배터리 및 커패시터 충전
개요
배터리와 커패시터는 유사한 충전 요구사항을 가지며, Magna-Power Electronics 전원공급장치의 표준 기능으로 충분히 대응할 수 있습니다. 배터리 또는 커패시터에 연결할 때, Magna-Power Electronics 전원공급장치는 공칭 개방 회로 전압과 최대 희망 충전 전류(충전 속도)로 프로그래밍됩니다. 전원공급장치는 정전류 모드로 동작하여 정해진 충전 전류로 배터리 또는 커패시터를 충전하며, 전압은 충전량에 따라 상승합니다. 프로그래밍된 공칭 전압에 도달하면, Magna-Power Electronics 전원공급장치는 자동으로 정전압 제어 모드로 전환되고 충전이 완료됨에 따라 충전 전류가 0으로 떨어집니다.
역류 방지 다이오드
Magna-Power Electronics 전원공급장치와 배터리 또는 커패시터 사이에 역류 방지 다이오드가 필요한지 여부는 응용 분야에 따라 달라집니다. 전원공급장치 출력은 출력 리플을 필터링하기 위한 대용량 커패시터 뱅크와, 전원공급장치가 사용되지 않을 때 커패시터를 방전시키기 위한 방전 저항으로 구성됩니다. 충전된 에너지 저장 장치를 전원공급장치에 연결하면 출력단을 손상시킬 수 있는 역기전력이 발생할 수 있으므로, 이러한 출력 커패시터를 보호하기 위해 일반적으로 역류 방지 다이오드가 필요합니다. 또한, 역류 방지 다이오드는 출력 방전 저항을 통한 에너지 저장 장치의 방전을 방지합니다. Magna-Power Electronics에서는 역류 방지 다이오드를 제공하지 않지만, 당사의 영업 엔지니어가 다양한 응용 분야에 적합한 다이오드를 선정하는 데 도움을 드릴 수 있습니다.
일부 응용 분야에서는 역류 방지 다이오드가 필요하지 않을 수 있습니다. 고속 슬루레이트 옵션(+HS)을 적용하면, 표준 전해 커패시터가 저용량 필름 커패시터로 교체됩니다. 이 커패시터는 에너지 저장 장치의 공칭 개방 회로 전압이 전원공급장치의 최대 출력 전압 정격 이내인 한, 에너지 저장 장치에 의해 발생하는 역기전력을 견딜 수 있습니다. 고속 슬루레이트 옵션을 적용해도 전원공급장치에는 여전히 출력 방전 저항이 있으므로, 에너지 저장 장치가 완전히 충전된 후 분리되지 않으면 서서히 방전됩니다.
고속 슬루레이트 옵션이 없는 경우, 역기전력을 최소화하기 위해 전원공급장치를 에너지 저장 장치의 공칭 전압으로 사전 충전함으로써 역류 방지 다이오드를 생략할 수 있습니다. 사전 충전은 개방 회로 조건에서 전원공급장치를 에너지 저장 장치의 공칭 전압과 최대 충전 전류로 프로그래밍한 다음, 에너지 저장 장치를 연결하기 전에 출력을 활성화하여 수행합니다. 이후, 적절한 정격의 스위치를 사용하여 에너지 저장 장치를 전원공급장치 출력에 연결합니다. 에너지 저장 장치에 가해지는 전압 과도 현상이 에너지 저장 장치의 정격값을 초과하지 않는지 면밀히 모니터링해야 합니다.
원격 센싱
1000 Vdc 이하 모델에서 사용 가능한 원격 센싱 기능은 전원공급장치 출력 단자와 부하 사이의 전압 강하를 보상할 수 있게 합니다. 기본적으로 전원공급장치는 출력 단자에서 직접 전압을 감지합니다. 그러나 원격 센싱을 활성화하면, 전원공급장치는 연결된 센싱 리드에서 감지하여 정격의 최대 3%까지 보상할 수 있습니다. 원격 센싱은 역류 방지 다이오드의 전압 강하를 보상할 수 있으므로 배터리 및 커패시터 충전에 널리 사용됩니다. 또한, 원격 센싱이 활성화되고 센싱 리드가 연결된 상태에서, 전원공급장치 디스플레이와 원격 프로그래밍은 원격 센싱 위치에서 측정된 전압을 피드백합니다.
원격 센싱 기능을 사용할 때는 주의가 필요합니다. Magna-Power Electronics 전원공급장치는 원격 센싱이 활성화된 상태에서 센싱 리드가 연결되지 않은 경우 이를 스마트하게 감지하며, 전면 패널 디스플레이의 원격 센싱 LED가 점멸하여 이를 표시합니다. 이 경우, 전원공급장치는 자동으로 로컬 센싱으로 복귀합니다. 그러나 출력이 활성화된 상태에서 원격 센싱 리드를 전환하거나 분리하면, 전원공급장치가 적절한 피드백 없이 일시적인 개방 루프 상태에 놓이게 되어 바람직하지 않은 동작 조건이 발생합니다. 원격 센싱 리드의 전환이 응용 요구사항인 경우, 전환 시 전원공급장치는 반드시 대기 모드에 있어야 합니다.
