Razvoj stabiliziranog napajanja naizmjeničnom strujom koristeći metodu trenutnog poređenja
Precizni elektronski instrumenti i oprema naširoko se koriste u domaćinstvima, industrijskoj proizvodnji, kancelarijskoj automatizaciji, eksperimentalnim istraživanjima, komunikacijskom inženjeringu, medicinskoj njezi i drugim poljima, a uglavnom ih napajaju gradske električne mreže. Nazivni napon gradske elektroenergetske mreže je jednofazni 220V, što je umjetno propisan idealni napon. Budući da je napon na glavnom kraju napojnog voda iz transformatora (220 plus 10 posto) V, a napon na kraju (220-10 posto) V, potrebna je električna oprema da ima određenu sposobnost odolijevaju fluktuacijama napona u mreži. Iako većina električne opreme ima sposobnost da se odupre fluktuacijama napona napajanja, prema statistikama, fluktuacije napona napajanja jedan su od uzroka kvarova električne opreme. Stoga ova električna oprema mora koristiti regulirana napajanja kako bi osigurala njihov normalan rad.
Stabilizirano napajanje je uređaj koji stabilizira napon mreže. U mojoj zemlji se koristi dugi niz godina, kao što su: tip kliznog kontakta servo motora koji pokreće transformator za regulaciju napona, promjenjivi tip reaktora i automatsko napajanje sa stabilnim naponom magnetskog zasićenja.
U principu, gore spomenuto regulirano napajanje uzorkuje mrežni napon, upoređuje ga i prilagođava pomoću servo motora ili beskontaktnog prekidača kako bi se stabilizirao izlaz izmjeničnog napona. Ova vrsta regulisanog napajanja generalno ima slab efekat regulacije napona, a tačnost je 1 procenat ~0.5 procenata.
Trenutno AC regulirano napajanje uglavnom ima sljedeće probleme:
(1) Upotreba nelinearnih reaktora često donosi harmonike, što ne poboljšava kvalitet talasnog oblika napona u mreži, a neki imaju dodatno izobličenje talasnog oblika što uzrokuje harmonijsko zagađenje mreže.
(2) Vrijeme uzorkovanja i vrijeme djelovanja aktuatora su predugi.
Ove dvije veze imaju veliki utjecaj na performanse stabilizatora napona. Metoda uzorkovanja općenito usvaja uzorkovanje efektivne vrijednosti ili prosječne vrijednosti, koje traje najmanje nekoliko ciklusa; dok je servo motoru općenito potrebno nekoliko sekundi do desetina sekundi da izvrši radnje podešavanja, što je predugo i štetno za Nema poboljšanja naponskog valnog oblika. Ove metode stabilizacije napona nemaju vremena da odgovore i implementiraju brzo promjenjive smetnje u naponu mreže, kao što su udari, padovi, pulsni poremećaji i visokofrekventni poremećaji, koji uzrokuju da smetnje prođu kroz uređaj za stabilizaciju napona i dođu do električne mreže. opreme, koja ne može uticati na električnu opremu. Ako se zaštitni učinak ne postigne, može uzrokovati kvar električne opreme ili čak oštećenje.
Može se vidjeti da kada se mrežni napon promijeni i interferira, izlazni napon reguliranog napajanja može se brzo vratiti u blizinu nazivne vrijednosti, a sinusoidni izmjenični napon sa dobrim valnim oblikom i stabilnom amplitudom će se osigurati električnoj opremi. , što će osigurati njegov siguran i normalan rad. Postoje velike prednosti.
2. Trenutačno poređenje metoda regulacije naizmjeničnog napona
U nastavku je predstavljena nova metoda stabilizacije naizmjeničnog napona koja može poboljšati nedostatak gore spomenutog napajanja za stabilizaciju naizmjeničnog napona, odnosno korištenje metode trenutnog poređenja-tehnologija popravke valnog oblika da se napravi napajanje stabilizacije naizmjeničnog napona.
