Carga de baterías y capacitores

Descripción general

Las baterías y los capacitores tienen requisitos de carga similares, que se adaptan bien al conjunto de características estándar de las fuentes de alimentación de Magna-Power Electronics. Cuando se conecta a una batería o capacitor, la fuente de alimentación Magna-Power Electronics se programa para el voltaje nominal de circuito abierto y la corriente de carga máxima deseada (tasa de carga). La fuente de alimentación opera en modo de corriente constante, cargando la batería o el capacitor a la corriente de carga definida, mientras el voltaje aumenta con la cantidad de carga. Una vez que se alcanza el voltaje nominal programado, la fuente de alimentación Magna-Power Electronics cruza automáticamente al control en modo de voltaje y la corriente de carga cae a cero, indicando que la carga está completa.

Diodo de bloqueo

El requisito de un diodo de bloqueo entre la fuente de alimentación Magna-Power Electronics y las baterías o capacitores depende de la aplicación. La salida de la fuente de alimentación consiste en un gran banco de capacitores utilizados para filtrar el rizado de salida y resistencias de descarga para descargar los capacitores cuando la fuente de alimentación no está en uso. Comúnmente se requiere un diodo de bloqueo para proteger estos capacitores de salida, ya que conectar la fuente de alimentación a un dispositivo de almacenamiento de energía cargado causará una fuerza contraelectromotriz que podría dañar potencialmente la etapa de salida. Además, el diodo de bloqueo previene la descarga del dispositivo de almacenamiento de energía a través de la resistencia de descarga de salida. Aunque los diodos de bloqueo no son proporcionados por Magna-Power Electronics, nuestros ingenieros de ventas pueden ayudar a definir diodos adecuados para una variedad de aplicaciones diferentes.

En algunas aplicaciones, un diodo de bloqueo puede no ser necesario. Con la opción de alta velocidad de respuesta (+HS), los capacitores electrolíticos estándar se intercambian por capacitores de película de menor capacitancia. Estos capacitores pueden tolerar la fuerza contraelectromotriz producida por un dispositivo de almacenamiento de energía, siempre que el voltaje nominal de circuito abierto esté dentro de la clasificación de voltaje máximo de salida de la fuente de alimentación. Con la opción de alta velocidad de respuesta, la fuente de alimentación seguirá teniendo resistencia de descarga de salida, lo que resultará en una descarga lenta si el dispositivo de almacenamiento de energía no se desconecta cuando está completamente cargado.

Sin la opción de alta velocidad de respuesta, se puede evitar un diodo de bloqueo precargando la fuente de alimentación al voltaje nominal del dispositivo de almacenamiento de energía, para minimizar la cantidad de fuerza contraelectromotriz. La precarga se realiza en condiciones de circuito abierto programando la fuente de alimentación al voltaje nominal del dispositivo de almacenamiento de energía y la corriente de carga máxima, luego habilitando la salida antes de conectar el dispositivo de almacenamiento de energía. El dispositivo de almacenamiento de energía se conecta entonces a la salida de la fuente de alimentación usando un interruptor con la clasificación apropiada. Los transitorios de voltaje en el dispositivo de almacenamiento de energía deben monitorearse de cerca para asegurar que no excedan los valores nominales del dispositivo.

Detección remota

La detección remota, disponible en modelos hasta 1000 Vdc, permite que la fuente de alimentación compense una caída de voltaje entre los terminales de salida de la fuente de alimentación y la carga. De forma estándar, la fuente de alimentación detectará voltajes directamente en los terminales de salida. Sin embargo, con la detección remota habilitada, la fuente de alimentación detectará desde los cables de detección conectados, permitiéndole compensar hasta un 3% de su clasificación. El uso de detección remota para la carga de baterías y capacitores es común, ya que permite la compensación de la caída de voltaje del diodo de bloqueo. Además, con la detección remota habilitada y los cables de detección conectados, la pantalla de la fuente de alimentación y la programación remota proporcionarán el voltaje medido en la ubicación de detección remota.

