Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazının Çalışma Prensibi ve Uygulamasına İlişkin Araştırma — Bir Vaka İncelemesi LISUN DOW61000-18 Dizi

Özet
Güç sistemlerinde ve endüstriyel elektromanyetik ortamlarda, yüksek voltajlı anahtarlama işlemleri ve Yüksek İrtifa Elektromanyetik Darbesi (HEMP) tarafından üretilen sönümlü salınım dalgaları biçimindeki geçici girişimler, elektrikli ekipmanların anormal çalışmasına kolayca yol açabilir. Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı GB/T 17626.18 ve IEC/EN 61000-4-18 standartlarına uygun olarak geliştirilmiş özel bir EMC test cihazıdır. Temel teknolojisi, standart dalga biçimlerini yeniden üretmek için kapasitör ön şarjı ve RLC rezonans devresine dayanmaktadır. LISUN DOW61000-18 Bu çalışma, araştırma nesnesi olarak Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı serisini ele alarak, devre çalışma prensibini ve dalga formu oluşturma mekanizmasını analiz etmekte, yavaş ve hızlı sönümlü salınımlı dalgaların test senaryolarını ayırt etmekte ve ekipman parametreleriyle birlikte test fonksiyonlarını ve pratik uygulamalarını detaylandırmaktadır. Güç ekipmanlarının ve yeni enerji ürünlerinin bağışıklık testleri için teknik referanslar sağlamaktadır.

1. Giriş
Akıllı enerji şebekelerinin, yeni enerji santrallerinin ve yüksek gerilim trafo merkezlerinin büyük ölçekli inşasıyla birlikte, enerji şebekelerinin içindeki elektromanyetik ortam giderek daha karmaşık hale gelmiştir. Yüksek gerilim ayırıcılarının ve devre kesicilerinin açılıp kapanması ve Yüksek İrtifa Elektromanyetik Darbesi (HEMP) etkisi, bara ve kablo hatlarında periyodik olarak zayıflayan sönümlü salınım dalgaları oluşturacaktır. Bu tür geçici girişimler, güç hatları ve sinyal telleri boyunca ikincil ekipmanlara iletilerek rölelerin arızalanmasına, iletişim kesintisine, kontrol ünitesi çökmesine ve diğer arızalara neden olabilir.

Elektrikli ekipmanların bu tür girişimlere karşı toleransını niceliksel olarak değerlendirmek için, yerli ve yabancı yetkililer sırasıyla GB/T 17626.18 ve IEC/EN 61000-4-18 standartlarını yayınlamış olup, bu standartlar sönümlü salınımlı dalga bağışıklığı için test yöntemlerini, dalga biçimi parametrelerini ve test seviyelerini belirlemektedir.

Bu tür testler için temel cihaz olan Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı, laboratuvar koşullarında yerinde girişim dalga biçimlerini doğru bir şekilde yeniden üretebilir. LISUN DOW61000-18 Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı serisi iki ana model içermektedir: temel model DOW61000-18 (yavaş tip) ve DOW61000-18İlgili standartlarda belirtilen iki tip sönümlü salınım dalgasına uygun olan F (hızlı tip) tipi, birincil trafo merkezi ekipmanlarının, ikincil kontrol cihazlarının ve yeni enerji birleştirme kabinlerinin tespiti için yaygın olarak kullanılır ve enerji endüstrisi için vazgeçilmez bir EMC test ekipmanıdır.

2. Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazının Temel Çalışma Prensibi
Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazının temel dalga formu oluşturma mantığı, kapasitör ön şarjı + RLC rezonans deşarjı + direnç sönümleme zayıflamasından oluşur; bu sayede genliği döngüden döngüye azalan sinüzoidal zarf salınımlı dalga formları mükemmel bir şekilde üretilir ve güç noktalarındaki gerçek girişim özellikleriyle tam olarak eşleşir.

Cihaz çalışması sırasında, dahili yüksek voltajlı şarj ünitesi öncelikle enerji depolama kapasitörünü önceden şarj eder ve kapasitörün içinde elektrik alanı şeklinde elektrik enerjisi depolar. Şarj voltajı ayarlanan test seviyesine ulaştığında, kontrol anahtarı anında açılır ve enerji depolama kapasitörü, indüktör (L), direnç (R) ve kapasitörden (C) oluşan RLC rezonans devresine enerji verir. İdeal bir LC devresi sürekli eşit genlikli sinüzoidal salınım üretebilirken, bu test cihazının devresinde seri olarak sabit bir sönümleme direnci bağlanmıştır. Direnç üzerindeki enerji tüketimi nedeniyle, salınım dalga biçimlerinin tepe değeri döngüden döngüye sürekli olarak azalır ve sonunda standart sönümlü sinüzoidal salınım dalgaları oluşturur.