Napon mreže uin=nazivni napon uS plus ⊿u
Napon mreže uin plus upravljački napon uC=izlazni napon uout
Među njima, nazivni napon uS je napon u idealnom stanju koji je umjetno specificiran, a ⊿u je odstupanje napona mreže od nazivnog napona. Bez obzira na veličinu, sve dok se odstupanje od nazivnog napona može nadgraditi umjetno proizvedenim upravljačkim naponom uC i naponom mreže uin. Ako je umjetni upravljački napon uC jednak -⊿u, kada se ⊿u promijeni, -⊿u se također mijenja u skladu s tim, a ulazni napon uin i upravljački napon uC su superponirani tako da budu jednaki nazivnom naponu uS. U gradskoj elektroenergetskoj mreži efektivna vrijednost jednofaznog nazivnog napona je 220V.
Za promjenu uzrokovanu ulaznim naponom, ulazni napon se prvo uzorkuje, a koeficijent omjera je 1/A,
uin/A=(uS plus ⊿u1)/A=uS/A plus ⊿u1/A
Vještački stvorite referentni napon ur, koji ima istu frekvenciju i fazu kao napon mreže, efektivna vrijednost je US/A, a valni oblik je dobar. Razlika između vrijednosti uzorkovanja ulaznog napona uin i ur je ⊿u1/A, odnosno uin—ur=⊿u1/A, a zatim se razlika napona i snaga pojačavaju puta. Neka je =A, tada je pojačana vrijednost ⊿u1, a zatim superponirajte ⊿u1 u kolo obrnutim putem kroz transformator za sprezanje. U ovom trenutku, izlazni napon je jednak nazivnom naponu, odnosno uout=uS=Aur= ur. U ovom trenutku, budući da je faktor pojačanja, performanse uouta su povezane samo sa ur. ur je pravi napon generiran umjetno, koji se može dobiti analognim ili digitalnim kolima, i ima dobre pokazatelje performansi. Stabilnost ur također određuje stabilnost izlaznog napona.
Iz gornje analize se može vidjeti da je suština metode stabilizacije trenutnog poređenja izmjeničnog napona: korištenje ulaznog napona i referentnog napona za trenutno poređenje da se otkrije nedostatak valnog oblika, te da se poboljša i popravi ulazni napon talasni oblik kontrolisanjem superpozicije napona, kako bi se postigla stabilnost. svrha izlaznog napona. Kvalitet snage izlaznog napona je određen ur, sa dobrim valnim oblikom i stabilnom amplitudom; dok ulazni napon daje energiju samo za interni rad napajanja i stabilan izlazni napon, a stabilan izlazni napon velike snage dobija se korištenjem upravljačkog napona male snage. Na taj način izlaznu energiju osigurava mreža, a upravljački napon se koristi samo za popravku fluktuirajućeg dijela mreže koji odstupa od nazivnog napona.
Slično, kada je ulazni napon konstantan i izlazni napon se mijenja zbog promjena u opterećenju, uzorkuje se izlazni napon, a upravljački napon uC2 se podešava na sličan način kako bi se promijenio upravljački napon uC2 kako bi se održala stabilnost izlaznog napona bez utiče na ulazni napon.
Radi razmatranja ekonomičnosti u implementaciji šeme, u cilju pojednostavljenja kola, akvizicija upravljačkog napona uC1 i akvizicija upravljačkog napona uC2 se kombinuju u određenom kolu kako bi se dobio funkcionalni blok dijagram prikazan na slici 3. .
Uporednu vrijednost ulaznog i referentnog napona i usporednu vrijednost izlaznog napona i referentnog napona dodaje sabirač, a zatim se pojačava krugom pojačala napona i snage, a upravljački napon uC dobija se spregom transformator, koji je postavljen između ulaznog i izlaznog napona. Upravljački napon uC se uglavnom koristi za popravku valnog oblika, podešavanje napona napajanja, a istovremeno igra ulogu izolacije ulaznog napajanja i opterećenja.
