Unit Bekalan Kuasa UNS 0868 berfungsi sebagai komponen teras yang bertanggungjawab untuk bekalan kuasa dan pengurusan dalam sistem pengujaan siri ABB UNITROL® F, yang dianggap sebagai 'jantung' keseluruhan sistem kawalan. Objektif reka bentuk utamanya adalah untuk menyediakan kuasa pengendalian DC yang sangat boleh dipercayai, berlebihan dan stabil untuk elektronik kawalan sistem pengujaan. Ini memastikan operasi berterusan dan tidak terganggu bagi semua fungsi peraturan, kawalan dan perlindungan di bawah pelbagai keadaan operasi penjana, termasuk permulaan, penutupan, dan juga peristiwa sementara seperti kerosakan grid.
Dalam sistem pengujaan, elektronik kawalan (seperti papan kawalan SDCS-CON-2, peranti pemprosesan isyarat UNS 1860, antara muka I/O UNS 0863, dll.) memerlukan voltan DC yang bersih dan stabil. Walau bagaimanapun, tahap voltan dan kualiti sumber kuasa yang tersedia dalam tetapan industri (seperti bateri stesen dan kuasa AC tambahan) selalunya tidak memenuhi keperluan ini. UNS 0868 direka khusus untuk menangani isu ini, memenuhi peranan kritikal penyesuaian kuasa, pensuisan redundansi dan pengasingan elektrik. Falsafah reka bentuk terasnya berpusat pada ketersediaan dan keselamatan. Dengan menggabungkan input kuasa dwi dan konsep redundansi N+1, ia menghalang kegagalan punca kuasa tunggal daripada menyebabkan penutupan sepenuhnya sistem kawalan pengujaan, dengan itu melindungi penjana dan grid kuasa.
Unit ini ialah peranti 'dipasang pada papan' kendiri yang dipasang dalam kabinet pengujaan, disambungkan kepada bateri luaran, sumber kuasa AC dan beban dalaman melalui blok terminal standard.
2. Ciri-ciri Utama
Fungsi UNS 0868 tertumpu secara menyeluruh di sekitar penukaran kuasa, pengagihan dan pengurusan, khususnya ditunjukkan dalam aspek berikut:
2.1. Input Kuasa Berganda Berlebihan
Saluran Input: Menyediakan dua saluran input kuasa bebas.
Input DC: Menyambung ke bank bateri stesen janakuasa. Ini adalah sumber kuasa utama dan paling boleh dipercayai untuk sistem.
Input AC: Menyambung ke bahagian kedua pengubah pengujaan atau bekalan kuasa AC tambahan loji. Sumber ini berfungsi sebagai sandaran atau tambahan kepada bateri.
Penukaran Lancar Automatik: Kedua-dua input dipisahkan secara dalaman melalui diod. Selagi mana-mana satu daripada sumber kuasa adalah normal, output unit dijamin akan dikekalkan, membolehkan penukaran lancar yang benar dan menghapuskan satu titik kegagalan.
2.2. Keluaran Voltan DC Berbilang Stabil
UNS 0868 menjana dua output DC bebas dengan ciri berbeza untuk menggerakkan bahagian sistem yang berlainan:
Output Utama 240 VDC: Output ini direka khusus untuk papan bekalan kuasa SDCS-POW-4 yang dipasang di dalam unit UNITROL® F utama. Papan POW-4 pula menjana pelbagai voltan DC peringkat rendah yang diperlukan oleh sistem kawalan (cth, ±15V, +5V, +24V). Output ini adalah sumber tenaga muktamad untuk logik kawalan dan pemprosesan isyarat.
Output Tambahan 24 VDC: Ini ialah voltan 24V DC yang diasingkan secara galvanis, khusus digunakan sebagai:
Voltan Soal-siasat: Menyediakan potensi sepunya untuk 16 litar input digital pada Antara Muka I/O UNS 0863.
Bekalan Tujuan Am: Menguasakan pengguna 24V lain, seperti transduser, pengganding bas, dsb.
2.3. Pemantauan Kuasa Komprehensif dan Petunjuk Status
Pemantauan Voltan Input: Unit sentiasa memantau status kedua-dua voltan input DC dan AC.
Output Isyarat Gagal: Apabila sama ada voltan masukan gagal, unit menyediakan isyarat penggera melalui hubungan kerosakan geganti (isyarat FAIL). Isyarat ini boleh diperolehi oleh sistem kawalan penyeliaan untuk memaklumkan kakitangan operasi tentang status kuasa.
Petunjuk Status LED: AC ON dan DC ON Penunjuk LED pada panel hadapan memberikan paparan visual status kehadiran kedua-dua sumber kuasa input.
2.4. Sokongan untuk Operasi Lebihan Selari
Penyejajaran Output 24V: Dalam sistem pengujaan dwi-saluran (AFT), output 24V DC dua unit UNS 0868 dibenarkan untuk disambung secara selari. Unit ini menggabungkan diod penyahgandingan untuk tujuan ini dan menyediakan terminal selari khusus (6/7 dan 8/9), memastikan bahawa jika satu unit kuasa gagal sepenuhnya, yang lain boleh mengambil alih keseluruhan beban 24V dengan lancar, mencapai lebihan N+1 pada tahap bekalan kuasa.
