Краткий обзор продукции TDK (Epcos) 2015. Обеспечение качества электроэнергии.

PQSine — серия активных фильтров гармоник и оптимизаторов мощности

Компания TDK (Epcos) на протяжении многих лет предлагает полный ассортимент основных компонентов для коррекции коэффициента мощности (Power Factor Correction — PFC) и обеспечения качества электроэнергии (Power Quality Solutions — PQS).

В прошлом большая часть нагрузок у потребителей была линейной, т.е. при подключении к источнику синусоидального напряжения ток, протекающий через нагрузку, также был синусоидальным. За прошедшее время значительно увеличилось использование силовой электроники. Теперь эти устройства, как правило, нелинейные, т.е. при подключении к источнику синусоидального напряжения они потребляют несинусоидальный ток, что может создавать проблемы для других устройств.

В настоящее время в установках компенсации реактивной мощности помимо пассивных фильтров всё больше используются активные фильтры подавления гармоник, особенно там, где коэффициент мощности (PF) близок к 1 и часто меняется характер возникающих нелинейных искажений.

PQSine — cерия активных фильтров компании TDK (Epcos)

Подавляют гармоники вплоть до 50-го порядка
Осуществляют динамическую компенсацию реактивной мощности
Осуществляют активную балансировку нагрузки во всех фазах
Обеспечивают высокую эффективность
Выполнены по трёхуровневой топологии
Улучшают качество электроэнергии и повышают надёжность системы
Обеспечивают комплексную защиту от перегрузки, повышенного и пониженного напряжения
Обеспечивают низкую стоимость эксплуатационного обслуживания благодаря модульной концепции и низким потерям

Чем чище сеть, тем больше выгода

Активные фильтры гармоник и оптимизаторы мощности TDK (Epcos) помогут подавить нелинейные помехи в сети, уменьшить проблемы, возникающие с качеством электроэнергии, и использовать электроэнергию более эффективно и надёжно.

Проблема нелинейных искажений становится всё более актуальной с ростом использования силовой электроники и приборов с нелинейной нагрузкой (например, двигателей с регулируемой скоростью вращения, источников бесперебойного питания, компьютеров, серверов, телевизионных приемников и т.д.).

Наличие гармоник увеличивает действующее значение тока (rms) в электрических сетях. Циркулирующие в системе токи гармоник вызывают появление гармоник напряжения, которые приводят к искажениям напряжения и, таким образом, ухудшают качество питающего напряжения. В результате растут эксплуатационные и энергетические затраты, снижается эффективность оборудования, увеличивается его перегрев и повышается количество отказов.

Активные фильтры гармоник и оптимизаторы мощности серии PQSine от TDK (Epcos) разработаны с учётом последних достижений в области силовой электроники. Они устанавливаются параллельно проблемной нагрузке. Активный фильтр анализирует ток в линии и связанные с ним гармоники и генерирует компенсационный ток, который нейтрализует токи гармоник и создаёт почти синусоидальную форму тока (Рис. 1).

На Рис. 2 показаны суммарные нелинейные искажения тока (полный коэффициент гармоник) без использования фильтра PQSine. На Рис. 3 показан результат работы активированного фильтра PQSine, а именно чистая сеть.

В дополнение к подавлению гармоник, активный фильтр и оптимизатор мощности PQSine также активно балансирует нагрузку во всех трёх фазах, выполняет динамическую компенсацию реактивной мощности и даже некоторую компенсацию переходных процессов. Это позволяет избежать резонанса на линии и обеспечить высокую производительность и надёжность.

