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上海蘇嵩自動化設備有限公司
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烏海西門子觸摸屏代理商
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引言
目前隨著技術的發展，商務酒店自動化程度越來越高，自動控制設備越來越多，EIB智能照明系統已逐漸成為高檔商務酒店的標準配置。同時為了節能，變頻器在空 調系統和電梯中大量使用。但上述設備在工作中產生大量諧波，以變頻器為例，既有整流器又有高頻逆變，在高低頻段同時產生大量的諧波。諧波已與電磁干擾、功 率因數降低并列為電力系統的三大公害。因此對諧波的測量和分析是電力系統分析和控制中的一項重要工作，是繼電保護、故障測量等工作開展的重要前提。-低壓 有源濾波裝置在商務酒店諧波治理中的應用.
1 商務酒店諧波的危害
商務酒店非線性負載在客觀上產生高次諧波，由于諧波量太大,不僅會對供電電網造成污染，而且會對商務酒店的通訊及電力設備產生不利影響。
1.1對供電電網的危害
對供電電網造成污染引起電網中元件產生附加損耗，降低發電、配電及用電設備的使用效率，甚至使線路過熱引發火災；由于電流中諧波部分的影響，對電網電壓也帶來影響，使電網電壓的總諧波畸變率也超出國家標準。
1.2 對商務酒店運行的危害
2 對設備本身產生附加損耗，影響商務酒店電氣設備正常工作，產生機械振動、噪音、過電壓，使變壓器、電容器、電線等設備過熱，絕緣老化，壽命縮短；
（2）對鄰近的通信系統產生干擾，輕者引起噪音，降低通信質量，重者導致信息的丟失，使通信系統無法工作。
（3）由于商務酒店后勤要求，負載啟停頻繁，造成電網浪涌、瞬變嚴重。電壓、電流的突變會引起過電壓，大大縮短了用電設備的壽命，無形中增加設備投資成本。
（4）電流諧波指標嚴重超標，對EIB 等系統造成一定的沖擊，經常引起系統的無故故障。
3、商務酒店諧波的解決方案
為保證商務酒店運行的高可靠性要求, 在設計和施工階段, 目前主要采取以下措施預防諧波對設備的干擾。
( 1) 為電子設備設計回路供電, 盡可能避免諧波干擾沿供電線路竄入。
( 2) 為易受干擾設備加裝線路濾波器, 消除或抑制諧波分量, 達到凈化電源的目的。
( 3) 使該類設備配線盡可能遠離諧波電流畸變嚴重的線路, 以避免空間電磁干擾。
然而，這些措施卻不是從源頭對諧波污染進行治理。
根 據電網諧波國家標準要求，從改善系統電力品質、保障設備安全和正常運行、綜合提升設備運行效率和電力能源使用效率的目的出發，可采用ANAPF低壓有源濾 波器，在消除諧波的同時，可以有效、干凈地吸收線路中的諧波和浪涌。達到優化線路電力品質，減少諧波危害，達到保護設備運行，節約用電的效果。
3.1 ANAPF工作原理
ANAPF系列有源電力濾波裝置，以并聯方式接入電網，通過實時檢測負載的諧波和無功分量，采用PWM變流技術，從變流器中產生一個和當前諧波分量和無功分量對應的反向分量并實時注入電力系統，從而實現諧波治理和無功補償。
ANAPF原理如圖一所示：
3.2 ANAPF技術參數
表一：ANAPF技術參數
4、ANAPF低壓有源濾波器在商務酒店中的應用案例
該 商務酒店總建筑面積20萬平米，*空調、電梯全部為變頻拖動，有數個大型數據機房全部安裝UPS，同時全樓裝有EIB智能照明系統。根據該商務酒店各變 壓器非線性負荷設備的負載率大小和相應的諧波畸變率，在配電室變壓器母線處、*空調制冷機變頻器旁配置ANAPF有源濾波器。其次在中控室、弱電機房、 總統套房等重要設備旁配置ANAPF有源濾波器。
下面以配電室配電變壓器母線處ANAPF有源濾波器投入運行前、后配電系統電能質量測試情況的對比分析為例來具體描述。
4.1 有源濾波器運行前后的數據
（1）有源濾波器投入前電流波形畸變比較嚴重，三相電流諧波含量分別為30.5%、35.2%、29.7%，三相電流分別為147A、168A、148A，中性線電流為1A。
（2）有源濾波器投入后電流波形畸變情況明顯改善，三相電流諧波含量明顯降低，分別為3.1%，4.1%，3.7%，三相電流分別為144A、168A、148A，中性線電流為1A。
1、如何避免米勒效應?