3. Poređenje sa konvencionalnim regulisanim izvorima napajanja
U poređenju sa regulisanim napajanjem napravljenim po konvencionalnom principu, regulisano napajanje napravljeno po gore navedenom principu ima sledeće karakteristike:
(1) Brz odgovor. Zbog upotrebe linearnih elektronskih uređaja velike brzine, trenutnog uzorkovanja i trenutnog izvršenja, brzina odziva kontrole je izuzetno velika, a podešavanje se može završiti u roku od milisekundi, tako da se izlazni napon može brzo vratiti u blizinu nazivnog napona. . Stoga ima funkciju potiskivanja visokofrekventnih smetnji i šuma, te ima učinak pročišćavanja smetnji na nivou milisekundi, što je nemoguće za obične regulirane izvore napajanja.
(2) Širok raspon primjene ulaznog napona. Ulazni napon može varirati od 30 do 50 posto ili više, a može se podesiti simetrično. Što je raspon širi, potrebno je obezbijediti više energije za popravku. Vrijednost upravljačkog napona je uglavnom određena potražnjom. Sa ekonomske i praktične tačke gledišta, preporučljivo je uzeti (8~10) posto.
(3) Visoka tačnost regulacije napona. Ovisno o načinu generiranja referentnog napona, efekat stabilizacije napona može doseći 1 posto, 0.1 posto, 0.01 posto. Regulatori napona različite preciznosti pogodni su za prilike sa različitim zahtjevima. 1 posto se koristi za opšte zahtjeve za stabilizaciju napona; 0.1 posto se koristi za laboratorije ili važnu industrijsku opremu; 0,01 posto se može koristiti za verifikaciju instrumenta.
(4) Ima karakteristike zelenog napajanja. Ova metoda prvo korigira valni oblik napona mreže na dobar sinusni val, a zatim napaja opterećenje. Količina energije za popravku zavisi od potrebe. Budući da je suština ove metode ispravljanje talasnog oblika mreže, izobličenje korigovanog talasnog oblika je generalno manje od 1 procenat do 0.5 procenata, tako da je ova metoda stabilizacije napona zelena.
(5) Ima određena svojstva zaštite životne sredine. Ako se ulazni napon ne promijeni, izlazni napon se mijenja zbog različite prirode opterećenja, a odgovarajuća promjena upravljačkog napona se koristi unutar određenog harmonijskog raspona kako bi se izlazni napon održao konstantnim. Budući da upravljački napon ima izolacijski učinak i ne utječe na ulazni napon, ovaj metod stabilizacije napona je u određenoj mjeri ekološki prihvatljiv.
(6) Visoka radna efikasnost. Princip rada ovog napajanja je da mala snaga kontroliše veliku snagu i da ima visoku efikasnost. Kapacitet izlaznog napona se uglavnom uzima iz mreže, a upravljački napon je generalno dio gdje napon mreže odstupa od nazivnog napona, tako da samo treba potrošiti snagu proizvodnje upravljačkog napajanja, tako da je efikasnost izuzetno visoka.
Uzmimo za primjer izlazno napajanje od 300 VA: ako napon mreže fluktuira za plus 10 posto, trebate kontrolirati samo plus 10 posto fluktuacije snage. Efikasnost je 300/(300 plus 100)=75 posto. I što je veća efikasnost metode za izradu upravljačkog napajanja, to je veća radna efikasnost cijele mašine.
Uzmimo invertersku metodu kao primjer: da se napravi 0.01 posto visoko stabilno napajanje, zbog AC/DC, DC/AC konverzije i ograničenja efikasnosti uređaja za pojačalo snage, ukupni efikasnost je ispod 30 posto bez drugih gubitaka. Kada se metodom trenutnog poređenja napravi regulirano napajanje iste snage, potrebno je napraviti samo snagu kontrolnog napajanja za popravak 10 posto fluktuacija. Čak i ako je kontrolno napajanje proizvedeno pomoću inverterske metode, potrošena snaga je samo ekvivalentna inverterskom metodom. 1/10. Očigledno, kada se pravi visoko stabilno regulisano napajanje, efikasnost korišćenja metode trenutnog poređenja je mnogo veća od one kod regulisanog napajanja pomoću inverterske metode.
