Vývoj střídavého stabilizovaného napájecího zdroje pomocí metody okamžitého porovnávání
Přesné elektronické přístroje a zařízení jsou široce používány v domácnostech, průmyslové výrobě, automatizaci kanceláří, experimentálním výzkumu, komunikačním inženýrství, lékařské péči a dalších oborech a jsou obecně napájeny z městských energetických sítí. Jmenovité napětí městské elektrické sítě je jednofázové 220V, což je uměle stanovené ideální napětí. Protože napětí na hlavním konci napájecího vedení z transformátoru je (220 plus 10 procent) V a napětí na konci je (220-10 procent) V, vyžaduje se, aby elektrické zařízení mělo určitou schopnost odolávat kolísání síťového napětí. Přestože většina elektrických zařízení má schopnost odolávat kolísání napájecího napětí, podle statistik je kolísání napájecího napětí jednou z příčin poruch elektrických zařízení. Proto musí tato elektrická zařízení používat regulované napájecí zdroje, aby byl zajištěn jejich normální provoz.
Stabilizovaný napájecí zdroj je zařízení, které stabilizuje síťové napětí. V mé zemi se používá již mnoho let, například: typ s posuvným kontaktem servomotoru pohánějícího napěťový regulační transformátor, typ s proměnnou tlumivkou a automatický napěťově stabilizovaný napájecí zdroj s magnetickou saturací.
Výše uvedený regulovaný zdroj v zásadě vzorkuje síťové napětí, porovnává je a upravuje pomocí servomotoru nebo bezkontaktního spínače pro stabilizaci výstupu střídavého napětí. Tento druh regulovaného napájecího zdroje má obecně slabý účinek regulace napětí a přesnost je 1 procento ~0,5 procenta.
Současný AC regulovaný napájecí zdroj má především následující problémy:
(1) Použití nelineárních reaktorů často přináší harmonické, které nezlepšují kvalitu průběhu síťového napětí, a některé mají další zkreslení tvaru vlny, které způsobuje harmonické znečištění sítě.
(2) Doba vzorkování a doba působení ovladače jsou příliš dlouhé.
Tyto dva články mají velký vliv na výkon stabilizátoru napětí. Metoda vzorkování obecně přijímá vzorkování efektivní hodnoty nebo průměrné hodnoty, které trvá alespoň několik cyklů; zatímco servomotoru obvykle trvá několik sekund až desítek sekund, než provede úpravy, což je příliš dlouhé a škodlivé pro Napěťový průběh se nezlepšil. Tyto metody stabilizace napětí nemají čas reagovat a realizovat rychle se měnící poruchy síťového napětí, jako jsou rázy, poklesy, pulzní poruchy a vysokofrekvenční poruchy, které způsobují, že poruchy procházejí zařízením pro stabilizaci napětí a dosahují elektrického napětí. zařízení, která nemohou ovlivnit elektrická zařízení. Pokud ochranného účinku není dosaženo, může to také způsobit poruchu nebo dokonce poškození elektrického zařízení.
Je vidět, že při změně a rušení síťového napětí se výstupní napětí regulovaného napájecího zdroje může rychle vrátit do blízkosti jmenovité hodnoty a elektrickému zařízení bude poskytnuto sinusové střídavé napětí s dobrým průběhem a stabilní amplitudou. , který zajistí jeho bezpečný a běžný provoz. Jsou tam velké výhody.
2. Okamžité srovnání metod regulace střídavého napětí
Následující text představuje novou metodu stabilizace střídavého napětí, která může zlepšit nedostatek výše uvedeného zdroje stabilizace střídavého napětí, to znamená použití metody okamžitého porovnání – technologie opravy tvaru vlny k vytvoření zdroje stabilizace střídavého napětí.
Napětí sítě uin{0}}jmenovité napětí us plus ⊿u
Síťové napětí uin plus řídicí napětí uC=výstupní napětí uout
Mezi nimi jmenovité napětí uS je napětí v ideálním stavu uměle specifikované a ⊿u je odchylka síťového napětí od jmenovitého napětí. Bez ohledu na velikost, pokud odchylka od jmenovitého napětí může být superponována uměle vyrobeným řídicím napětím uC a síťovým napětím uin. Pokud se umělé řídicí napětí uC rovná -⊿u, při změně ⊿u se odpovídajícím způsobem změní také -⊿u a vstupní napětí uin a řídicí napětí uC se superponují, aby se rovnaly jmenovitému napětí uS. V městské elektrické síti je efektivní hodnota jednofázového jmenovitého napětí 220V.
