市場(chǎng)上有許多寬輸入電壓AC/DC電源。由于輸入范圍為90-305VAC的電源涵蓋了100、115、230和277Vac標(biāo)稱電壓，因此可作為全球通用的電壓。然而，很多工業(yè)中安裝的是沒有中性線的三相電，因此需要更寬的輸入電壓范圍來滿足相對(duì)相的輸入需求。本文將解釋為什么開發(fā)了具有6:1輸入電壓范圍的新型低功率AC/DC轉(zhuǎn)換器。

首先進(jìn)行簡(jiǎn)短的技術(shù)說明：在三相主電源中，相相間互成120°角。相間電壓如圖1所示。VAB的幅度是單相電壓VA的√3倍。

圖一：三相電源矢量圖

在一些工業(yè)應(yīng)用中，交流電經(jīng)過整流后產(chǎn)生的是不平滑直流電。只要直流電壓在輸入電壓范圍內(nèi)，所有的標(biāo)準(zhǔn)AC/DC轉(zhuǎn)換器都可以正常工作。均方根(rms)交流電壓定義為：交流電壓在純阻性負(fù)載上產(chǎn)生的熱效應(yīng)和直流電壓相等。實(shí)際上交流電壓峰峰值遠(yuǎn)高于均方根電壓(圖2)。如果主電源經(jīng)過全波整流，那么所產(chǎn)生的直流電壓將比標(biāo)稱均方根電壓高出√2倍。因此，為了涵蓋所有可能的整流三相交流輸入電壓，轉(zhuǎn)換器的直流輸入電壓范圍必須至少高達(dá)678VDC。

圖2：全波整流交流波形

為了滿足單相和相對(duì)相的交流電壓，以及全波整流后的電壓要求。

RECOM Power推出了RAC05-K/480系列，具有85-528VAC的超寬輸入交流電壓范圍，以及120V至745VDC的直流輸入電壓范圍，因此該系列可滿足100V至480VAC或整流后的直流輸入電壓。超寬輸入電壓AC/DC轉(zhuǎn)換器有三個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域：狀態(tài)檢修(CBM)、智能街道照明以及缺相容錯(cuò)工業(yè)系統(tǒng)。

根據(jù)狀態(tài)進(jìn)行維護(hù)

單純來說CBM的意思是：「如果沒有損壞，就無需修理!」這個(gè)概念是持續(xù)監(jiān)控機(jī)器和系統(tǒng)，如果所有讀數(shù)都在公差范圍內(nèi)，就沒有必要做任何預(yù)防性維護(hù)。只有當(dāng)指示器開始顯示新的變化才會(huì)進(jìn)行調(diào)查(例如：意外的溫度升高、電機(jī)的振動(dòng)特征變化或數(shù)據(jù)異常)，有必要時(shí)再予以維修。

CBM用于智能維護(hù)系統(tǒng)(預(yù)測(cè)和預(yù)防而非故障和修復(fù))，對(duì)于一旦停機(jī)可能導(dǎo)致嚴(yán)重問題的關(guān)鍵系統(tǒng)特別有幫助，或者對(duì)超級(jí)大的工廠來說，使用CBM可以顯著減少備件庫存和降低營運(yùn)維護(hù)部門的成本(每位工程師可以負(fù)責(zé)更多的機(jī)器設(shè)備)。

與所有信息化系統(tǒng)一樣，CBM跟被監(jiān)控設(shè)備之間需要定期的數(shù)據(jù)通信來往。如果我們以電機(jī)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，傳感器可測(cè)量溫度、振動(dòng)、噪聲、轉(zhuǎn)速和電源電流以獲得準(zhǔn)確的電機(jī)性能狀況。該信息可由有線現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)連續(xù)發(fā)送，或者通過無線IoT鏈路進(jìn)行預(yù)處理之后不定期發(fā)送以減少數(shù)據(jù)流量。在任何一種情況下，都需要為CBM監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的低壓直流電源。圖3顯示了這種系統(tǒng)沒有可用的中性線因此是由三相電源的其中兩相供電。

