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智能保护继电器系统设计及电网外围构建

作者:澳门皇冠   来源:皇冠赌场   时间:2019-09-17 17:45   点击次数 点击:

  位于中心站和变电站,长期以来一直是屏蔽电网和变电站故障的最后阶段。如今,智能电网和分布式系统的结合推动了智能保护继电器的需求,这些保护继电器能够使智能故障保护更接近电力消费者和各个设备。除了传统的式甚至固态继电器之外,智能保护继电器是基于处理器的复杂系统,旨在识别故障并安全地从电网断开 - 并在服务恢复时可靠地重新连接。对于工程师而言,由于商提供了广泛的可用设备,因此大大降低了构建经济高效的智能保护继电器系统的复杂性。

  智能保护继电器,也称为数字保护继电器,本身就是复杂的系统(图1)。与传统的机械或静态固态继电器相比,这些系统提供了精确性能,灵活性和易用性的独特组合。这些系统至少使用多通道模拟前端(AFE)来监测线路电流和电压,以检测每条线路的特性。

  图1:基于处理器的智能保护继电器将线路监控与继电器控制相结合,实现连接和断开事件的独立操作和远程控制。 (由德州仪器公司提供)

  根据具体的应用性能要求,AFE信号链通常以精密仪表放大器级开始,旨在优化AFE的动态范围,同时降低噪声和漂移误差。反过来,这些放大器驱动转换级,采用模数转换器ADC)构建,分辨率范围为10位至16位,分别满足约1%至0.05%的应用精度要求。

  具体的转换要求决定了转换器架构的选择。例如,delta-sigma(ΔΣ)ADC提供高分辨率和信噪比,而逐次逼近寄存器(SAR)ADC具有零延迟和这些应用中经常需要的高线性度。对于过采样ΔΣADC,信号链包括一个平滑ADC输出的最终滤波级。

  AFE IC集成了合适信号链的所有阶段,提供高达24位的分辨率,并为这些应用提供近乎可靠的解决方案。例如,ADI公司的AD73360 ADC提供6个16位通道,每个通道都有完整的信号链,包括信号调理器,可编程增益放大器(PGA),Σ-Δ转换器和数字抽取滤波器。

  On在输出侧,智能保护继电器驱动高压继电器或断路器,以打开或关闭与电网的连接。此处,处理器启用或禁用继电器驱动器,如凌力尔特公司的LTC4441,Maxim Integrated MAX4820/4821(图2)和Micrel MIC4420。反过来,这些驱动器可以打开或关闭高压继电器,例如TE Connectivity LEV200A4ANA,这是该公司LEV200 KILOVAC系列高压继电器的一部分。

  图2:智能保护继电器使用基于处理器的继电器驱动器控制,如Maxim Integrated MAX4820(串行接口)和MAX4821(并行接口) )在线路故障发作期间打开或关闭高压继电器或断路器。 (由Maxim Integrated提供)

  作为智能保护继电器系统的核心,微控制器和DSP执行旨在检测故障和控制线继电器的算法。具有集成模拟外设的处理器的可用性有助于简化设计,同时提供实现复杂保护继电器功能所需的功率和分辨率。

  事实上,设计人员可以利用具有分辨率高达24位的集成多通道ADC的32位MCU,以满足要求最高精度的应用。例如,Analog的ADuCM系列中的ADI公司ADUCM360将ARMCortex-M3 32位内核与两个通道相结合,提供具有专用信号调理,24位Σ-Δ转换器和数字滤波器的独立路径。每个通道还连接到输入多路复用器,用于处理多个源。对于精度要求不太严格的应用,设计人员可以在集成MCU中找到10位和12位ADC,例如Atmel SAM D20系列,Microchip TechnologyPIC 32MX系列和Texas Instruments Concerto系列。例如,Atmel的ATSAMD20J18提供12位ADC,但可配置为8位和10位结果,以缩短转换时间。

  在其功能中,智能保护继电器增强了自身的功能,可以独立监控和断开网格,其功能旨在支持人员和自动网格管理软件的远程操作。在这里,这些智能中继设计实现了各种连接选项,以确保网格事件与远程操作员的低延迟通信,以及对远程操作员发出的断开连接命令的快速响应。

  因此,智能继电器通常需要支持各种灵活的TCP/IP和基于以太网的协议,如EtherCAT,Profinet,Profibus和EtherNet/IP,专为低延迟实时控制而设计和工业应用。此外,这些中继系统有望支持更专业的网格连接协议。特别是,IEC 61850以太网已成为首选的网格通信协议,提供满足标准要求所需的速度和效率,例如保护继电器的毫秒响应时间。