Pro změnu způsobenou vstupním napětím je vstupní napětí nejprve vzorkováno a poměrový koeficient je 1/A,
uin/A=(us plus ⊿u1)/A=us/A plus ⊿u1/A
Uměle vytvořte referenční napětí ur, které má stejnou frekvenci a fázi jako síťové napětí, efektivní hodnota je US/A a průběh je dobrý. Rozdíl mezi vzorkovací hodnotou vstupního napětí uin a ur je ⊿u1/A, tedy uin—ur=⊿u1/A, a poté se rozdíl napětí a výkon zesílí krát. Nechť =A, pak zesílená hodnota je ⊿u1, a pak superponujeme ⊿u1 do obvodu obráceně přes vazební transformátor. V tomto okamžiku se výstupní napětí rovná jmenovitému napětí, tj. uout=uS=Aur= ur. V tuto chvíli, protože je zesilujícím faktorem, výkon uout souvisí pouze s ur. ur je skutečné uměle generované napětí, které lze získat analogovými nebo digitálními obvody a má dobré ukazatele výkonu. Stabilita ur také určuje stabilitu výstupního napětí.
Z výše uvedeného rozboru je patrné, že podstatou metody okamžitého porovnání stabilizace střídavého napětí je: použít vstupní napětí a referenční napětí pro okamžité porovnání ke zjištění nedostatku průběhu a zlepšit a opravit vstupní napětí tvar vlny řízením superpozice napětí, aby se dosáhlo stability. účel výstupního napětí. Kvalita výkonu výstupního napětí je určena ur, s dobrým průběhem a stabilní amplitudou; zatímco vstupní napětí poskytuje energii pouze pro vnitřní provoz napájecího zdroje a stabilní napěťový výstup a stabilní výstupní napětí s vysokým výkonem se získá použitím nízkopříkonového řídicího napětí. Tímto způsobem je výstupní energie zajišťována sítí a řídicí napětí slouží pouze k opravě kolísavé části sítě, která se odchyluje od jmenovitého napětí.
Podobně, když je vstupní napětí konstantní a výstupní napětí se mění v důsledku změn zátěže, je výstupní napětí vzorkováno a řídicí napětí uC2 je upraveno podobným způsobem, aby se změnilo řídicí napětí uC2, aby se udržela stabilita výstupního napětí bez ovlivňující vstupní napětí.
Pro zvážení hospodárnosti při implementaci schématu je za účelem zjednodušení obvodu kombinováno získání řídicího napětí uC1 a získání řídicího napětí uC2 ve specifickém obvodu, aby se získalo funkční blokové schéma znázorněné na obrázku 3. .
Srovnávací hodnota vstupního napětí a referenčního napětí a srovnávací hodnota výstupního napětí a referenčního napětí jsou přidány sčítačkou a poté zesíleny obvodem zesilovače napětí a výkonu a řídicí napětí uC je získáno vazbou. transformátor, který je superponován mezi vstupní napětí a výstupní napětí. Řídicí napětí uC se používá hlavně k opravě průběhu, úpravě napájecího napětí a zároveň hraje roli izolace vstupního napájení a zátěže.
3. Porovnání s konvenčními regulovanými napájecími zdroji
Ve srovnání s regulovaným napájecím zdrojem vyrobeným konvenčním principem má regulovaný napájecí zdroj vyrobený výše uvedeným principem následující vlastnosti:
(1) Rychlá odezva. Díky použití vysokorychlostních lineárních elektronických zařízení, okamžitému vzorkování a okamžitému provedení je rychlost odezvy řízení extrémně rychlá a nastavení lze dokončit během milisekund, takže výstupní napětí se může rychle vrátit do blízkosti jmenovitého napětí . Má tedy funkci potlačení vysokofrekvenčního rušení a šumu a má za následek čištění rušení na úrovni milisekund, což je u běžných regulovaných napájecích zdrojů nemožné.
