MagnaLOAD Standard Control Modes and Introducing Shunt Regulator and Rheostat
Para ofrecer flexibilidad de control con una variedad de fuentes DC, las cargas electrónicas DC MagnaLOAD cuentan con varios modos de control seleccionables por el usuario:
- Modo de voltaje
- Modo de corriente
- Modo de potencia
- Modo de resistencia
- Modo de regulador shunt
- Reóstato (Serie ARx, Serie WRx)
Dependiendo del modo de control seleccionado, los puntos de ajuste programados y el voltaje y la corriente suministrados por la fuente DC conectada, el MagnaLOAD seleccionará automáticamente el estado de regulación apropiado: voltaje constante, corriente constante, potencia constante o resistencia constante.
Generalmente, al conectar el MagnaLOAD a una fuente DC regulada, el MagnaLOAD no debe configurarse para operar en el mismo estado de regulación que la fuente DC, ya que esto puede producir inestabilidades de control entre los dos productos. En su lugar, por ejemplo, si la fuente DC está regulando voltaje, el MagnaLOAD debe configurarse en cualquier modo de control excepto el modo de voltaje.
Las aplicaciones simples del MagnaLOAD requieren llevar el producto al estado de regulación deseado y desactivarlo con una falla si se excede un valor establecido. Para estas aplicaciones simples, los puntos de ajuste distintos al del estado de regulación deseado deben configurarse al máximo, mientras que los puntos de disparo deben establecerse en el nivel deseado para apagar el producto. Las aplicaciones avanzadas del MagnaLOAD requieren límites de puntos de ajuste de cruce para asegurar que el producto no se dispare, permitiendo una validación adicional del comportamiento de su fuente DC. Para estas aplicaciones avanzadas, los puntos de ajuste disponibles deben programarse a los puntos de cruce deseados; los puntos de disparo aún están disponibles para programarse como límites de seguridad.
Modo de control de voltaje
En el modo de control de voltaje, el MagnaLOAD realizará un cruce automático entre la regulación de voltaje y potencia, pero dará preferencia a la regulación de voltaje constante sobre todos los demás estados. La Figura 1 muestra un diagrama de operación simplificado del modo de voltaje.
El modo de control de voltaje es popular en aplicaciones donde la fuente DC es de corriente constante o potencia constante, tales como: convertidores DC-DC y fuentes de alimentación DC.
Modo de control de corriente
En el modo de control de corriente, el MagnaLOAD realizará un cruce automático entre la regulación de corriente y potencia, pero dará preferencia a la regulación de corriente constante sobre todos los demás estados. La Figura 2 muestra un diagrama de operación simplificado del modo de voltaje.
En el modo de corriente, el MagnaLOAD permitirá que el voltaje de entrada fluctúe mientras intenta mantener el punto de ajuste de corriente en un estado de regulación de corriente constante. La regulación de corriente es típicamente el requisito más común para una carga electrónica y, de igual manera, el modo de control de corriente es el modo más utilizado para los MagnaLOAD. El modo de control de corriente se utiliza más comúnmente en aplicaciones tales como: descarga de baterías o capacitores, pruebas de convertidores DC-DC y pruebas de fuentes de alimentación DC.
Modo de control de potencia
En el modo de control de potencia, el MagnaLOAD realizará un cruce automático entre la regulación de corriente y potencia, pero dará preferencia a la regulación de potencia constante sobre todos los demás estados. La Figura 3 muestra un diagrama de operación simplificado del modo de voltaje.
En el modo de potencia, el MagnaLOAD permitirá que el voltaje y la corriente de entrada fluctúen mientras intenta mantener el punto de ajuste de potencia en un estado de regulación de potencia constante. El modo de control de potencia es popular en aplicaciones de prueba donde la fuente DC tiene un amplio rango de operación a plena potencia, tales como: fuentes de alimentación DC con auto-rango o celdas de combustible.
Modo de control de resistencia
En el modo de control de resistencia, el MagnaLOAD dará preferencia al estado de regulación de resistencia constante sobre todos los demás estados de regulación. La Figura 4 muestra un diagrama de operación simplificado del modo de voltaje.
Con una resolución de programación de hasta 16 bits, el modo de control de resistencia permite la programación precisa de un valor de resistencia deseado como punto de ajuste. El MagnaLOAD operará en regulación de resistencia constante dentro de los límites de puntos de ajuste indicados en gris en la Figura 4. Si la fuente DC conectada lleva el bus DC a uno de los límites de puntos de ajuste, el MagnaLOAD realizará un cruce automático al estado de regulación apropiado. El modo de control de resistencia se utiliza más comúnmente en aplicaciones que de otro modo utilizarían solo un resistor pasivo.