  为了支持这些不断增长的连接要求,半导体制造商正在通过直接,集成的工业连接要求支持来增强MCU。例如,德州仪器AM335x Sitara系列32位处理器包括一个专用通信模块,称为可编程实时单元子系统和工业通信子系统(PRU-ICSS)(图3)。

  图3:集成MCU,如德州仪器AM335x Sitara系列,将12位ADC和通用外设与专用可编程实时单元子系统相结合和工业通信子系统(PRU-ICSS),旨在支持电网通信所需的工业协议。 (由Texas Instruments提供)

  智能保护继电器构成电网的最后一道防线,防止故障传播到变电站,本地子网甚至各个设备。因此,随着对这些复杂系统的需求更深入到网格外围,设计人员需要更具成本效益的解决方案来构建适应每个应用和操作环境的特殊需求的复杂系统。对于工程师而言,相应丰富的IC阵列可实现智能保护继电器系统的高效设计,从而满足更广泛的精度要求,快速响应和复杂功能。

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  双极达林顿晶体管设计用于开关应用,如打印锤,继电器,电磁阀和灯驱动器。该器件采用SOT-23封装,专为低功率表面贴装应用而设计。 特性 低r DS(开启)提供更高的效率并延长电池寿命 微型SOT-23表面贴装封装节省电路板空间 无铅封装可用 适用于汽车和其他应用的S和NSV前缀,需要独特的站点和控制变更要求; AEC-Q101合格且PPAP能力 电路图、引脚图和封装图...

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  顿双极功率晶体管设计用于通用放大器和低速开关电机控制应用。 MJH6284(NPN)和MJH6287(PNP)是互补设备。 特性 开关稳压器集电极 - 发射极电压V CEV = 1000 Vdc 逆变器 快速关闭时间 螺线 C( Typ) 继电器驱动器120 ns感应交叉时间100 C(T 电机控制800 ns感应存储时间100 C(T 偏转电路 100 C性能指定:带有感应的反向偏置SOA负载切换时间与感应负载饱和电压泄漏电流 使用超快速整流器扩展FBSOA额定值 非常高RBSOA能力 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图...

  2达林顿晶体管设计用于电感电路中的高压电源开关。 特性 这些设备是无铅的,符合RoHS标准 MJE5740的补充 应用 小型发动机点火 开关调节器 逆变器 电磁阀和继电器驱动器 电机控制 电路图、引脚图和封装图

  功率晶体管专为高功率音频,步进电机和其他线性应用而设计。它还可用于电源开关电路,如继电器或螺线管驱动器,DC-DC转换器,逆变器或需要比2N3055更高的安全工作区域的感性负载。 特性 电流增益 - 带宽 - 乘积@I C = 1.0 Adc f T = 0.8 MHz(Min) - NPN f T = 2.2 MHz(Min) - PNP 安全工作区 - 额定值为60 V和120 V,分别 无铅封装可用 电路图、引脚图和封装图

  2达林顿晶体管设计用于电感电路中的高压电源开关。 特性 符合ROHS 应用 终端产品 小型发动机点火 开关调节器 逆变器 电磁阀和继电器驱动器 电机控制 小引擎 电路图、引脚图和封装图

  0系列eFuse是一款经济高效的可复位保险丝,可以极大地提高硬盘驱动器或其他电路的可靠性,避免灾难性和停机故障。它旨在缓冲负载设备,使其免受过高的输入电压的影响,从而损坏敏感电路。它包括一个过压钳位电路,可在瞬态期间限制输出电压,但不会关闭器件,从而允许负载电路继续工作。 特性 优势 低Rds(上) 减少给定电流的传导损耗和电压降 低静态电流 降低整体偏置电流系统。 高持续电流驱动能力 允许在没有SOA问题的情况下驱动包括容性负载在内的大负载 三态EN / FLT引脚 允许并联eFuse以及同步开启和关闭 应用 终端产品 辅助过流保护和背板上的SATA电源 用于HDD / SSD的SATA电源热插拔和过流保护 电源过流保护 服务器的热插拔风扇 工业电源,电机控制的过流保护 工业级保护继电器 服务器和主板 存储 电源 热插拔风扇 工业应用 继电器更换 电路图、引脚图和封装图...