Güç sistemlerinin yerinde girişim özellikleriyle birleştirildiğinde, bu prensip iki çalışma koşuluna karşılık gelir: dış mekan yüksek gerilim trafo merkezi ayırıcılarının anahtarlama işlemleriyle üretilen düşük frekanslı yavaş sönümlü salınım dalgaları ve devre kesici işlemleri ve HEMP sızmasıyla oluşan yüksek frekanslı hızlı sönümlü salınım dalgaları. Devre parametrelerini değiştirerek ve şarj voltajını ve çıkış empedansını ayarlayarak, Sönümlü Salınım Dalga Bağışıklık Test Cihazı iki tür dalga formunu ayrı ayrı üretir. Dahili Bağlantı/Ayırma Ağı (CDN) ile, salınım dalgaları iletken bağlantı yoluyla Test Edilen Ekipmanın (EUT) güç portlarına enjekte edilir. Özel CDN modülleriyle eşleştirildikten sonra, ekipmanın geçici girişimlere karşı direncini kapsamlı bir şekilde doğrulamak için sinyal ve kontrol portlarında da testler yapabilir.

Dalga formu göstergeleri açısından, her iki dalga formu türü de birleşik zayıflama kurallarına uyar: beşinci dalga tepesinin voltajı, birinci dalga tepesinin voltajının %50'sinden daha yüksektir ve onuncu dalga tepesinin voltajı, birinci dalga tepesinin voltajının %50'sinden daha düşüktür. Bu gösterge, test sonuçlarının geçerliliğini garanti etmek için ulusal ve uluslararası standartlarla sıkı bir şekilde uyumludur.

DOW61000-18

3. Parametreler ve Sınıflandırma LISUN DOW61000-18 Seri Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı
MKS LISUN DOW61000-18 Bu seri, salınım frekansı, çıkış voltajı, yükselme süresi, çıkış empedansı ve diğer temel parametreler bakımından büyük farklılıklar gösteren yavaş ve hızlı Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı modellerini içermektedir. Bunlar sırasıyla farklı girişim senaryolarına ve test nesnelerine uygulanabilir. Ayrıntılı temel parametreler aşağıdaki Tablo 1'de gösterilmiştir.
Tablo 1 Temel Parametreler LISUN DOW61000-18 Seri Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı

3.1 Yavaş Sönümlü Salınım Dalga Test Cihazı (DOW61000-18)
Bu model, trafo merkezlerinde ayırıcı anahtarlama ve bara yansımalarından kaynaklanan düşük frekanslı geçici girişimler için tasarlanmıştır. Salınım frekansları, büyük yüksek gerilim trafo merkezlerinin (maksimum 400 m bara) ve geleneksel dış mekan trafo merkezlerinin girişim frekans karakteristikleriyle eşleşecek şekilde 100 kHz ve 1 MHz olarak ayarlanmıştır. 200 Ω çıkış empedansı ile tekrarlama hızları, anahtarların temas aralığı ve ekipman dayanım enerjisi ile belirlenen standart uzlaşma parametreleri olan 40 darbe/sn ve 400 darbe/sn olarak ayarlanmıştır. Esas olarak, düşük frekanslı sönümlü salınımlı girişim altında çalışma kararlılıklarını değerlendirmek için güç transformatörlerini ve birincil trafo merkezi ekipmanlarını test etmek için kullanılır.

3.2 Hızlı Sönümlü Salınım Dalga Test Cihazı (DOW61000-18F)
Bu model, devre kesicilerin hızlı anahtarlanması ve Yüksek İrtifa Elektromanyetik Darbesi (HEMP) tarafından üretilen yüksek frekanslı girişimleri simüle eder. Salınım frekansı 3MHz, 10MHz ve 30MHz'e çıkarılmış ve gerilim yükselme süresi 5ns'ye kısaltılarak daha hızlı geçici tepki yeteneği elde edilmiştir. Çıkış empedansı 50Ω'a düşürülmüş ve maksimum kısa devre akımı 80A'ya ulaşarak daha güçlü girişim enerjisi sağlar. Orta ve yüksek gerilim trafo merkezlerindeki ikincil koruma cihazlarında, yeni enerji santrali birleştirme kabinlerinde, akıllı ölçüm ve kontrol ekipmanlarında ve diğer hassas elektronik ürünlerde, güçlü yüksek frekanslı elektromanyetik darbe ortamlarında bağışıklıklarını doğrulamak için yaygın olarak kullanılır.