Modo de control de regulador shunt
El modo de regulador shunt es un nuevo modo de control que Magna-Power desarrolló para su línea de productos MagnaLOAD, y que rápidamente se ha convertido en una de sus características más indispensables. En el modo de regulador shunt, el MagnaLOAD no comienza a procesar potencia hasta que se excede el umbral de voltaje programado. El usuario establece su umbral de voltaje deseado y la corriente de disipación deseada. Una vez que el MagnaLOAD está habilitado, permanece inactivo y monitorea el voltaje del bus DC. Cuando el voltaje DC sube por encima del umbral de voltaje programado, el MagnaLOAD se activa al ajuste de corriente programado en 1 ms para disipar energía del bus DC. En este modo, el MagnaLOAD actúa de manera similar a un dispositivo de protección, asegurando que el bus DC no exceda el umbral de voltaje programado. El modo de regulador shunt es particularmente útil en aplicaciones con accionamientos DC sin escobillas, que pueden causar que el voltaje del bus aumente cuando el accionamiento frena. La Figura 5 muestra un diagrama de operación simplificado del modo de regulador shunt.
El modo de regulador shunt cuenta con histéresis integrada para evitar oscilaciones y conmutaciones rápidas de encendido y apagado. El umbral de voltaje en el que el MagnaLOAD se activa en modo de regulador shunt es el punto de ajuste de voltaje programado más el 1% de la clasificación de voltaje a escala completa de la unidad. Por ejemplo, si un MagnaLOAD ARx6.75-1000-14 (6.75 kW, 0-1000 Vdc, 0-14 Adc) fuera programado a 500 Vdc en modo de regulador shunt, el MagnaLOAD comenzaría a disipar energía en el umbral de voltaje calculado como:
El MagnaLOAD continuaría disipando energía hasta que el voltaje del bus DC caiga por debajo de 500 Vdc. Si el voltaje del bus vuelve a subir por encima de 510 Vdc, el MagnaLOAD se reactivaría. Algunas aplicaciones pueden requerir una modificación a este sumador del 1%, que puede modificarse editando un valor de EPROM en el software. Contacte al soporte de Magna-Power para más detalles.
Al dimensionar un MagnaLOAD para su uso en modo de regulador shunt, es importante considerar la capacidad de corriente del MagnaLOAD cuando se activa en el umbral de voltaje. Usando el ejemplo anterior, para el ARx6.75-1000-14 y un punto de ajuste de voltaje programado de 500 Vdc, el umbral de voltaje para este MagnaLOAD será de 510 Vdc; por lo tanto, el ajuste máximo de corriente será:
Modo de control de reóstato (solo series ARx y WRx)
La etapa de disipación de potencia en las series ARx y WRx de MagnaLOAD consiste en una matriz conmutada de resistencias acopladas en serie con elementos lineales. El modo de control de reóstato bypasea los elementos lineales para proporcionar control directo de la matriz de resistencias conmutadas del MagnaLOAD. Mientras que la mayoría de las cargas electrónicas necesitan especificar la tasa de variación para sus diversos modos de control a medida que aumentan y disminuyen los MOSFETs internos, el modo de control de reóstato proporciona una verdadera respuesta escalón sin las limitaciones del tiempo de rampa de los MOSFETs, ofreciendo un cambio instantáneo de una resistencia a otra.
En el modo de control de reóstato, hay un total de 31 estados de resistencia diferentes disponibles. Cada estado de resistencia tiene un límite de potencia asociado, inferior a la potencia nominal a plena escala del modelo MagnaLOAD, que no puede ser excedido. Los estados de resistencia pueden conmutarse en tiempo real, con la entrada de CC habilitada, a la potencia máxima nominal del estado de resistencia. La tensión máxima de salida nominal o la corriente máxima de salida nominal del modelo pueden alcanzarse en cada estado de resistencia, siempre que no se exceda el límite de potencia de dicho estado.
Los 31 valores de resistencia de reóstato disponibles varían según el modelo. Los valores de resistencia del reóstato y los límites de potencia para cada estado se proporcionan en el Manual del Usuario del producto correspondiente, en la sección titulada "Rheostat Mode."