圖三：電機(jī)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由三相電動(dòng)機(jī)電源的兩相供電

在三相電能計(jì)量、電動(dòng)車充電站以及可持續(xù)能源監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)也需要類似的相對(duì)相的AC/DC電源。

智能街道照明

低功率380-480V AC/DC轉(zhuǎn)換器最常見的第二個(gè)應(yīng)用是智能街道照明。最常見的做法是低功率的AC/DC電源安裝在路燈的燈柱上，路燈連接三相電中的兩相。因此三個(gè)相位上的負(fù)載可以平均分配，同時(shí)減少所需的布線量。每個(gè)燈柱分別接地，所以不需要額外的接地線或中性線。

圖四：智能街道照明典型接線圖 - 每個(gè)燈連接兩相

路燈控制可以用無線或電力線通信集中協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)路燈可自動(dòng)化(每個(gè)燈柱都可以安裝GPS接收器，因此每盞燈都知道它的位置、時(shí)間以及日出和日落時(shí)間(民用曙暮光)，并作為GPS天文數(shù)據(jù)傳輸出去)。在一些照明計(jì)劃中，例如多層停車場(chǎng)、街道照明和大面積照明，還可以包括移動(dòng)檢測(cè)器和車輛檢測(cè)器以在需要照明的地方讓路燈亮起。

無論控制是本地控制還是集中控制，傳感器和通信收發(fā)器都必須由相間電源供電。它們的功率要求并不高，通常3-4W就足以為紅外探測(cè)器、GPS模塊或網(wǎng)狀無線電供電。由高壓電供電的敏感傳感器或無線電設(shè)備的主要問題在于要如何應(yīng)對(duì)浪涌和瞬變。室外智能燈裝置通常被歸類為過電壓類別(OVC) III或IV，這意味著電壓浪涌可能有非常高的能量因?yàn)樵礁叩腛VC類別有越低的源阻抗。

圖五：過電壓類別

RAC05-K/480符合OVC III標(biāo)準(zhǔn)(內(nèi)置氣體放電管、保險(xiǎn)絲和MOV)。安裝OVC IV需要一個(gè)由外部避雷器組成的預(yù)濾波器，可根據(jù)法規(guī)要求在經(jīng)過幾次浪涌電壓或浪涌電流后進(jìn)行更換。

容錯(cuò)

據(jù)估計(jì)，近90%的電源故障是由單相短路引起的。三相故障極為罕見。在工業(yè)應(yīng)用中電力的連續(xù)性對(duì)連續(xù)作業(yè)或安全性是極為重要的，因此可以考慮使用非接地安裝。

這對(duì)三角型配電系統(tǒng)尤其有效，而不是圖1所示的星型配置。三角型配置可以不接地、角接地或中心抽頭接地，接地時(shí)使用高阻抗接地或固定接地。這種安排的原因是接地故障時(shí)可能會(huì)在系統(tǒng)的某些地方產(chǎn)生不需要的電流，但系統(tǒng)的其余地方仍正常運(yùn)行。因此，盡管星型連接是最常見的，但三角型連接仍然用于許多關(guān)鍵流程上，例如數(shù)據(jù)中心、汽車廠或造紙廠等連續(xù)生產(chǎn)工廠。

RAC05-xxk/480不需要接地，因?yàn)樗且粋€(gè)4kVAC雙重隔離的Class II設(shè)備，所以它與三角型或星型接法兼容。它還可以與三相整流器一起使用成為一個(gè)相位冗余電源，如圖2所示。如果任何單相發(fā)生故障，電源可以由另外兩相供電。

圖六：RAC05-xxK/480之連接選擇

結(jié)論

RAC05-K/480系列是一款多功能AC/DC電源，可用在85VAC至528VAC的單相或相間應(yīng)用。無需任何外部組件，轉(zhuǎn)換器的OVC III耐浪涌能力意味著它適用于各種工業(yè)應(yīng)用，例如智能工業(yè)、智能照明和容錯(cuò)工業(yè)等領(lǐng)域。

審核編輯：湯梓紅