Her iki model de sıvı kristal dokunmatik ekranlar, önceden yüklenmiş standart test seviyeleri ve kademeli voltaj ayarlama desteği ile donatılmıştır. Laboratuvar metrolojik izlenebilirlik gereksinimlerini karşılamak için CNAS ISO17025 kalibrasyon sertifikalarıyla birlikte tedarik edilirler. Korumasız iletişim hatları ve kontrol hatlarının test edilmesi için kullanıcılar, hat-toprak ve hat-hat kuplaj test fonksiyonlarını genişletmek üzere CDN61000-18S serisi kuplaj ve dekuplaj ağlarını eşleştirebilirler.

4. Uygulama Senaryoları ve Test Prosedürleri
4.1 Ana Uygulama Senaryoları
Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı, üç ana sektörde hizmet vermektedir: elektrik şebekesi, yeni enerji ve endüstriyel otomasyon. Elektrik sektöründe, yüksek/orta gerilim trafo merkezleri için birincil ve ikincil ekipmanların fabrika denetimini gerçekleştirir. Yeni enerji sektöründe, fotovoltaik ve rüzgar enerjisi santrali birleştirici kabinleri ve enerji depolama dönüştürücülerinde bağışıklık testleri yapar. Endüstriyel alanlarda, fabrika güç dağıtım ekipmanlarının ve otomatik kontrol kabinlerinin EMC kabulünü üstlenir. Ayrıca, CE sertifikasyonu ve Çin'in zorunlu sertifikasyonu (3C) için temel test cihazları olarak, AB'ye ihraç edilen ve iç pazara erişim sağlayan ürünler için gereklidir.

4.2 Temel Test Prosedürleri
• Ekipman Seçimi: Test edilecek ekipmanın hizmet ortamına göre uygun modeli seçin. Birincil trafo merkezi ekipmanları için yavaş modeli, ikincil ölçüm ve kontrol ekipmanları ile yeni enerji ekipmanları için ise hızlı modeli seçin.
• Devre Bağlantısı: Test edilecek ekipmanı, cihazın dahili bağlantı/ayırma ağına bağlayın; sinyal hattı testleri için harici özel CDN modülleri kullanın.
• Parametre Ayarları: İlgili standartlara veya ürün özelliklerine uygun olarak salınım frekansını, çıkış voltajını, tekrarlama hızını, darbe polaritesini ve diğer parametreleri yapılandırın.
• Yükleme Testi: Cihazı çalıştırarak sönümlü salınım dalgaları üretin, sürekli olarak girişim uygulayın ve test edilen ekipmanın çalışma durumunu gözlemleyin.
• Sonuç Değerlendirmesi: Test sonucu, ekipmanın herhangi bir arıza, yanlış çalışma veya performans düşüşü olmaksızın normal şekilde çalışması durumunda geçerlidir.

5. Sonuç
Kapasitör ön şarjı ve RLC rezonans devresinin temel prensibine dayanarak, Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı Tipik geçici girişim dalga biçimlerini, güç sistemi anahtarlama işlemlerini ve yüksek irtifa elektromanyetik darbelerini de içerecek şekilde doğru bir şekilde yeniden üretir; bu da onu elektromanyetik uyumluluk alanında vazgeçilmez bir test cihazı haline getirir. LISUN DOW61000-18 Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazı serisi, ana akım yerli ve uluslararası standartlara sıkı sıkıya uymaktadır. Yavaş ve hızlı modellerin sınıflandırılması, ayarlanabilir çok sayıda parametre ve genişletilebilir konfigürasyonlar sayesinde, her türlü güç ekipmanının test gereksinimlerini karşılamaktadır.

Yeni güç sistemlerinin sürekli gelişmesiyle birlikte, elektrik şebekelerinin elektromanyetik ortamı daha karmaşık hale gelmekte ve elektrikli ekipmanların geçici parazit önleme performansına yönelik gereksinimler artmaktadır. Sönümlü Salınımlı Dalga Bağışıklık Test Cihazının geniş uygulama alanı, ürünlerin EMC performansını Ar-Ge, üretim ve test aşamalarından itibaren kontrol ederek, saha arıza oranlarını etkin bir şekilde azaltabilir ve elektrik şebekelerinin, yeni enerji santrallerinin ve endüstriyel sistemlerin güvenli ve istikrarlı çalışmasını sağlayabilir. Gelecekte, elektromanyetik uyumluluk standartlarının sürekli güncellenmesiyle birlikte, bu tür test cihazları daha yüksek frekans, daha büyük çıkış voltajı ve akıllı test özelliklerine doğru gelişmeye devam edecektir.