Vývoj AC stabilizovaného napájania pomocou metódy okamžitého porovnávania
Presné elektronické prístroje a zariadenia sú široko používané v domácnostiach, priemyselnej výrobe, automatizácii kancelárií, experimentálnom výskume, komunikačnom inžinierstve, lekárskej starostlivosti a iných oblastiach a sú vo všeobecnosti napájané z mestských energetických sietí. Menovité napätie mestskej elektrickej siete je jednofázové 220 V, čo je umelo stanovené ideálne napätie. Keďže napätie na hlavnom konci napájacieho vedenia z transformátora je (220 plus 10 percent) V a napätie na konci je (220-10 percent) V, elektrické zariadenie musí mať určitú schopnosť odolávať kolísaniu sieťového napätia. Hoci väčšina elektrických zariadení má schopnosť odolávať kolísaniu napájacieho napätia, podľa štatistík sú kolísanie napájacieho napätia jednou z príčin porúch elektrických zariadení. Preto musia tieto elektrické zariadenia používať regulované napájacie zdroje, aby sa zabezpečila ich normálna prevádzka.
Stabilizovaný zdroj je zariadenie, ktoré stabilizuje sieťové napätie. V mojej krajine sa používa už mnoho rokov, ako napríklad: typ s posuvným kontaktom servomotora poháňajúceho transformátor na reguláciu napätia, typ s premenlivým reaktorom a automatický napäťovo stabilizovaný napájací zdroj s magnetickou saturáciou.
Vyššie uvedený regulovaný zdroj v zásade vzorkuje sieťové napätie, porovnáva ho a upravuje pomocou servomotora alebo bezdotykového spínača na stabilizáciu výstupu striedavého napätia. Tento druh regulovaného napájacieho zdroja má vo všeobecnosti slabý účinok regulácie napätia a presnosť je 1 percento ~0,5 percenta .
Súčasný AC regulovaný zdroj má hlavne tieto problémy:
(1) Použitie nelineárnych reaktorov často prináša harmonické, ktoré nezlepšujú kvalitu tvaru vlny sieťového napätia a niektoré majú dodatočné skreslenie tvaru vlny, ktoré spôsobuje harmonické znečistenie siete.
(2) Čas odberu vzoriek a čas pôsobenia ovládača sú príliš dlhé.
Tieto dva články majú veľký vplyv na výkon stabilizátora napätia. Metóda vzorkovania vo všeobecnosti používa vzorkovanie efektívnej hodnoty alebo priemernej hodnoty, ktoré trvá najmenej niekoľko cyklov; zatiaľ čo servomotoru vo všeobecnosti trvá niekoľko sekúnd až desiatok sekúnd, kým vykoná úpravy, čo je príliš dlhé a škodlivé pre Nenastane žiadne zlepšenie tvaru vlny napätia. Tieto metódy stabilizácie napätia nemajú čas reagovať a realizovať rýchlo sa meniace poruchy sieťového napätia, ako sú nárazy, poklesy, pulzné poruchy a vysokofrekvenčné poruchy, ktoré spôsobujú, že poruchy prechádzajú cez zariadenie na stabilizáciu napätia a dosahujú elektrické zariadenia, ktoré nemôžu ovplyvniť elektrické zariadenia. Ak sa ochranný účinok nedosiahne, môže dôjsť aj k poruche alebo dokonca poškodeniu elektrického zariadenia.
Je zrejmé, že keď sa sieťové napätie zmení a interferuje, výstupné napätie regulovaného napájacieho zdroja sa môže rýchlo vrátiť do blízkosti menovitej hodnoty a elektrickému zariadeniu bude poskytnuté sínusové striedavé napätie s dobrým priebehom a stabilnou amplitúdou. , čo zabezpečí jeho bezpečnú a bežnú prevádzku. Sú tam veľké výhody.
2. Okamžité porovnanie metód regulácie striedavého napätia
Nasledujúci text predstavuje novú metódu stabilizácie striedavého napätia, ktorá môže zlepšiť nedostatok vyššie uvedeného napájacieho zdroja na stabilizáciu striedavého napätia, to znamená pomocou technológie okamžitej porovnávacej metódy - technológie opravy tvaru vlny na vytvorenie zdroja stabilizácie striedavého napätia.