  微集成器件提供单组件解决方案,可以在不需要续流二极管的情况下切换感应负载,如继电器,螺线管和小型直流电机。它接受逻辑电平输入,因此允许它由各种设备驱动,包括逻辑门,逆变器和微控制器。 特性 在DC之间提供强大的接口继电器线 V时驱动额定电流高达150 mA的继电器线 V 以更低的成本取代3或4个离散组件 内部齐纳二极管消除了对自由二极管的需求 符合装载转储和其他汽车规格 应用 终端产品 驱动器窗口,门闩,门和天线继电器 汽车 工业设备 电路图、引脚图和封装图...

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  0是一款汽车八通道低侧驱动器,每通道可提供高达600 mA的驱动能力。输出控制通过SPI端口提供,可方便地报告开路负载(或对地短路),过载和过温条件下的故障。此外,可通过INx引脚寻址输出的并行控制。专用的跛行回家模式引脚(LHI)使能OUT1至OUT4。每个输出驱动器都受到过载电流保护,并包含一个用于感性负载的输出钳位。 NCV7750采用SSOP24熔断引线封装。 特性 优势 没有开路检测的电源 允许在没有LED负载照明的情况下上电。 低静态电流 符合严格的汽车模块静态电流要求。 16位SPI控制 能够报告错误并且能够菊花链连接。 Limp Home功能 汽车系统功能允许车辆使用有缺陷的微处理器维持运行。 3.3V和5V兼容的数字输入电源范围 适用于3.3V和5V微处理器接口。 开路负载,过载和故障报告温度过高 微压器并报告异常活动以进行故障排除和系统完整性。 加电复位 保持系统通电和断电顺畅。 一侧所有输出的统一输出结构包。 简化印刷电路板布局。 AEC-Q100合格 汽车要求维护现场和变更控制。 4频道 600 ...

  电器驱动器旨在用集成的SMT部件替换三到六个分立元件的阵列。它可用于切换3至6 Vdc感应负载,如继电器,螺线管,白炽灯和小型直流电机,无需使用续流二极管。 特性 在直流继电器线圈和敏感逻辑电路之间提供稳健的驱动器接口 优化从3开关继电器V至5 V导轨 能够在5 V下驱动额定功率高达2.5 W的继电器线圈 具有低输入驱动电流和良好的背对背瞬态隔离功能 内部齐纳二极管消除了对自由二极管的需求 内部齐纳钳位路径感应电流接地以实现更安静的系统操作 保证关闭状态,无输入连接 支持Larg具有最小断态泄漏的系统 符合1C类人体模型的抗ESD能力 低饱和电压允许使用更高电阻的继电器线圈,从而减少系统电流漏极 应用 电信:线路卡,调制解调器,应答机,传真机,功能手机电子Hook Switch 计算机和办公室:复印机,打印机,台式电脑 消费者:电视和录像机,立体声接收器,CD播放器,盒式录像机,电视机顶盒 工业:小家电,白色家电,安全系统,自动测试设备,车库门开启器 汽车:5.0 V驱动继电器,电机控制,电源锁,灯驱动器 电路图、引脚图和封装图...

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  支持具有极低群延迟的高级自适应音频处理算法 128位AES高级加密以保护制造商和用户数据 与其他系统和HMI的无缝连接按钮,电位器和L...

  BELASIGNA 250 16位音频处理器,全立体声2声道,2声道输出

  信息BelaSigna®250是一款完整的可编程音频处理系统,专为超低功耗嵌入式和便携式数字音频系统而设计。这款高性能芯片以BelaSigna 200的架构和设计为基础,可提供卓越的音质和无与伦比的灵活性。 BelaSigna 250集成了完整的音频信号链,来自立体声16位A / D转换器或数字接口,可接受信号通过完全灵活的数字处理架构,可以直接连接到扬声器的立体声模拟线路电平或直接数字电源输出。 独特的并行处理架构 集成转换器和电源输出 超低功耗:20 MHz时5.0 mA; 1.8 V电源电压 支持IP保护 智能电源管理,包括需要 88 dB系统动态范围且系统噪声极低的低电流待机模式 灵活的时钟架构,支持高达33 MHz的速度 全系列可配置接口,包括:IS,PCM,UART,SPI,IC,GPIO...

  BELASIGNA 300 AM 带AfterMaster HD的音频处理器

  信息BelaSigna®300AM是一款基于DSP的音频处理器,能够在包含主机处理器和/或外部I 基于S的单声道或立体声A / D转换器和D / A转换器。 AfterMaster HD是一种实时处理音频信号的算法,可显着提高响度,清晰度,深度和饱满度。 br

  BelaSigna 300 AM专门设计用于需要解决方案以克服小型或向下扬声器(包括平板电视或耳机)限制的应用。 通常4执行AfterMaster HD时为-8 mA 尺寸为3.63 mm x2.68 mm x 0.92 mm(包括焊球)提供 包括一个快速的I 基于C的界面,用于下载和AfterMaster HD算法的一般配置,一个高度可配置的PCM接口,用于将数据流入和器件,高速UART,SPI端口和5个GPIO。 这些器件无铅,无卤素/ BFR,符合RoHS标准...