Se debe tener precaución al usar la funcionalidad de detección remota. Las fuentes de alimentación Magna-Power Electronics cuentan con detección inteligente cuando la detección remota está habilitada y los cables de detección no están conectados, como lo indica un LED de detección remota parpadeante en la pantalla del panel frontal; bajo esta condición, la fuente de alimentación vuelve automáticamente a la detección local. Sin embargo, cambiar los cables de detección remota o desconectar los cables de detección mientras la salida está habilitada pondrá la fuente de alimentación en condiciones momentáneas de lazo abierto, sin retroalimentación adecuada, produciendo condiciones de operación indeseables. Si el cambio de cables de detección remota es un requisito de la aplicación, la fuente de alimentación debe estar en espera cuando se realice este cambio.

¿Por qué Magna-Power Electronics?

• Tecnología de procesamiento de potencia alimentada por corriente: la topología de procesamiento de potencia característica de Magna-Power Electronics permite que sus fuentes de alimentación operen incluso en las condiciones de carga más exigentes. Para la carga de capacitores, las fuentes de alimentación pueden encenderse y regular condiciones de carga en cortocircuito.
• Programación de alta precisión: la generación más reciente de productos Magna-Power Electronics ofrece una de las más altas precisiones de programación y lectura en el mercado de fuentes de alimentación programables. La alta precisión ofrecida por los productos significa menos equipos necesarios para la recolección de datos y medición, y una programación más cercana a los voltajes nominales de los dispositivos de almacenamiento de energía.
• Bajo rizado de voltaje: el rizado de voltaje y corriente de carga juega un papel importante en la vida útil de los sistemas de baterías. Todas las fuentes de alimentación Magna-Power Electronics ofrecen un rizado de voltaje extremadamente bajo, tan bajo como 0.03% del voltaje nominal.
• Detección remota de voltaje: los modelos de fuentes de alimentación Magna-Power Electronics hasta 1000 Vdc cuentan con capacidad de detección remota, permitiendo la compensación de la caída de voltaje a través de diodos de bloqueo y cables de salida.

Ciclado de baterías

Mientras que la carga de baterías requiere solo operación de un cuadrante, el ciclado de baterías requiere operación de dos cuadrantes para absorber energía de las baterías. Utilizar una fuente de alimentación y una carga independientes para proporcionar cada cuadrante de operación ofrece la máxima modularidad del sistema. Además, separar la fuente de alimentación y la carga permite el uso de bancos de carga resistiva pasiva de bajo costo para la descarga. Alternativamente, se puede usar una carga electrónica para una mayor programabilidad de las características de carga.

Se pueden lograr transiciones fluidas entre el suministro y la absorción de energía dimensionando la fuente de alimentación al doble de la potencia nominal de la carga. La carga funcionará constantemente a su potencia nominal; sin embargo, tan pronto como se apague la fuente de alimentación, las baterías tendrán una transición suave de carga a descarga.

Los perfiles de carga se pueden programar en las fuentes de alimentación Magna-Power Electronics a través de una variedad de interfaces de programación. Hay 100 pasos de memoria disponibles en el panel frontal D-Version, permitiendo que los ajustes de voltaje y corriente se secuencien a lo largo del tiempo. Se admiten comandos SCPI para que el software personalizado controle completamente la fuente de alimentación. Además, los controladores LabVIEW proporcionados permiten la integración con otros equipos de prueba y medición, incluyendo una carga electrónica.

Redes de carga y pulsación de capacitores

Las fuentes de alimentación Magna-Power Electronics se utilizan para cargar capacitores de manera confiable, los cuales pueden proporcionar operación DC pulsada o continua en una amplia gama de aplicaciones, tales como:

• Radar
• Tubos de microondas, incluyendo: tubos klystron, magnetrones y girotrones
• Amplificadores de radiofrecuencia (RF)
• Aceleradores de terapia con haz de protones

Para capacitores que proporcionan pulsación de alta frecuencia, la carga aparecerá ante la fuente de alimentación como el promedio de esos pulsos, dado que la capacitancia que suministra los pulsos está dimensionada apropiadamente para la carga. La fuente de alimentación debe considerarse como una caja negra y la capacitancia de filtro interna de la fuente de alimentación no debe usarse en el cálculo de la energía para suministrar los pulsos. La fuente de alimentación operará en modo de corriente constante mientras carga los capacitores de carga y cambiará automáticamente al modo de voltaje constante cuando la capacitancia esté completamente cargada. Si los capacitores de carga se pulsan continuamente, la fuente de alimentación siempre operará en modo de corriente constante. Todas las fuentes de alimentación Magna-Power Electronics están clasificadas para operación continua bajo condiciones de carga máxima.