Активный фильтр гармоник

Рис. 1. Принцип работы активного фильтра

Рис. 2. Гистограма гармоник тока без использования активного фильтра гармоник

Рис. 3. Гистограма гармоник тока с использованием активного фильтра гармоник

Без фильтра PQSine

Искажения, вызванные нелинейной нагрузкой

С фильтром PQSine

Нелинейные искажения скомпенсированы

Общая информация

Серия PQSine представляет собой систему активных фильтров подавления гармоник, предназначенную для устранения нелинейных искажений и, следовательно, снижения затрат. Система отслеживает токовый сигнал и компенсирует нежелательные составляющие измеренного тока. Таким образом, фильтр обеспечивает подавление гармоник независимо от числа нагрузок. Кроме того, он корректирует коэффициент мощности, повышая эффективность системы и снижая нелинейные искажения.

Особенности

Подавляет гармоники вплоть до 50-й (индивидуальная настройка)
Компенсация фликкера
Сверхбыстрая компенсация реактивной мощности (индуктивной и ёмкостной)
Выравнивание нагрузки между фазами и ненагруженным нейтральным проводом
Компактная конструкция
Модульная система допускает расширение от 60 до 600 А
Обнаружение резонанса в сети
Улучшенное цифровое управление по алгоритму SDC (Selective Direct Control — селективное прямое управление)
Наличие интерфейсов Ethernet и Ethercat
Удобное для пользователя меню
Высокие эффективность и надёжность
Нечувствительность к «плохой» сети
Простая инсталляция

Типичное применение

Быстрое подавление гармоник тока и компенсация реактивной мощности, например в следующих областях:

Центры обработки и хранения данных
Системы бесперебойного питания
Генерация возобновляемой энергии (например, солнечные батареи и ветрогенераторы)
Производство чувствительного оборудования (например, полупроводниковых пластин и приборов)
Электрические сварочные системы
Производство пластмасс (экструдеры, формовочные станки)
Офисные здания и торговые центры (подавление 3-й гармоники и разгрузка нейтрали)

Безопасность

Высочайшая безопасность и надёжность
Защита от перегрузки по току
Встроенная защита от короткого замыкания
Защита от перегрева
Защита от пониженного и повышенного напряжения
Защита моста преобразователя
Защита от резонанса
Сигнализация о неисправности вентилятора

В зависимости от требований, TDK (Epcos) предлагает на выбор готовые панели, настенные шкафы или модули.

* Для получения максимального тока 600 А необходимо использовать два шкафа по 300 А.

Модульная система — до 300 А в одном шкафу

Современная модульная конструкция фильтров серии PQSine предвосхищает будущие требования к сетевым фильтрам: слоты в каждом шкафу готовы принимать до 5 модулей PQSine.

PQSine – 60 A

Состав:

1 модуль PQSine на 60 А
1 SU-сенсорный блок для для подключения трансформаторов тока
1 устройство точной настройки /отображения: 7-дюймовый сенсорный ЖК-экран

PQSine – 120 A

Состав:

2 модуля PQSine на 60 А
1 SU-сенсорный блок для для подключения трансформаторов тока
1 устройство точной настройки /отображения: 7-дюймовый сенсорный ЖК-экран

PQSine – 180 A

Состав:

3 модуля PQSine на 60 А
1 SU-сенсорный блок для для подключения трансформаторов тока
1 устройство точной настройки /отображения: 7-дюймовый сенсорный ЖК-экран

PQSine – 240 A

Состав:

4 модуля PQSine на 60 А
1 SU-сенсорный блок для для подключения трансформаторов тока
1 устройство точной настройки /отображения: 7-дюймовый сенсорный ЖК-экран

PQSine – 300 A

Состав:

5 модулей PQSine на 60 А
1 SU-сенсорный блок для для подключения трансформаторов тока
1 устройство точной настройки /отображения: 7-дюймовый сенсорный ЖК-экран

Модуль активного фильтра (60 А)

Стандартизованные 60-А модули активных фильтров
Трёхфазная 4-проводная (3P4W) версия для коррекции в том числе тока нейтрали или трёхфазная 3-проводная (3P3W) версия для коррекции только фазных токов
32-битный DSP с плавающей точкой, FPGA (встроенный)
Частота переключения/управления 24/48 кГц
Время реакции: 21 мкс
Компенсация гармоник вплоть до 50-й (индивидуальный выбор)
Индивидуальный выбор степени подавления гармоник
Простое электрическое подключение проводов питания и управления