(2) Široký rozsah použití vstupního napětí. Vstupní napětí se může lišit o 30 až 50 procent nebo více a lze jej nastavit symetricky. Čím širší je rozsah, tím více energie na opravu je třeba poskytnout. Hodnota řídicího napětí je dána především poptávkou. Z ekonomického a praktického hlediska je vhodné brát (8~10) procent .
(3) Vysoká přesnost regulace napětí. V závislosti na metodě generování referenčního napětí může účinek stabilizace napětí dosáhnout 1 procento, 0,1 procenta, 0.01 procento. Regulátory napětí s různou přesností jsou vhodné pro příležitosti s různými požadavky. 1 procento se používá pro obecné požadavky na stabilizaci napětí; 0.1 procento se používá pro laboratoře nebo důležitá průmyslová zařízení; Pro ověření přístroje lze použít 0,01 procenta.
(4) Má vlastnosti zeleného napájení. Tato metoda nejprve koriguje tvar vlny síťového napětí na dobrou sinusovku a poté dodává energii do zátěže. Množství energie na opravu závisí na potřebě. Protože podstatou této metody je korigovat tvar vlny mřížky, zkreslení korigovaného tvaru vlny je obecně menší než 1 procento až 0,5 procenta, takže tato metoda stabilizace napětí je zelená.
(5) Má určité vlastnosti ochrany životního prostředí. Pokud se vstupní napětí nemění, mění se výstupní napětí v důsledku odlišného charakteru zátěže a odpovídající změna řídicího napětí je využita v určitém harmonickém rozsahu pro udržení konstantního výstupního napětí. Protože řídicí napětí má izolační účinek a neovlivňuje vstupní napětí, je tato metoda stabilizace napětí do určité míry šetrná k životnímu prostředí.
(6) Vysoká efektivita práce. Pracovní princip tohoto napájecího zdroje spočívá v tom, že nízký výkon řídí vysoký výkon a má vysokou účinnost. Kapacita výstupního napětí se odebírá hlavně ze sítě a řídicí napětí je obecně ta část, kde se síťové napětí odchyluje od jmenovitého napětí, takže potřebuje pouze spotřebovávat energii na výrobu řídicího napájecího zdroje, takže účinnost je extrémně vysoký.
Vezměte si jako příklad výstupní napájecí zdroj 300 VA: pokud síťové napětí kolísá o plus 10 procent, stačí řídit kolísání výkonu o plus 10 procent. Účinnost je 300/(300 plus 100)=75 procent . A čím vyšší je účinnost způsobu výroby řídicího napájení, tím vyšší je pracovní účinnost celého stroje.
Vezměme si jako příklad invertorovou metodu: vytvořit 0,01 procenta vysoce stabilního napájecího zdroje v důsledku konverze AC/DC, DC/AC a omezení účinnosti zařízení výkonového zesilovače, celková účinnost je pod 30 procenty bez dalších ztrát. Při použití metody okamžitého porovnání k výrobě regulovaného napájecího zdroje o stejném výkonu je nutné provést pouze výkon ovládacího zdroje pro opravu 10procentních výkyvů. I když je řídicí napájecí zdroj vyroben invertorovou metodou, spotřebovaný výkon je ekvivalentní pouze invertorové metodě. 1/10. Je zřejmé, že při výrobě vysoce stabilního regulovaného napájecího zdroje je účinnost použití metody okamžitého porovnání mnohem vyšší než u regulovaného napájecího zdroje využívajícího invertorovou metodu.
(7) Nepoužívejte nízkofrekvenční filtrační zařízení, jako je velká indukčnost a velká kapacita, malá velikost, nízká hmotnost, dobrý výstupní tvar vlny a obecné zkreslení tvaru vlny je 1 procento ~0,5 procenta.
(8) Tento regulátor napětí lze kaskádovat s jinými regulátory napětí a čím užší je nastaven rozsah přesnosti stability, tím menší bude spotřeba energie. Například, když je přesnost stability předstupňového regulátoru 2 procenta, pokud je potřeba na výstupu 5000 VA energie, stačí vyrobit 100 VA řídicí napájecí zdroj a stabilita může dosáhnout více než 0,1 procenta.
