Rozwój stabilizowanego zasilania prądem zmiennym przy użyciu metody porównania chwilowego
Precyzyjne przyrządy i sprzęt elektroniczny są szeroko stosowane w gospodarstwach domowych, produkcji przemysłowej, automatyce biurowej, badaniach eksperymentalnych, inżynierii komunikacyjnej, opiece medycznej i innych dziedzinach i są generalnie zasilane z miejskich sieci energetycznych. Napięcie znamionowe miejskiej sieci energetycznej to jednofazowe 220 V, co jest sztucznie ustalonym napięciem idealnym. Ponieważ napięcie na końcu linii zasilającej z transformatora wynosi (220 plus 10 procent) V, a napięcie na końcu wynosi (220-10 procent) V, sprzęt elektryczny musi mieć określoną zdolność do odporne na wahania napięcia sieciowego. Chociaż większość urządzeń elektrycznych jest odporna na wahania napięcia zasilania, według statystyk wahania napięcia zasilania są jedną z przyczyn awarii urządzeń elektrycznych. Dlatego te urządzenia elektryczne muszą korzystać z regulowanych zasilaczy, aby zapewnić ich normalne działanie.
Zasilacz stabilizowany to urządzenie stabilizujące napięcie sieciowe. Jest on stosowany w moim kraju od wielu lat, taki jak: typ styku ślizgowego serwosilnika napędzającego transformator regulujący napięcie, typ dławika zmiennego oraz zasilacz stabilizowany napięciem z automatycznym nasyceniem magnetycznym.
W zasadzie wspomniany zasilacz próbkuje napięcie sieciowe, porównuje je i reguluje za pomocą serwosilnika lub przełącznika bezdotykowego w celu ustabilizowania wyjściowego napięcia AC. Ten rodzaj regulowanego zasilacza generalnie ma słaby wpływ na regulację napięcia, a dokładność wynosi 1 procent ~0,5 procent.
Obecny regulowany zasilacz AC ma głównie następujące problemy:
(1) Stosowanie dławików nieliniowych często powoduje powstawanie harmonicznych, które nie poprawiają jakości przebiegu napięcia w sieci, a niektóre mają dodatkowe zniekształcenie przebiegu, które powoduje zanieczyszczenie sieci harmonicznymi.
(2) Czas próbkowania i czas działania siłownika są zbyt długie.
Te dwa ogniwa mają ogromny wpływ na działanie stabilizatora napięcia. W metodzie pobierania próbek zasadniczo przyjmuje się pobieranie próbek o wartości skutecznej lub wartości średniej, które obejmuje co najmniej kilka cykli; podczas gdy serwosilnik zwykle zajmuje kilka sekund do kilkudziesięciu sekund, aby wykonać czynności regulacyjne, co jest zbyt długie i szkodliwe dla Nie ma poprawy w przebiegu napięcia. Te metody stabilizacji napięcia nie mają czasu na reakcję i wdrożenie szybkozmiennych zaburzeń napięcia sieciowego, takich jak przepięcia, zapady, zaburzenia impulsowe i zaburzenia o wysokiej częstotliwości, które powodują, że zakłócenia przechodzą przez układ stabilizacji napięcia i docierają do sieci elektrycznej. urządzeń, które nie mogą wpływać na urządzenia elektryczne. Nieosiągnięcie efektu ochronnego może również spowodować awarię lub nawet uszkodzenie sprzętu elektrycznego.
Można zauważyć, że przy zmianach i zakłóceniach napięcia sieciowego napięcie wyjściowe zasilacza stabilizowanego może szybko powrócić do wartości zbliżonej do znamionowej, a do urządzeń elektrycznych zostanie dostarczone sinusoidalne napięcie przemienne o dobrym przebiegu i stabilnej amplitudzie , co zapewni jego bezpieczną i normalną pracę. Korzyści są ogromne.
2. Błyskawiczne porównanie metod regulacji napięcia AC
Poniżej przedstawiono nową metodę stabilizacji napięcia przemiennego, która może poprawić niedobór wyżej wymienionego zasilacza stabilizującego napięcie przemienne, to znaczy przy użyciu technologii natychmiastowej metody porównania i naprawy kształtu fali w celu wykonania zasilacza stabilizującego napięcie przemienne.