Устройство отображения/управления с 7- или 12.1-дюймовым цветным сенсорным TFT-экраном

Для монтажа на переднюю панель
Класс защиты: IP65
Светодиодная подсветка
Яркость: 450 кд/м²
Способ ввода: сенсорный экран, 4-проводной, резистивный
Для точной установки параметров, индикации состояния, установки сигнализации, мониторинга, регистрации событий
Операционная система: встроенная, Linux
Протокол: Ethercat Master, Ethernet TCP/IP
Интерфейс: USB, 3 оптоизолированных входа, 2-релейная выходная шина дисплея
Рабочая температура: –20…+55°С
Возможность обновления ПО через SD-карту
Размеры (W x H x D): 230 x 168 x 56 мм (7"); 340 x 270 x 53 мм (12.1")
Масса: 1 кг (7"); 2 кг (12.1")

SU-сенсорный блок для подключения трансформаторов тока

Шинный интерфейс для активных датчиков присоединяется к модулям активного фильтра посредством шлефа/шиты
Присоединительная коробка для внешних датчиков тока
Требования к модулям (макс. 5 модулей на один сенсорный блок)
Выбор места установки трансформаторов тока: на стороне нагрузки или на стороне электросети. Ток первичной обмотки 100…2500А, вторичной – 1А.

Устройство отображения/управления с 7- или 12.1-дюймовым цветным сенсорным TFT-экраном в защитном корпусе

Необходимо, например, для управления модулями PQSine, заказанными без устройства отображения/управления с 7- или 12.1-дюймовым цветным сенсорным TFT-экраном

Преимущества трёхуровневой NPC-топологии PQSine

Серия PQSine работает на основе трёхуровневой топологической схемы Neutral-Point-Clamped (NPC — «фиксация нейтрали»). Как можно видеть из приведённых ниже диаграмм, обычная двухуровневая схемная конфигурации состоит из шести IGBT (два силовых IGBT в каждом фазном плече и токовой цепи). В случае трёхуровневой топологии схема состоит из двенадцати IGBT (четыре IGBT в каждом фазном плече и токовой цепи).

Трёхуровневая NPC-схема может создавать три уровня напряжения на выходе: положительное напряжение питания (DC), ноль и отрицательное напряжение питания (DC). Двухуровневая топология может подключать выход только либо к положительной шине питания, либо к отрицательной шине. Трехуровневая схема гарантирует более высокое качество напряжения и меньший уровень гармоник таким образом, снижая требования к фильтру и, следовательно, стоимость устройства.

Основные преимущества трёхуровневой NPC-технологии:

Низкие потери: переключается только половина напряжения, благодаря чему уменьшаются потери на переключение в транзисторе. Трёхуровневая топология характеризуется снижением потерь в схеме и более высокой эффективностью, поддерживая таким образом концепцию энергосбережения.
Меньше пульсации выходного тока: трёхуровневая NPC-топология имеет меньший уровень пульсаций выходного тока и вполовину меньшие выбросы выходного напряжения благодаря более высокому качеству выходного напряжения. Это улучшает рабочие характеристики и снижает требования к внутреннему фильтру.

