, Schakelen in DC-netten dr ir P.J.van Duijsen Learning by Simulation Simulation Research The Netherlands
Voordelen AC Bestaat 1 www.caspoc.com
Voordelen DC Regelbaarheid 2 www.caspoc.com
Welke Netten zijn er? HVDC MVDC LVDC Telecom Maritiem Industrieel Straatverlichting Spoorwegen, Metro & Tram USB-C > 100kV 10-20kV 300-800 volt 48V 3.3kV - 6.6kV > 500V 300-800 volt 600V - 3kV 20V 3 www.caspoc.com
Welke Netten: HVDC 4 www.caspoc.com
Welke Netten: MVDC 5 www.caspoc.com
Welke Netten: LVDC 6 www.caspoc.com
Welke Netten: Telecom 7 www.caspoc.com
Welke Netten: Maritiem 8 www.caspoc.com
Welke Netten: Industrieel 9 www.caspoc.com
Welke Netten: Straatverlichting 10 www.caspoc.com
Welke Netten: Spoorwegen, Metro & Tram 11 www.caspoc.com
Welke Netten: USB-C 12 www.caspoc.com
Zoveel verschillende DC netten? Helaas Maar. Overal moet je schakelen en regelen met vermogenselektronica 13 www.caspoc.com
Waarom is het afschakelen zo lastig? Mechanisch afschakelen van grote stromen Vonk Plasma Vlamboog Er is dus een bluskamer voor de vlamboog nodig. 14 www.caspoc.com
Vermogenselektronica? Thyristor/GTO/BJT (dat was vroeger...) Mosfet IGBT laag vermogen hoog vermogen SiC / GaN Cascode voor hoge spanning 15 www.caspoc.com
Halfgeleider geen last van vlamboog? Uitschakelen halfgeleider is geen probleem Grote di/dt UL=Ldi/dt is het probleem Halfgeleider langszaam uit laten gaan di/dt is dan beheersbaar! Geen bluskamer, wel Metal Oxide Varistor MOV 16 www.caspoc.com
Waar wil / moet je schakelen? On/Off Verlichting, stofzuiger Breaker Kortsluitbeveiliging Stekker Eerst afschakelen, dan pas de stekker eruit 17 www.caspoc.com
Is er altijd een schakelaar nodig? < 48volt Minder kans op vlamboog On/Off / Powerflow regelen Mechanische knop / Elektronisch 18 www.caspoc.com
On/Off of Powerflow regelen? Eenvoudig voorbeeld Dimmer voor verlichting Powerflow regelen Bijladen van veel laptops Bidirectionele powerlfow Solar, storage en openbaar Net 19 www.caspoc.com
EMI erger bij DC dan bij AC? 20 www.caspoc.com
Applicatie voorbeeld: Maritiem Afschakelen lage spanning is geen probleem, want er is geen spanning voor de vlamboog Afschakelen hoge spanning -> Vlamboog Vlamboog met magneetveld wegblazen. 21 www.caspoc.com
Afschakelen scheepsinstallatie Instabiliteit in het DC net na het afschakelen 22 www.caspoc.com
Applicatie voorbeeld: Laag vermogen Wordt al heel lang toegepast, maar is niet erg efficient! 23 www.caspoc.com
Schakelen van laag vermogen Kan beter met Nmosfet Desondanks kan je niet zomaar afschakelen 24 www.caspoc.com
Afschakelen: Wat gebeurt er? 25 www.caspoc.com
Afschakelen: Blussen? 26 www.caspoc.com
Afschakelen: Blussen is zonde Blussen is in feite energie wegbranden 27 www.caspoc.com
Schakelen Je kan alleen afschakelen, als je de stroom door verhogen van de weerstand kleiner maakt. Het vermogen in de weerstand is je verlies! Dus je moet die weerstand zo snel mogelijk verhogen 28 www.caspoc.com
Applicatie voorbeeld: Hybride schakelaar De lamp brandt Weerstand is heel klein Schakelaar S1 is gesloten Alle stroom door S1, geen verlies Hoe schakel je af? Weerstand is heel klein Zet S1 open Maak de weerstand groter totdat de stroom klein is Zet S2 open 29 www.caspoc.com
Hybride schakelaar met Mosfet In plaats van een regelbare weerstand neem je een Mosfet Mosfet gaat langzaam uit (geen ns maar us) di/dt is dan beheersbaar 30 www.caspoc.com
Conclusie Afschakelen DC? Hybride schakelaar 31 www.caspoc.com
Simulation Research Vragen? www.caspoc.com 32 www.caspoc.com