براي رسيدن به 100 درصد از سطح كار (بار) مورد نياز است. در اين حين، بعد از وقوع نقص در منبع تغذيه، باتريها براي پل اينورتر انرژي فراهم خواهند كرد.
9	خطاي مجاز (تلرانس) ولتاژ شناور خروجي در ركتيفاير
10	مولفه‌ي ولتاژ a.c. اضافه شده به لينك d.c.
11	مولفه‌ي جريان a.c. اضافه شده به لينك d.c.
12	فصل باتري را ببينيد.
13	تنظيم كردن حداكثر جريان شارژ مجدد امكان‌پذير است (با تغيير دادن پارامترها از صفحه)
14	مقادير توان در ورودي ركتيفاير با اينورتر در 100 درصد بار و بدون شارژ كردن باتري
15	مقادير توان در ورودي ركتيفاير با اينورتر در 100 درصد بار و با جريان كامل شارژ باتري
16	حداكثر جريان شارژ مجدد باتري كه در بار كامل وجود دارد.