Технические параметры
Число входов/ число фаз	3-фазный / 3-проводн. (3P3W); 3-фазный / 4-проводн. (3P4W)
Степень ослабления гармоник	> 98%
Ток компенсации каждой фазы	60 A	120 A	180 A	240 A	300 A
Ток компенсации нейтрали*	180 A	360 A	540 A	720 A	900 A
Входное напряжение (мин…макс.)	3P3W:180…528 В 3P4W:180…460 В
Технология инвертора	Трёхуровневая NPC -топология , IGBT
Частота	50/60 ± 3 Гц
Время реакции	21 мкс (мгновенная реакция на изменение нагрузки)
Время отклика в режиме готовности	< 300 мкс (время отклика до полной компенсации в установившемся режиме)
Частота переключения	24 кГц
Частота управления	48 кГц
Компенсация гармоник	До 50-го порядка, одновременный выбор 50 активных гармоник
Коррекция коэффициента мощности	Полная компенсация индуктивной и ёмкостной составляющих тока от 0 до 100%
Масса одного модуля	59 кг (3P3W), 60 кг (3P4W)
Размеры одного модуля	482 × 678 × 222 мм (w × d × h)
Трансформатор тока	Выбор точки контроля тока: на стороне сети или нагрузки.
Ток перегрузки	150 A @cf2.5	300 A @cf2.5	450 A @cf2.5	600 A @cf2.5	750 A @cf2.5
Потери (тип.)	530 Вт	1100 Вт	1700 Вт	2000 Вт	2800 Вт
Монтаж	На стену**	На стену**	На пол	На пол	На пол
Масса со шкафом	96 кг	160 кг	413 кг	474 кг	535 кг
Размеры шкафа, мм	504 x 290 x 979	504 x 514 x 979	600 x 805 x 2095	600 x 805 x 2095	600 x 805 x 2095
Скорость потока воздуха, куб. фут/мин	470	940	1410	1880	2350
Интерфейс	Ethercat 100 Мбит/с, USB, шина датчика, шина дисплея
Температура окружающей среды	–10…+40° C — полная работоспособность, до +55° C — снижение мощности на 2%/ K
Класс защиты	IP 20 для модулей и панелей, по запросу для напольных панелей возможно увеличение класса защиты до IP 54
Цвет панели	RAL7035
Влажность	95% без конденсации
Самозащита	Есть
Защита от перегрева	Есть
Защита от повышенного и пониженного напряжения	Есть
Уровень шума	< 56 дБ до < 69 дБ (в зависимости от модели и нагрузки)
Высота	Не более 4000 м (снижение мощности на 1% на каждые 100 м после 1500 м и до 4000 м)
Стандарты и рекомендации, определяющие предельные значения гармоник в сети или единицы измерения	IEC 61000-2-2, IEC 61000-2-4, IEC 61000-3-2, IEC 61000-3-12, IEC 61000-3-3, EN 50160, TOR D 2, IEEE 519-1992, G 5/4 and D.A.CH.CZ
Конструкторские стандарты	EN 50178, EN 61439-1, EN 61439-2, EN 61000-6-2, EN 61000-6-4, EN 55011

* Для приборов 3P4W.
** Напольное исполнение по запросу.

400 -В серия PQSine — системы 3P4W^
Тип	Макс. ток фильтра [A]	Входное напряжение мин. / макс. [В]		Исполнение	Тип. вес [кг]	Тип. размеры (w × d × h) [мм]	Код заказа
PQSW 4060N344	60	180	460	Настенное	96	504 × 290 × 979	B440 66F 4060 N 344
PQSW 4120N344	120	180	460	Настенное	160	504 × 514 × 979	B440 66F 4120 N 344
PQSF 4180N315	180	180	460	Напольное	413	600 × 805 × 2095	B440 66F 4180 N 315
PQSF 4240N315	240	180	460	Напольное	474	600 × 805 × 2095	B440 66F 4240 N 315
PQSF 4300N315	300	180	460	Напольное	535	600 × 805 × 2095	B440 66F 4300 N 315
PQSF 4420N315	420	180	460	Напольное	887	2x 600 × 805 × 2095	B440 66F 4420 N 315
PQSF 4540N315	540	180	460	Напольное	948	2x 600 × 805 × 2095	B440 66F 4540 N 315
PQSF 4600N315	600	180	460	Напольное	1070	2x 600 × 805 × 2095	B440 66F 4600 N 315