IGBT操作時所面臨的問題之一是米勒效應的寄生電容。這種效果是明顯的在0到15V類型的門極驅動器(單電源驅動器)。門集-電極之間的耦合，在于IGBT關斷期間,高dV/dt瞬態可誘導寄生IGBT道通(門集電壓尖峰)，這是潛在的危險。
當上半橋的IGBT打開操作，dVCE/dt電壓變化發生跨越下半橋的IGBT。電流會流過米勒的寄生電容，門極電阻和內部門極驅動電阻。這將倒至門極電阻電壓的產生。如果這個電壓超過IGBT門極閾值的電壓，可能會導致寄生IGBT道通。
有兩種傳統解決方案。首先是添加門極和發射極之間的電容。第二個解決方法是使用負門極驅動。*個解決方案會造成效率損失。第二個解決方案所需的額外費用為負電源電壓。
解決方案是通過縮短門極-發射極的路徑,通過使用一個額外的晶體管在于門極-發射極之間。達到一定的閾值后，晶體管將短路門極-發射極地區。這種技術被稱為有源米勒鉗位,提供在我們的ACPL-3xxJ產品。你可以參考Avago應用筆記AN5314
2、故障保護功能有哪些?都是集成在隔離驅動器里嗎?
3種故障保護功能都集成到Avago的高集成柵極驅動器ACPL-33xJ里-UVLO(以避免VCC2電平不足夠時開啟IGBT)，DESAT(以保護IGBT過電流或短路)，和米勒鉗位(以防止寄生米勒電容造成的IGBT誤觸發)
3、在哪些應用場合需要考慮米勒效應的影響?
IGBT操作時所面臨的問題之一是米勒效應的寄生電容。這種效果是明顯的在0到15V類型的門極驅動器(單電源驅動器)。門集-電極之間的耦合，在于IGBT關斷期間,高dV/dt瞬態可誘導寄生IGBT道通(門集電壓尖峰)，這是潛在的危險。
當上半橋的IGBT打開操作，dVCE/dt電壓變化發生跨越下半橋的IGBT。電流會流過米勒的寄生電容，門極電阻和內部門極驅動電阻。這將倒至門極電阻電壓的產生。如果這個電壓超過IGBT門極閾值的電壓，可能會導致寄生IGBT道通。
有兩種傳統解決方案。首先是添加門極和發射極之間的電容。第二個解決方法是使用負門極驅動。*個解決方案會造成效率損失。第二個解決方案所需的額外費用為負電源電壓。
解決方案是通過縮短門極-發射極的路徑,通過使用一個額外的晶體管在于門極-發射極之間。達到一定的閾值后，晶體管將短路門極-發射極地區。這種技術被稱為有源米勒鉗位,提供在我門的ACPL-3xxJ產品。
4、對于工作于600V直流母線的30～75A、1200VIGBT而言，ACPL-33x、ACPL-H342這5顆帶miller鉗位保護的柵極驅動光耦能否僅以單電源供電就能實現高可靠性驅動，相比于傳統的正負供電，可靠性是更高，還是有所不足?
AvagoACPL-332J,ACPL-333J以及ACPL-H342的門極驅動光耦可以輸出電流2.5A。這些產品適合驅動1200V，100A類型的IGBT。
1)當使用負電源，就不需要使用米勒箝位，但需花額外費用在負電源上。
2)如果只有單電源可使用，那么設計者可以使用內部內置的有源米勒箝位。
這兩種解決方法一樣可靠。米勒箝引腳在不使用時，需要連接到VEE。
5、欠壓，缺失飽和如何更好的被避免?
AVAGO門極驅動光耦帶有欠壓閉鎖(UVLO)保護功能。當IGBT故障時，門極驅動光耦供電的電壓可能會低于閾值。有了這個閉鎖保護功能可以確保IGBT繼續在低電阻狀態。
智能門極驅動光耦,HCPL-316J和ACPL-33xJ，附帶DESAT檢測功能。當DESAT引腳上的電壓超過約7V的內部參考電壓，而IGBT仍然在運行中，后約5μs，Fault引腳改成邏輯低狀態，以通知MCU/DSP。
在同一時間，那1X小粒晶體管會導通，把IGBT的柵極電平通過RG電阻來放電。由于這種晶體管比實際關斷晶體管更小約50倍，IGBT柵極電壓將被逐步放電導致所謂的軟關機。
6、光伏逆變器是安裝在電廠，環境溫度相當惡劣，光耦的工作環境溫度范圍?
工作環境溫度范圍可達-40°C至105°C。在工業應用情況下是足夠的。如果客戶需要更高的工作溫度，R2 Coupler光耦可以運作在擴展溫度達到125°C。
7、光耦絕緣耐壓多高?
門極驅動光耦有不同的封裝。每個封裝都有其自身的特點-如不同的爬電距離和間隙，以配合不同的應用。不同的爬電距離和間隙對應于不同的工作絕緣電壓,Viorm。大Viorm從566V至2262V之間。
8、光耦柵極驅動器的輸出電流是多少?
根據選擇的器件型號，Avago的光耦門極驅動器大輸出電流可以達到0.4A，0.6A，1.0A，1.5A，2.5A，3.0A，4.0A以及5.0A。
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