Napätie siete uin{0}}menovité napätie us plus ⊿u
Napätie siete uin plus riadiace napätie uC=výstupné napätie uout
Medzi nimi menovité napätie uS je napätie v ideálnom stave umelo špecifikované a ⊿u je odchýlka sieťového napätia od menovitého napätia. Bez ohľadu na veľkosť, pokiaľ odchýlka od menovitého napätia môže byť superponovaná umelo vyrobeným riadiacim napätím uC a sieťovým napätím uin. Ak sa umelé riadiace napätie uC rovná -⊿u, pri zmene ⊿u sa zodpovedajúcim spôsobom zmení aj -⊿u a vstupné napätie uin a riadiace napätie uC sa superponujú tak, aby sa rovnali menovitému napätiu uS. V mestskej elektrickej sieti je efektívna hodnota jednofázového menovitého napätia 220V.
Pre zmenu spôsobenú vstupným napätím sa najprv vzorkuje vstupné napätie a pomerový koeficient je 1/A,
uin/A=(us plus ⊿u1)/A=us/A plus ⊿u1/A
Umelo vytvorte referenčné napätie ur, ktoré má rovnakú frekvenciu a fázu ako sieťové napätie, efektívna hodnota je US/A a priebeh je dobrý. Rozdiel medzi vzorkovacou hodnotou vstupného napätia uin a ur je ⊿u1/A, teda uin—ur=⊿u1/A, a potom sa rozdiel napätia a výkon zosilnia krát. Nech =A, potom zosilnená hodnota je ⊿u1, a potom superponujeme ⊿u1 do obvodu opačne cez väzbový transformátor. V tomto čase sa výstupné napätie rovná menovitému napätiu, to znamená uout=uS=Aur= ur. V súčasnosti, keďže ide o zosilňujúci faktor, výkon uout súvisí len s ur. ur je skutočné umelo generované napätie, ktoré možno získať analógovými alebo digitálnymi obvodmi a má dobré ukazovatele výkonu. Stabilita ur tiež určuje stabilitu výstupného napätia.
Z vyššie uvedenej analýzy je zrejmé, že podstatou metódy okamžitej porovnávacej stabilizácie striedavého napätia je: použiť vstupné napätie a referenčné napätie na okamžité porovnanie na zistenie nedostatku tvaru vlny a na zlepšenie a opravu vstupného napätia tvar vlny riadením superpozície napätia tak, aby sa dosiahla stabilita. účel výstupného napätia. Kvalita výkonu výstupného napätia je určená ur, s dobrým priebehom a stabilnou amplitúdou; zatiaľ čo vstupné napätie poskytuje energiu iba pre vnútornú prevádzku napájacieho zdroja a stabilný výstup napätia a stabilné výstupné napätie s vysokým výkonom sa získa použitím nízkeho riadiaceho napätia. Takto je výstupná energia poskytovaná sieťou a riadiace napätie sa používa len na opravu kolísavej časti siete, ktorá sa odchyľuje od menovitého napätia.
Podobne, keď je vstupné napätie konštantné a výstupné napätie sa mení v dôsledku zmien záťaže, výstupné napätie sa vzorkuje a ovládacie napätie uC2 sa upravuje podobným spôsobom, aby sa zmenilo riadiace napätie uC2, aby sa udržala stabilita výstupného napätia bez ovplyvňujúce vstupné napätie.
Na zváženie hospodárnosti pri implementácii schémy, aby sa zjednodušil obvod, sa získavanie riadiaceho napätia uC1 a získavanie riadiaceho napätia uC2 kombinujú v špecifickom obvode, aby sa získala funkčná bloková schéma znázornená na obrázku 3. .
Porovnávacia hodnota vstupného napätia a referenčného napätia a porovnávacia hodnota výstupného napätia a referenčného napätia sú pridané sčítačkou a potom zosilnené obvodom zosilňovača napätia a výkonu a riadiace napätie uC sa získa väzbou. transformátor, ktorý je superponovaný medzi vstupným napätím a výstupným napätím. Riadiace napätie uC sa používa hlavne na opravu tvaru vlny, úpravu napájacieho napätia a súčasne zohráva úlohu izolácie vstupného napájania a záťaže.
3. Porovnanie s konvenčnými regulovanými napájacími zdrojmi
V porovnaní s regulovaným zdrojom energie vyrobeným konvenčným princípom má regulovaný zdroj energie vyrobený vyššie uvedeným princípom nasledujúce vlastnosti:
(1) Rýchla odozva. Vďaka použitiu vysokorýchlostných lineárnych elektronických zariadení, okamžitému vzorkovaniu a okamžitému vykonávaniu je rýchlosť odozvy riadenia extrémne rýchla a nastavenie je možné dokončiť v priebehu milisekúnd, takže výstupné napätie sa môže rýchlo vrátiť do blízkosti menovitého napätia. . Preto má funkciu potláčania vysokofrekvenčného rušenia a šumu a má za následok čistenie rušenia na úrovni milisekúnd, čo je pre bežné regulované napájacie zdroje nemožné.