Napięcie sieciowe uin=napięcie znamionowe uS plus ⊿u
Napięcie sieciowe uin plus napięcie sterujące uC=napięcie wyjściowe uout
Wśród nich napięcie znamionowe uS jest sztucznie określonym napięciem w stanie idealnym, a ⊿u jest odchyleniem napięcia sieciowego od napięcia znamionowego. Niezależnie od wielkości, o ile odchylenie od napięcia znamionowego może zostać nałożone przez sztucznie wytworzone napięcie sterujące uC i napięcie sieciowe uin. Jeżeli sztuczne napięcie sterujące uC jest równe -⊿u, to przy zmianie ⊿u zmienia się również -⊿u, a napięcie wejściowe uin i napięcie sterujące uC nakładają się na siebie, aby były równe napięciu znamionowemu uS. W miejskiej sieci elektroenergetycznej wartość skuteczna znamionowego napięcia jednofazowego wynosi 220V.
W przypadku zmiany spowodowanej napięciem wejściowym napięcie wejściowe jest najpierw próbkowane, a współczynnik stosunku wynosi 1/A,
uin/A=(uS plus ⊿u1)/A=uS/A plus ⊿u1/A
Sztucznie stworzyć napięcie odniesienia ur, które ma taką samą częstotliwość i fazę jak napięcie sieciowe, wartość skuteczna to US/A, a kształt fali jest dobry. Różnica między wartością próbkowania napięcia wejściowego uin i ur wynosi ⊿u1/A, czyli uin—ur=⊿u1/A, a następnie różnica napięć i moc są wzmacniane razy. Niech =A, wtedy wzmocniona wartość to ⊿u1, a następnie nałóż ⊿u1 na obwód w odwrotnej kolejności przez transformator sprzęgający. W tym momencie napięcie wyjściowe jest równe napięciu znamionowemu, czyli uout=uS=Aur= ur. W tej chwili, ponieważ jest to współczynnik wzmocnienia, wydajność uout jest związana tylko z ur. ur to rzeczywiste napięcie generowane sztucznie, które można uzyskać za pomocą obwodów analogowych lub cyfrowych i ma dobre wskaźniki wydajności. Stabilność ur określa również stabilność napięcia wyjściowego.
Z powyższej analizy wynika, że istotą metody stabilizacji napięcia przemiennego z porównaniem chwilowym jest: użycie napięcia wejściowego i napięcia odniesienia do natychmiastowego porównania w celu wykrycia niedoboru kształtu fali oraz poprawienia i naprawy napięcia wejściowego kształt fali, kontrolując superpozycję napięcia, aby osiągnąć stabilność. cel napięcia wyjściowego. Jakość mocy napięcia wyjściowego jest określona przez ur, z dobrym przebiegiem i stabilną amplitudą; podczas gdy napięcie wejściowe dostarcza energię tylko do wewnętrznej pracy zasilacza i stabilnego napięcia wyjściowego, a stabilne napięcie wyjściowe o dużej mocy uzyskuje się poprzez zastosowanie napięcia sterującego małej mocy. W ten sposób energia wyjściowa jest dostarczana z sieci, a napięcie sterujące jest wykorzystywane tylko do naprawy niestabilnej części sieci, która odbiega od napięcia znamionowego.
Podobnie, gdy napięcie wejściowe jest stałe, a napięcie wyjściowe zmienia się pod wpływem zmian obciążenia, napięcie wyjściowe jest próbkowane, a napięcie sterujące uC2 jest regulowane w podobny sposób, aby zmienić napięcie sterujące uC2, aby utrzymać stabilność napięcia wyjściowego bez wpływ na napięcie wejściowe.
W celu rozważenia oszczędności w realizacji schematu, w celu uproszczenia obwodu, pozyskiwanie napięcia sterującego uC1 i pozyskiwanie napięcia sterującego uC2 są łączone w określonym obwodzie, aby uzyskać funkcjonalny schemat blokowy pokazany na rysunku 3 .
Wartość porównawcza napięcia wejściowego i napięcia odniesienia oraz wartość porównania napięcia wyjściowego i napięcia odniesienia są dodawane przez sumator, a następnie wzmacniane przez obwód napięcia i wzmacniacza mocy, a napięcie sterujące uC uzyskuje się przez sprzężenie transformatora, który jest nałożony na napięcie wejściowe i wyjściowe. Napięcie sterujące uC służy głównie do naprawy kształtu fali, regulacji napięcia zasilania, a jednocześnie odgrywa rolę izolacji zasilania wejściowego i obciążenia.
3. Porównanie z konwencjonalnymi zasilaczami regulowanymi
W porównaniu z regulowanym zasilaczem wykonanym zgodnie z konwencjonalną zasadą, regulowany zasilacz wykonany zgodnie z powyższą zasadą ma następujące cechy:
(1) Szybka reakcja. Dzięki zastosowaniu szybkich liniowych urządzeń elektronicznych, natychmiastowego próbkowania i natychmiastowego wykonania, szybkość reakcji sterowania jest niezwykle szybka, a regulacja może zostać zakończona w ciągu milisekund, dzięki czemu napięcie wyjściowe może szybko powrócić do wartości zbliżonych do napięcia znamionowego . Dlatego ma funkcję tłumienia zakłóceń i szumów o wysokiej częstotliwości oraz ma wpływ na oczyszczanie zakłóceń na poziomie milisekundy, co jest niemożliwe w przypadku zwykłych regulowanych zasilaczy.