(9) Lze použít rychlý ochranný obvod. Když dojde k okamžité zkratové poruše na konci zátěže, řídicí zdroj okamžitě přestane fungovat. Vazební transformátor je v tomto okamžiku ekvivalentní tlumivce (vazbový transformátor je transformátor, který zavádí řídicí napájení), která má funkci omezení růstu zkratového proudu. Po odstranění závady se řídicí zdroj sám obnoví v práci.
4. aplikovat efekty
Zpočátku byl tímto způsobem řízení vyvinut kompenzační stabilizovaný napájecí zdroj. Hlavní myšlenkou je řídit síťové napětí se zápornou zpětnou vazbou se stabilitou 0,1 procenta, zkreslením tvaru vlny 1 procento a výkonem 100 VA. Vzhledem k omezenému výběru zařízení v té době, rychlost ochrany nestačila jiným problémům, tento druh regulovaného napájení nemohl být popularizován a aplikován. Poté bylo původní schéma návrhu, výběr zařízení, vstupní obvod rychlé ochrany atd. optimalizován pomocí technologie okamžitého porovnávání a opravy průběhu. Po několika vylepšeních a testech má 300VA výstupní výkon AC stabilizovaný zdroj vyrobený pro ověřování elektroměrů praktické funkce a skutečné měření dosahuje následujících ukazatelů:
Když se vstupní síťové napětí změní o plus 10 procento, měřeno digitálním voltmetrem, maximální stabilita výstupního napětí nepřekročí plus 0,03 procenta /3 minuty a zkreslení výstupního tvaru vlny je<0.5%.
Regulovaný napájecí zdroj má následující vlastnosti:
(1) Všechny obvody jsou složeny z analogových zařízení, která lze snadno vybrat a jsou levná;
(2) Pracovním principem napájecího zdroje je, že nízký výkon řídí vysoký výkon a má vysokou účinnost. K dosažení výstupního výkonu 300 VA je třeba pouze vytvořit 30 VA řídicí výkon;
(3) Výstupní výkonová elektronka nepotřebuje kombinovanou elektronku. Když je výstupní výkon celého stroje 300 VA, protože je potřeba pouze 30 VA řídicí výkon, lze pro výstup použít pouze pár vysoce výkonných trubic a není potřeba žádný vzduchem chlazený odvod tepla;
(4) Silná schopnost proti rušení. Během testu se třífázové elektrické svařování provádí na stejném napájecím vedení ve stejné místnosti napájecího zdroje a výstupní napětí neskočí;
(5) Regulovaný napájecí zdroj nezávisle vyrobený asistentem podle tohoto návrhu má stejné technické ukazatele, což ukazuje, že způsob návrhu je velmi konzistentní.
5. na závěr:
Okamžitá porovnávací metoda - technologie opravy průběhu Základním principem výroby regulovaného napájecího zdroje je porovnat vzorkovací hodnotu vstupního napětí s referenčním napětím pro zjištění nedostatku průběhu a následně zlepšit a opravit průběh vstupního napětí a stabilizovat amplitudu změnou řídicího napětí, aby se dosáhlo účelu stability výstupního napětí. Jeho podstatou je použití nízkopříkonového řídicího zdroje pro získání velkokapacitního stabilního napěťového výstupu. Jedná se o metodu stabilizace střídavého napětí, která integruje zelenou, ochranu životního prostředí, čištění, vysokou účinnost a vysokou účinnost. Napájecí zdroj s regulací střídavého proudu vyvinutý pomocí této technologie se vyznačuje nízkou cenou, vysokým indexem, nízkou cenou a snadným ovládáním a lze jej také rozšířit na regulovaný napájecí zdroj s vysokým výkonem podle potřeby.
Použití této metody stabilizace napětí může poskytnout vysoce kvalitní střídavý stabilizovaný napájecí zdroj pro vědecký výzkum, počítačovou místnost, lékařské vybavení, průmyslová automatizační zařízení, komunikační zařízení, osvětlovací systém, audiovizuální zařízení a další zařízení.