2.5. Tahan dan Penampan
Antara Muka Kapasitor Luaran: Output DC 240V direka bentuk dengan terminal (18/20) untuk menyambungkan kapasitor luaran. Ini membolehkan tenaga yang disimpan dalam kapasitor mengekalkan output DC 240V semasa gangguan ringkas kuasa input DC (cth, milisaat hingga ratusan milisaat), memastikan sistem kawalan tidak ditetapkan semula atau tidak berfungsi akibat penurunan kuasa serta-merta. Keupayaan pengekalannya diukur sebagai 2.2 mF/s, dan nilai kapasitor boleh dipilih berdasarkan masa tahan sistem yang diperlukan.
3. Prinsip Kerja dan Mekanisme Pemprosesan Isyarat
Operasi dalaman UNS 0868 melibatkan proses penukaran dan kawalan kuasa yang canggih. Bahagian berikut menyelidiki prinsip kerja lengkapnya dari input ke output.
3.1. Pemprosesan Input Dwi dan Mekanisme Penukaran Lebihan
a. Penerimaan Input dan Penyesuaian Julat:
UNS 0868 datang dalam dua versi untuk menampung piawaian stesen janakuasa global yang berbeza:
Versi 1: Untuk sistem 24/48 VDC dan 34 sistem VAC.
Versi 2: Untuk sistem 110/250 VDC dan sistem 170 VAC.
Litar dalaman, terutamanya penukar bahagian hadapan, direka untuk menyesuaikan secara automatik kepada julat voltan input lebar yang ditentukan untuk versinya.
b. Penyahgandingan Diod dan Logik 'OR':
Ini adalah teras pelaksanaan redundansi. Input DC dan input AC digabungkan sebelum memasuki penukar pensuisan berikutnya, setiap satu melalui diod khususnya. Kedua-dua diod ini membentuk get logik 'ATAU' mudah:
Jika input DC adalah normal, arus mengalir dari sisi DC.
Jika input DC hilang tetapi input AC adalah normal, arus mengalir dari bahagian AC.
Diod menghalang arus daripada mengalir balik dari satu sumber ke sumber rosak yang lain, mencapai pengasingan elektrik yang sempurna dan pensuisan arus tidak beredar. Proses ini dilaksanakan semata-mata dalam perkakasan, sangat pantas (mikrosaat), dan tidak mempunyai kelewatan pensuisan.
3.2. Prinsip Penukaran Rangsangan DC-DC
a. Penukaran Pensuisan Frekuensi Tinggi:
Tidak kira sama ada tenaga datang daripada input DC atau AC (AC mula-mula dibetulkan kepada DC), kuasa DC gabungan tidak digunakan secara langsung. Ia dimasukkan ke dalam penukar rangsangan DC-DC pensuisan frekuensi tinggi. Teras penukar ini ialah transistor pensuisan berkelajuan tinggi (cth, MOSFET) yang menghidupkan dan mematikan berulang kali pada frekuensi tinggi (biasanya puluhan hingga ratusan kHz).
b. Penyimpanan dan Pelepasan Tenaga:
Apabila suis dihidupkan, tenaga disimpan dalam induktor. Apabila suis dimatikan, induktor, untuk mengekalkan arusnya, menghasilkan daya gerak balas balas. Voltan ini menambah voltan masukan, menghasilkan nadi lebih tinggi daripada voltan masukan.
c. Pembetulan dan Penapisan:
Nadi frekuensi tinggi, voltan tinggi ini melalui pengubah frekuensi tinggi (menyediakan pengasingan) dan diod penerus, dan kemudiannya dilicinkan oleh kapasitor keluaran, akhirnya menghasilkan voltan keluaran 240 VDC yang stabil. Gelung kawalan maklum balas yang tepat (modulasi PWM) memastikan voltan keluaran kekal stabil pada 240V ±10%, tanpa mengira turun naik dalam julat voltan masukan yang dibenarkan.
3.3. Prinsip Penjanaan Output Terpencil 24V
Voltan bas 240V DC diproses selanjutnya untuk menjana keluaran 24V. Proses ini biasanya dikendalikan oleh penukar DC-DC bebas yang lain, yang terasnya juga merupakan litar pensuisan frekuensi tinggi.
Pengasingan Galvanik: Pengubah frekuensi tinggi dalam penukar ini diasingkan, bermakna primer (sisi 240V) dan sekunder (sisi 24V) adalah berasingan secara elektrik sepenuhnya. Ini penting kerana ia memutuskan sambungan elektrik antara litar kawalan (sisi 24V) dan litar kuasa utama (sisi 240V), meningkatkan imuniti dan keselamatan bunyi sistem dengan ketara dengan menghalang isu yang disebabkan oleh perbezaan potensi tanah.