Magna-Power Electronics를 선택해야 하는 이유
- 전류 급전 전력 처리 기술: Magna-Power Electronics의 고유한 전력 처리 토폴로지는 가장 가혹한 부하 조건에서도 전원공급장치가 안정적으로 동작할 수 있도록 합니다. 커패시터 충전 시, 전원공급장치는 단락 회로 부하 조건에서의 기동 및 조절이 가능합니다.
- 고정밀 프로그래밍: Magna-Power Electronics 최신 세대 제품은 프로그래머블 전원공급장치 시장에서 가장 높은 수준의 프로그래밍 및 읽기 정확도를 제공합니다. 제품이 제공하는 높은 정밀도는 데이터 수집 및 측정에 필요한 장비를 줄이고, 에너지 저장 장치의 공칭 전압에 더욱 근접한 프로그래밍을 가능하게 합니다.
- 저전압 리플: 충전 전압 및 전류 리플은 배터리 시스템의 수명에 중요한 역할을 합니다. 모든 Magna-Power Electronics 전원공급장치는 정격 전압의 0.03%까지 매우 낮은 전압 리플을 제공합니다.
- 원격 전압 센싱: 1000 Vdc 이하의 Magna-Power Electronics 전원공급장치 모델은 원격 센싱 기능을 탑재하여, 역류 방지 다이오드 및 출력 케이블의 전압 강하를 보상할 수 있습니다.
배터리 사이클링
배터리 충전은 단일 사분면 동작만 필요하지만, 배터리 사이클링은 배터리로부터 에너지를 흡수하기 위한 2사분면 동작이 필요합니다. 독립적인 전원공급장치와 부하를 사용하여 각 사분면의 동작을 제공하면 최대한의 시스템 모듈성을 확보할 수 있습니다. 또한, 전원공급장치와 부하를 분리하면 방전용으로 저비용의 수동 저항 부하 뱅크를 사용할 수 있습니다. 대안으로, 부하 특성의 프로그래밍 유연성을 높이기 위해 전자 부하를 사용할 수도 있습니다.
전원공급장치를 부하의 전력 정격의 2배로 설계하면, 에너지 공급과 흡수 간의 원활한 전환이 가능합니다. 부하는 정격 전력에서 지속적으로 동작하지만, 전원공급장치가 꺼지면 배터리는 충전에서 방전으로 매끄럽게 전환됩니다.
충전 프로파일은 다양한 프로그래밍 인터페이스를 통해 Magna-Power Electronics 전원공급장치에서 프로그래밍할 수 있습니다. D-Version 전면 패널에서 100개의 메모리 스텝을 사용할 수 있으며, 시간에 따라 전압 및 전류 설정을 시퀀스로 구성할 수 있습니다. 사용자 정의 소프트웨어로 전원공급장치를 완전히 제어할 수 있도록 SCPI 명령이 지원됩니다. 또한, 제공되는 LabVIEW 드라이버를 통해 전자 부하를 포함한 다른 시험 및 측정 장비와의 통합이 가능합니다.
커패시터 충전 및 펄싱 네트워크
Magna-Power Electronics 전원공급장치는 다음과 같은 광범위한 응용 분야에서 펄스 또는 연속 DC 동작을 제공하는 커패시터를 안정적으로 충전하는 데 사용됩니다:
- 레이더
- 클라이스트론 튜브, 마그네트론, 자이로트론을 포함한 마이크로파 관
- 무선주파수(RF) 증폭기
- 양성자 빔 치료 가속기
고주파 펄싱을 위한 커패시터의 경우, 펄스를 공급하는 커패시턴스가 부하에 적합한 크기로 설계되었다면, 부하는 전원공급장치에 해당 펄스의 평균값으로 나타납니다. 전원공급장치는 블랙박스로 간주해야 하며, 전원공급장치 내부의 필터 커패시턴스는 펄스 에너지 공급 계산에 사용해서는 안 됩니다. 전원공급장치는 부하 커패시터를 충전하는 동안 정전류 모드로 동작하며, 커패시턴스가 완전히 충전되면 자동으로 정전압 모드로 전환됩니다. 부하 커패시터가 연속적으로 펄싱되는 경우, 전원공급장치는 항상 정전류 모드로 동작합니다. 모든 Magna-Power Electronics 전원공급장치는 최대 부하 조건에서의 연속 동작에 대해 정격이 부여됩니다.