  信息优势和特点 单芯片结构 双缓冲锁存器支持兼容8位微处理器 快速建立时间:500 ns(最大值,至±1/2 LSB) 片内集成高稳定性嵌入式齐纳基准电压源 整个温度范围内保证单调性 整个温度范围内保证线 LSB(最大值,AD567K) 保证工作电压:±12 V或±15 V 欲了解更多信息,请参考数据手册产品详情AD567是一款完整的高速12位单芯片数模转换器,内置一个高稳定性嵌入式齐纳基准电压源和一个双缓冲输入锁存器。该转换器采用12个精密、高速、双极性电流导引开关和一个经激光调整的薄膜电阻网络,可提供快速建立时间和高精度特性。微处理器兼容性通过片内双缓冲锁存器实现。输入锁存器能够与4位、8位、12位或16位总线直接接口。因此,第一级锁存器的12位数据可以传输至第二级锁存器,避免产生杂散模拟输出值。锁存器可以响应100 ns的短选通脉冲,因而可以与现有最快的微处理器配合使用。AD567拥有如此全面的功能与高性能,是采用先进的开关设计、高速双极性制造工艺和成熟的激光晶圆调整技术(LWT)的结果。该器件在晶圆阶段进行调整,25°C时最大线 LSB(K级),整个工作温度范围内的线 LSB。芯片的表面下(嵌入式...

  信息优势和特点 完整的8位DAC 电压输出:0 V至2.56 V 内部精密带隙基准电压源 单电源供电:5 V (±10%) 完全微处理器接口 快速建立时间:1 xxs内电压达到±1/2 LSB精度 低功耗:75 mW 无需用户调整 在工作温度范围内保证单调性 规定了 T min至T max的所有误差 小型16引脚DIP或20引脚PLCC封装 低成本产品详情AD557 DACPORT®是一款完整的电压输出8位数模转换器,它将输出放大器、完全微处理器接口以及精密基准电压源集成在单芯片上。无需外部元件或调整,就能以全精度将8位数据总线与模拟系统进行接口。AD557 DACPORT的低成本和多功能特性是单芯片双极性技术持续发展的结果。完整微处理器接口与控制逻辑利用集成注入逻辑(I2L)实现,集成注入逻辑是一种极高密度的低功耗逻辑结构,与线性双极性制造工艺兼容。内部精密基准电压源是一种取得专利的低压带隙电路,采用+5 V单电源时可实现全精度性能。薄膜硅铬电阻提供在整个工作温度范围内保证单调性工作所需的稳定性,对这些薄膜电阻进行激光晶圆调整则可实现出厂绝对校准,误差在±2.5 LSB以内,因此不需要用户进行增益或失调电压调整。新电路设计可以使电压在800 ns内达到±...

  AD558 电压输出8位数模转换器,集成输出放大器、完全微处理器接口和精密基准电压源

  信息优势和特点 完整8位DAC 电压输出:两种校准范围 内部精密带隙基准电压源 单电源供电:+5 V至+15 V 完全微处理器接口 快速建立时间:1 ±s内电压达到±1/2 LSB精度 低功耗:75 mW 无需用户调整 在工作温度范围内保证单调性 规定了 Tmin至Tmax的所有误差 16引脚DIP和20引脚PLCC小型封装 激光晶圆调整单芯片供混合使用产品详情AD558 DACPORT®是一款完整的电压输出8位数模转换器,它将输出放大器、完全微处理器接口以及精密基准电压源集成在单芯片上。无需外部元件或调整,就能以全精度将8位数据总线与模拟系统进行接口。这款DACPORT器件的性能和多功能特性体现了近期开发的多项单芯片双极性技术成果。完整微处理器接口与控制逻辑利用集成注入逻辑(I2 L)实现,集成注入逻辑是一种极高密度的低功耗逻辑结构,与线性双极性制造工艺兼容。内部精密基准电压源是一种取得专利的低压带隙电路,采用+5 V至+15 V单电源时可实现全精度性能。薄膜硅铬电阻提供在整个工作温度范围内保证单调性工作所需的稳定性(所有等级器件),对这些薄膜电阻运用最新激光晶圆调整技术则可实现出厂绝对校准,误差在±1 LSB以内,因此不需要用户进行增...

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