(2) Široký rozsah použitia vstupného napätia. Vstupné napätie sa môže meniť o 30 až 50 percent alebo viac a dá sa nastaviť symetricky. Čím širší je rozsah, tým viac energie na opravu je potrebné poskytnúť. Hodnota riadiaceho napätia je určená hlavne potrebou. Z ekonomického a praktického hľadiska je vhodné odobrať (8~10) percent .
(3) Vysoká presnosť regulácie napätia. V závislosti od spôsobu generovania referenčného napätia môže účinok stabilizácie napätia dosiahnuť 1 percento , 0,1 percenta , 0.01 percento . Regulátory napätia s rôznou presnosťou sú vhodné pre príležitosti s rôznymi požiadavkami. 1 percento sa používa na všeobecné požiadavky na stabilizáciu napätia; 0.1 percento sa používa pre laboratóriá alebo dôležité priemyselné zariadenia; Na overenie prístroja možno použiť 0,01 percenta.
(4) Má vlastnosti zeleného napájania. Táto metóda najprv koriguje tvar vlny sieťového napätia na dobrú sínusovú vlnu a potom dodáva energiu do záťaže. Množstvo energie na opravu závisí od potreby. Keďže podstatou tejto metódy je korigovať priebeh mriežky, skreslenie korigovaného tvaru vlny je vo všeobecnosti menšie ako 1 percento až 0,5 percenta, takže táto metóda stabilizácie napätia je zelená.
(5) Má určité vlastnosti ochrany životného prostredia. Ak sa vstupné napätie nemení, mení sa výstupné napätie v dôsledku odlišného charakteru záťaže a na udržanie konštantného výstupného napätia sa použije zodpovedajúca zmena riadiaceho napätia v určitom harmonickom rozsahu. Keďže riadiace napätie má izolačný účinok a neovplyvňuje vstupné napätie, je tento spôsob stabilizácie napätia do určitej miery ekologický.
(6) Vysoká efektivita práce. Princíp fungovania tohto napájacieho zdroja spočíva v tom, že nízky výkon riadi vysoký výkon a má vysokú účinnosť. Kapacita výstupného napätia sa odoberá hlavne zo siete a riadiace napätie je vo všeobecnosti tá časť, v ktorej sa sieťové napätie odchyľuje od menovitého napätia, takže potrebuje iba spotrebovať energiu na výrobu riadiaceho napájacieho zdroja, takže účinnosť je extrémne vysoká.
Ako príklad si vezmite výstupný zdroj s výkonom 300 VA: ak sieťové napätie kolíše o plus 10 percent, musíte ovládať iba kolísanie výkonu o plus 10 percent. Účinnosť je 300/(300 plus 100)=75 percent . A čím vyššia je účinnosť spôsobu výroby riadiaceho napájania, tým vyššia je pracovná účinnosť celého stroja.
Ako príklad si vezmite invertorovú metódu: na vytvorenie 0,01 percenta vysoko stabilného napájacieho zdroja v dôsledku konverzie AC/DC, DC/AC a obmedzenia účinnosti zariadenia výkonového zosilňovača bude celková účinnosť je pod 30 percent bez ďalších strát. Pri použití metódy okamžitého porovnania na zhotovenie regulovaného napájacieho zdroja rovnakého výkonu je potrebné vykonať iba výkon riadiaceho zdroja na opravu 10 percentných výkyvov. Aj keď je riadiaci napájací zdroj vyrobený invertorovou metódou, spotrebovaná energia je ekvivalentná iba invertorovej metóde. 1/10. Je zrejmé, že pri výrobe vysoko stabilného regulovaného napájacieho zdroja je účinnosť použitia metódy okamžitého porovnávania oveľa vyššia ako pri regulovanom napájaní pomocou invertorovej metódy.
(7) Nepoužívajte nízkofrekvenčné filtračné zariadenia, ako je veľká indukčnosť a veľká kapacita, malé rozmery, nízka hmotnosť, dobrý výstupný tvar vlny a všeobecné skreslenie tvaru vlny je 1 percento ~0,5 percenta.
(8) Tento regulátor napätia môže byť kaskádovaný s inými regulátormi napätia a čím užší je nastavený rozsah presnosti stability, tým menšia bude spotreba energie. Napríklad, keď je presnosť stability predstupňového regulátora 2 percentá , ak je potrebný výstup 5000 VA energie, stačí vyrobiť 100 VA riadiaci napájací zdroj a stabilita môže dosiahnuť viac ako 0,1 percenta .