(2) Szeroki zakres zastosowań napięcia wejściowego. Napięcie wejściowe może zmieniać się o 30% ~ 50% lub więcej i można je regulować symetrycznie. Im szerszy zakres, tym więcej energii naprawczej trzeba dostarczyć. Wartość napięcia sterującego zależy głównie od zapotrzebowania. Z ekonomicznego i praktycznego punktu widzenia wskazane jest przyjmowanie (8~10) procent.
(3) Wysoka dokładność regulacji napięcia. W zależności od metody generowania napięcia odniesienia, efekt stabilizacji napięcia może osiągnąć 1 procent, 0,1 procent, 0,01 procent. Regulatory napięcia o różnej precyzji są odpowiednie na okazje o różnych wymaganiach. 1 procent jest używany do ogólnych wymagań dotyczących stabilizacji napięcia; 0,1 procent jest wykorzystywane na laboratoria lub ważny sprzęt przemysłowy; 0,01 procent można wykorzystać do weryfikacji przyrządu.
(4) Ma cechy zielonego zasilania. Ta metoda najpierw koryguje przebieg napięcia sieciowego do dobrej fali sinusoidalnej, a następnie dostarcza energię do obciążenia. Ilość energii naprawy zależy od potrzeb. Ponieważ istotą tej metody jest korygowanie kształtu fali siatki, zniekształcenie skorygowanego kształtu fali jest na ogół mniejsze niż 1 procent do 0,5 procent, więc ta metoda stabilizacji napięcia jest zielona.
(5) Ma pewne właściwości ochrony środowiska. Jeśli napięcie wejściowe się nie zmienia, napięcie wyjściowe zmienia się ze względu na inny charakter obciążenia, a odpowiednia zmiana napięcia sterującego jest wykorzystywana w pewnym zakresie harmonicznych, aby utrzymać stałe napięcie wyjściowe. Ponieważ napięcie sterujące ma działanie izolujące i nie wpływa na napięcie wejściowe, ta metoda stabilizacji napięcia jest do pewnego stopnia przyjazna dla środowiska.
(6) Wysoka wydajność pracy. Zasada działania tego zasilacza polega na tym, że niska moc steruje dużą mocą i ma wysoką wydajność. Pojemność napięcia wyjściowego jest pobierana głównie z sieci, a napięcie sterujące jest na ogół częścią, w której napięcie sieciowe odbiega od napięcia znamionowego, więc musi tylko zużywać moc produkcji zasilacza sterującego, więc wydajność jest ekstremalnie wysoko.
Weźmy jako przykład zasilacz wyjściowy 300 VA: jeśli napięcie w sieci waha się o plus 10 procent, wystarczy kontrolować plus 10 procent wahań mocy. Sprawność wynosi 300/(300 plus 100)=75 procent . A im wyższa wydajność metody wykonania zasilania sterującego, tym wyższa wydajność pracy całej maszyny.
Weźmy na przykład metodę inwerterową: aby uzyskać 0,01% zasilacza o wysokiej stabilności, ze względu na konwersję AC/DC, DC/AC i ograniczenie wydajności wzmacniacza mocy, ogólny wydajność jest poniżej 30 procent bez innych strat. W przypadku zastosowania metody porównania chwilowego do wykonania zasilacza regulowanego o tej samej mocy, konieczne jest jedynie wykonanie mocy zasilacza sterującego do naprawy 10-procentowych wahań. Nawet jeśli zasilacz sterujący jest wytwarzany metodą inwerterową, pobór mocy jest tylko równoważny z metodą inwerterową. 1/10. Oczywiście przy wykonywaniu zasilacza stabilizowanego o wysokiej stabilności efektywność wykorzystania metody porównania chwilowego jest znacznie wyższa niż w przypadku zasilacza regulowanego metodą inwerterową.
(7) Nie używaj urządzeń filtrujących o niskiej częstotliwości, takich jak duża indukcyjność i duża pojemność, mały rozmiar, niewielka waga, dobry kształt fali wyjściowej, a ogólne zniekształcenie fali wynosi 1 procent ~ 0, 5 procent.
(8) Ten regulator napięcia można łączyć kaskadowo z innymi regulatorami napięcia, a im węższy jest ustawiony zakres dokładności stabilności, tym mniejsze będzie zużycie energii. Na przykład, gdy dokładność stabilności regulatora wstępnego stopnia wynosi 2 procent, jeśli konieczne jest wyprowadzenie 5000 VA mocy, wystarczy wyprodukować zasilacz sterujący 100 VA, a stabilność może osiągnąć ponad 0,1 proc.