Peraturan dan Had Arus: Litar ini juga mempunyai peraturan voltan untuk memastikan output 24V yang stabil. Tambahan pula, ia direka bentuk untuk menjadi kalis litar pintas, bermakna walaupun terminal keluaran terlitar pintas secara tidak sengaja, litar akan memasuki mod pengehad semasa atau dimatikan, secara automatik pulih sebaik sahaja kerosakan dibersihkan, tanpa menyebabkan kerosakan pada unit.
3.4. Prinsip Kerja Litar Pemantauan
a. Penderiaan Voltan:
Unit ini mengandungi litar pembanding voltan yang sentiasa mencuba voltan masukan DC dan AC.
b. Penghakiman Logik dan Output Isyarat:
LED Status: Apabila voltan sampel melebihi ambang set tertentu, pembanding memacu LED AC ON atau DC ON yang sepadan untuk menyala.
Isyarat FAIL: Logik pemantauan direka sedemikian rupa supaya: isyarat FAIL diaktifkan (bersentuhan terbuka) hanya apabila kedua-dua voltan input gagal serentak. Jika hanya satu input gagal, isyarat FAIL tidak diaktifkan kerana yang lain masih boleh mengekalkan operasi. Ini mengelakkan penggera palsu yang tidak perlu. Isyarat FAIL disediakan oleh output hubungan geganti, menawarkan kaedah petunjuk kerosakan yang pasif, bebas potensi dan terpencil yang boleh disambungkan dengan selamat ke mana-mana sistem pemantauan luaran.
3.5. Mekanisme Perlindungan
Fius Input: Unit ini menggabungkan fius (F1, F2) pada kedua-dua sisi input AC dan DC secara dalaman. Ini berfungsi untuk memutuskan sumber kuasa dengan cepat sekiranya berlaku kerosakan dalaman yang teruk (cth, menukar litar pintas transistor), menghalang peningkatan kerosakan dan melindungi bateri huluan dan sistem pengedaran.
Undervoltage Lockout: Dalam versi 'b', unit ini mempunyai fungsi undervoltage lockout. Ia menghalang penukar daripada memulakan atau beroperasi apabila voltan masukan terlalu rendah, menghalang potensi kerosakan daripada operasi di bawah keadaan voltan yang tidak normal.
4. Integrasi dan Konfigurasi Sistem
4.1. Sambungan Elektrik
Terminal Input:
Terminal 1(L), 2(N): Sambung ke input AC.
Terminal 4(-), 5(+): Sambung ke input DC (perhatikan kekutuban).
Terminal Keluaran:
Terminal 17(+), 19(-): Output 240 VDC ke papan bekalan kuasa POW-4.
Terminal 6(+), 8(-): Output 24 VDC voltan soal siasat.
Terminal 7, 9: Digunakan untuk memadankan output 24V.
Terminal Isyarat:
4.2. Seni Bina Aplikasi dalam Sistem Pengujaan
Dalam sistem UNITROL® F biasa, output 240V DC UNS 0868 disambungkan terus ke input papan bekalan kuasa SDCS-POW-4 di dalam unit kawalan utama. Papan POW-4 kemudiannya menyediakan pelbagai voltan operasi tahap melalui kabel rata ke papan kawalan SDCS-CON-2, peranti pemprosesan isyarat UNS 1860, dsb. Output DC 24V disambungkan ke Antara Muka I/O UNS 0863 untuk menggerakkan input digital dan geganti dalamannya.
4.3. Pentauliahan dan Semakan Fungsi
Pengesahan Versi: Mula-mula, sahkan bahawa versi UNS 0868 (V1 atau V2) sepadan dengan bateri tapak dan voltan AC tambahan.
Pemeriksaan Kuasa Hidup: Selepas menggunakan kuasa, perhatikan sama ada penunjuk LED AC ON dan DC ON menyala.
Pengukuran Voltan: Gunakan multimeter untuk mengukur output 240V DC (terminal 17/19) dan output 24V DC (terminal 6/8); voltan hendaklah dalam toleransi yang dibenarkan.
Simulasi Kerosakan: Putuskan sambungan satu sumber kuasa input dan perhatikan jika yang lain dapat mengekalkan output dengan lancar, dan sahkan status isyarat FAIL.
5. Senario Aplikasi
UNS 0868 direka bentuk untuk persekitaran industri yang memerlukan kebolehpercayaan yang tinggi, terutamanya digunakan dalam:
Sistem Pengujaan Loji Kuasa: Kabinet pengujaan UNITROL® F dalam pelbagai jenis loji kuasa (terma, hidro, nuklear, turbin gas, dll.).
Proses Perindustrian Kritikal: Proses kritikal yang didorong oleh motor segerak yang besar, seperti dalam loji kimia, simpanan tenaga udara termampat dan metalurgi.
Sistem Kuasa Marin: Kawalan pengujaan untuk penjana marin.
Mana-mana sistem kawalan yang memerlukan ketersediaan tinggi dan jaminan bekalan kuasa yang berlebihan.