400-В серия PQSine — системы 3P3W *
Тип	Макс. ток фильтра [A]	Входное напряжение мин. / макс. [В]		Исполнение	Тип. вес [кг]	Тип. размеры (w × d × h) [мм]	Код заказа
PQSW 3060N344	60	180	528	Настенное	95	504 × 290 × 979	B440 66F 3060 N 344
PQSW 3120N344	120	180	528	Настенное	158	504 × 514 × 979,5	B440 66F 3120 N 344
PQSF 3180N315	180	180	528	Напольное	410	600 × 805 × 2095	B440 66F 3180 N 315
PQSF 3240N315	240	180	528	Напольное	470	600 × 805 × 2095	B440 66F 3240 N 315
PQSF 3300N315	300	180	528	Напольное	530	600 × 805 × 2095	B440 66F 3300 N 315
PQSF 3420N315	420	180	528	Напольное	880	2x 600 × 805 × 2095	B440 66F 3420 N 315
PQSF 3540N315	540	180	528	Напольное	939	2x 600 × 805 × 2095	B440 66F 3540 N 315
PQSF 3600N315	600	180	528	Напольное	1060	2x 600 × 805 × 2095	B440 66F 3600 N 315

* Все системы содержат 7-дюймовый цветной сенсорный экран и SU -модуль датчика. Внешний трансформатор тока в комплект не входит.

400-В серия PQSine — модули
Тип	Макс. ток фильтра [A]	Входное напряжение мин. / макс. [В]		Исполнение	Тип. вес [кг]	Тип. размеры (w × d × h) [мм]	Код заказа
PQSM4 060 N 300	60	180	460	3P4W	60	482 × 678 × 222	B440 66F 4060 N 300
PQSM3 060 N 300	60	180	528	3P3W	59	482 × 678 × 222	B440 66F 3060 N 300

400-В серия PQSine — аксессуары
Описание	Код заказа
SU — см. выше	B44066F8888N230
Блок управления / отображения с 7" цветным сенсорным TFT -экраном	B44066F9007N230
Блок управления / отображения с 12.1" цветным сенсорным TFT -экраном	B44066F9012N230
Переносной защитный корпус для 7" TFT -экрана (для установки параметров модулей серии PQSine , не имеющих сенсорных дисплеев, включает блок питания)	B44066F9907N230
Переносной защитный корпус для 12.1" TFT -экрана (для установки параметров модулей серии PQSine , не имеющих сенсорных дисплеев, включает блок питания)	B44066F9912N230

Расшифровка кода заказа

Отображение кода заказа для продукции TDK (Epcos)

Код заказа одной и той же продукции может быть представлен по-разному в паспортах, справочниках, в различных публикациях, на веб-сайте TDK (Epcos) или в других документах, таких как товарные накладные, бланки подтверждения заказа и этикетки. Отличия в представлении кодов заказа обусловлены различными производственными требованиями и не влияют на характеристики соответствующей продукции. Подробную информацию можно найти по адресу: www.epcos.com/orderingcodes.

Модуль, 60 A

Настенная панель, 60 A

Настенная панель, 120 A

Напольная панель, 300 A

Важная информация. Некоторые части этой публикации содержат заявления о пригодности нашей продукции для применения в различных областях. Эти заявления основаны на нашем знании типичных требований, которые часто предъявляются к нашей продукции. Мы особо подчёркиваем, что эти заявления не могут рассматриваться как подтверждение пригодности нашей продукции в каждом конкретном случае. Сам клиент обязан проверить и решить, является ли продукция пригодной для использования в конкретном приложении. Данная публикация представляет собой только краткий обзор продукции, которая время от времени может изменяться. Наша продукция подробно описана в справочной документации. Клиентам также следует ознакомиться с Важными замечаниями (www.epcos.com/ImportantNotes) и Предупреждениями и предостережениями для конкретной продукции. Вся необходимая информация имеется в наших офисах продаж.