(9) Można zastosować szybki obwód ochronny. Gdy wystąpi chwilowe zwarcie po stronie obciążenia, zasilacz sterujący natychmiast przestanie działać. W tym czasie transformator sprzęgający jest odpowiednikiem dławika (transformatorem sprzęgającym jest transformator wprowadzający zasilanie sterujące), którego zadaniem jest ograniczenie narastania prądu zwarciowego. Po usunięciu usterki zasilacz sterujący samoczynnie wznowi pracę.
4. zastosuj efekty
Początkowo przy użyciu tej metody sterowania opracowano kompensacyjny zasilacz stabilizowany. Główną ideą jest sterowanie napięciem sieci z ujemnym sprzężeniem zwrotnym, ze stabilnością 0,1 procent , zniekształceniem przebiegu 1 procent i mocą 100VA. Ze względu na ograniczony wybór urządzeń w tamtym czasie, prędkość zabezpieczania nie nadążała za innymi problemami, tego rodzaju zasilacze regulowane nie mogły się spopularyzować i zastosować. Następnie oryginalny schemat projektu, dobór urządzeń, obwód wejściowy szybkiego zabezpieczenia itp. zostały zoptymalizowane przy użyciu technologii natychmiastowego porównania i naprawy kształtu fali. Po kilku ulepszeniach i testach zasilacz stabilizowany AC o mocy wyjściowej 300VA wykonany do weryfikacji liczników energii elektrycznej spełnia praktyczne funkcje, a rzeczywisty pomiar osiąga następujące wskaźniki:
Kiedy napięcie sieci wejściowej zmienia się o plus 10 procent, mierzone woltomierzem cyfrowym, maksymalna stabilność napięcia wyjściowego nie przekracza plus 0,03 procent /3 minuty, a zniekształcenie przebiegu wyjściowego wynosi<0.5%.
Regulowany zasilacz ma następujące cechy:
(1) Wszystkie obwody składają się z urządzeń analogowych, które są łatwe do wybrania i tanie;
(2) Zasada działania zasilacza polega na tym, że niska moc steruje dużą mocą i ma wysoką wydajność. Wystarczy wytworzyć moc sterującą 30 VA, aby osiągnąć moc wyjściową 300 VA;
(3) Rura mocy wyjściowej nie wymaga połączonej rury. Gdy moc wyjściowa całej maszyny wynosi 300 VA, ponieważ potrzebna jest tylko moc sterująca 30 VA, do wyjścia można użyć tylko pary lamp o dużej mocy i nie jest wymagane rozpraszanie ciepła chłodzone powietrzem;
(4) Silna zdolność przeciwdziałania zakłóceniom. Podczas testu trójfazowa operacja spawania elektrycznego jest przeprowadzana na tej samej linii zasilającej w tym samym pomieszczeniu zasilacza, a napięcie wyjściowe nie skacze;
(5) Zasilacz regulowany niezależnie wyprodukowany przez asystenta według tego projektu ma te same wskaźniki techniczne, co pokazuje, że metoda projektowania jest bardzo spójna.
5. na zakończenie:
Metoda porównywania chwilowego - technologia naprawy przebiegów Podstawową zasadą wykonania zasilacza regulowanego jest porównanie wartości próbkowania napięcia wejściowego z napięciem odniesienia w celu stwierdzenia niedoboru przebiegu, a następnie poprawienie i naprawa przebiegu napięcia wejściowego oraz stabilizacja amplituda poprzez zmianę napięcia sterującego, aby osiągnąć cel stabilności napięcia wyjściowego. Jego istotą jest zastosowanie zasilacza sterującego o małej mocy w celu uzyskania stabilnego napięcia wyjściowego o dużej pojemności. Jest to metoda stabilizacji napięcia prądu przemiennego, która integruje zieleń, ochronę środowiska, oczyszczanie, wysoką wydajność i wysoką wydajność. Zasilacz regulowany prądem przemiennym opracowany przy użyciu tej technologii charakteryzuje się niskim kosztem, wysokim indeksem, niskim kosztem i łatwą kontrolą, a także można go rozszerzyć do zasilacza regulowanego dużej mocy zgodnie z potrzebami.
Zastosowanie tej metody stabilizacji napięcia może zapewnić wysokiej jakości stabilizowane napięcie prądu przemiennego do badań naukowych, sali komputerowej, sprzętu medycznego, sprzętu automatyki przemysłowej, sprzętu komunikacyjnego, systemu oświetlenia, sprzętu audiowizualnego i innego sprzętu.