(9) Môže sa použiť rýchly ochranný obvod. Keď dôjde k okamžitej skratovej poruche na konci záťaže, riadiaci zdroj okamžite prestane fungovať. Väzbový transformátor je v tomto čase ekvivalentný tlmivke (spojovací transformátor je transformátor, ktorý zavádza riadiace napájanie), ktorý má funkciu obmedzenia rastu skratového prúdu. Po odstránení poruchy bude riadiaci zdroj sám pokračovať v práci.
4. aplikovať efekty
Spočiatku bol pomocou tejto metódy riadenia vyvinutý kompenzačný stabilizovaný zdroj. Hlavnou myšlienkou je riadenie sieťového napätia so zápornou spätnou väzbou, so stabilitou 0,1 percenta, skreslením tvaru vlny 1 percento a výkonom 100 VA. Vzhľadom na obmedzený výber zariadení v tej dobe, rýchlosť ochrany nestíhala s inými problémami, tento druh regulovaného napájania nebolo možné spopularizovať a aplikovať. Potom sa optimalizovala pôvodná konštrukčná schéma, výber zariadenia, vstupný obvod rýchlej ochrany atď. pomocou okamžitého porovnávania a technológie opravy tvaru vlny. Po niekoľkých vylepšeniach a testoch má 300VA výstupný AC stabilizovaný napájací zdroj vyrobený na overovanie elektromerov praktické funkcie a skutočné meranie dosahuje tieto ukazovatele:
Keď sa napätie vstupnej siete zmení o plus 10 percent, merané digitálnym voltmetrom, maximálna stabilita výstupného napätia nepresiahne plus 0,03 percenta /3 minúty a skreslenie výstupného tvaru vlny je<0.5%.
Regulovaný napájací zdroj má nasledujúce vlastnosti:
(1) Všetky obvody sú zložené z analógových zariadení, ktoré sa dajú ľahko vybrať a sú lacné;
(2) Pracovný princíp napájacieho zdroja je taký, že nízky výkon riadi vysoký výkon a má vysokú účinnosť. Na dosiahnutie výkonu 300 VA je potrebné vytvoriť iba 30 VA riadiaci výkon;
(3) Výstupná elektrónka nepotrebuje kombinovanú elektrónku. Keď je výstupný výkon celého stroja 300 VA, keďže je potrebný iba riadiaci výkon 30 VA, na výstup je možné použiť iba pár vysokovýkonných elektrónok a nie je potrebný žiadny vzduchom chladený odvod tepla;
(4) Silná schopnosť proti rušeniu. Počas testu sa trojfázové elektrické zváranie vykonáva na rovnakom napájacom vedení v rovnakej miestnosti napájacieho zdroja a výstupné napätie neskočí;
(5) Regulovaný napájací zdroj nezávisle vyrobený asistentom podľa tohto návrhu má rovnaké technické ukazovatele, čo ukazuje, že metóda návrhu je veľmi konzistentná.
5. na záver:
Okamžitá porovnávacia metóda - technológia opravy priebehov Základným princípom výroby regulovaného napájacieho zdroja je porovnanie vzorkovacej hodnoty vstupného napätia s referenčným napätím, aby sa zistil nedostatok priebehu, a následné zlepšenie a oprava priebehu vstupného napätia a stabilizácia amplitúdu zmenou riadiaceho napätia, aby sa dosiahol účel stability výstupného napätia. Jeho podstatou je použitie nízkovýkonového riadiaceho zdroja na získanie veľkokapacitného stabilného napäťového výstupu. Ide o metódu stabilizácie striedavého napätia, ktorá integruje zelenú, ochranu životného prostredia, čistenie, vysokú účinnosť a vysokú účinnosť. AC regulovaný napájací zdroj vyvinutý pomocou tejto technológie má charakteristiky nízkej ceny, vysokého indexu, nízkej ceny a jednoduchého ovládania a môže byť tiež rozšírený na vysokovýkonný regulovaný napájací zdroj podľa potrieb.
Použitie tejto metódy stabilizácie napätia môže poskytnúť vysokokvalitné napájanie so stabilizovaným striedavým prúdom pre vedecký výskum, počítačovú miestnosť, lekárske vybavenie, priemyselné automatizačné zariadenia, komunikačné zariadenia, osvetľovacie systémy, audiovizuálne zariadenia a ďalšie zariadenia.