(7) Nemojte koristiti niskofrekventne filterske uređaje kao što su velika induktivnost i veliki kapacitet, mala veličina, mala težina, dobar izlazni talasni oblik, a opće izobličenje valnog oblika je 1 posto ~0.5 posto.
(8) Ovaj regulator napona može biti kaskadno povezan s drugim regulatorima napona, a što je uži raspon tačnosti stabilnosti postavljen, to će biti manja potrošnja energije. Na primjer, kada je tačnost stabilnosti predstepenog regulatora 2 posto, ako je potrebno proizvesti 5000 VA snage, potrebno je proizvesti samo 100 VA kontrolno napajanje, a stabilnost može dostižu više od 0,1 odsto.
(9) Može se koristiti brzi zaštitni krug. Kada se trenutna greška kratkog spoja dogodi na kraju opterećenja, kontrolno napajanje će odmah prestati raditi. U ovom trenutku, spojni transformator je ekvivalentan reaktoru (spojni transformator je transformator koji uvodi kontrolno napajanje), koji ima funkciju ograničavanja rasta struje kratkog spoja. Nakon otklanjanja kvara, kontrolno napajanje će nastaviti sa radom.
4. primijeniti efekte
U početku je razvijeno kompenzacijsko stabilizirano napajanje pomoću ove metode upravljanja. Glavna ideja je kontrolisati napon mreže sa negativnom povratnom spregom, sa stabilnošću od 0.1 posto, izobličenjem talasnog oblika od 1 posto, i snagom od 100VA. Zbog ograničenog izbora uređaja u to vrijeme, brzina zaštite nije mogla pratiti ostale probleme, ova vrsta reguliranog napajanja nije se mogla popularizirati i primjenjivati. Nakon toga, originalna shema dizajna, odabir uređaja, brzi zaštitni ulazni krug, itd. su optimizirani korištenjem trenutnog poređenja i tehnologije popravke valnog oblika. Nakon nekoliko poboljšanja i testiranja, 300VA izlazne snage AC stabilizirano napajanje napravljeno za verifikaciju brojila električne energije ima praktične funkcije, a stvarno mjerenje dostiže sljedeće pokazatelje:
Kada se napon ulazne mreže promijeni za plus 10 posto, mjereno digitalnim voltmetrom, maksimalna stabilnost izlaznog napona ne prelazi plus 0,03 posto /3 minute, a izobličenje izlaznog valnog oblika je<0.5%.
Regulisano napajanje ima sledeće karakteristike:
(1) Sva kola se sastoje od analognih uređaja, koje je lako odabrati i jeftine;
(2) Princip rada napajanja je da mala snaga kontroliše veliku snagu i ima visoku efikasnost. Potrebno je samo napraviti 30 VA kontrolnu snagu da biste postigli izlaznu snagu od 300 VA;
(3) Cijev za izlaznu snagu ne treba kombiniranu cijev. Kada je izlazna snaga cijele mašine 300VA, pošto je potrebna samo 30VA kontrolna snaga, samo par cijevi velike snage može se koristiti za izlaz, i nije potrebno odvođenje topline hlađeno zrakom;
(4) Jaka sposobnost protiv smetnji. Tokom ispitivanja, operacija trofaznog električnog zavarivanja se izvodi na istoj liniji napajanja u istoj prostoriji napajanja, a izlazni napon ne skače;
(5) Regulisano napajanje koje samostalno proizvede asistent prema ovom projektu ima iste tehničke pokazatelje, što pokazuje da je način projektovanja veoma konzistentan.
5. u zaključku:
Metoda trenutnog poređenja – tehnologija popravke valnog oblika Osnovni princip izrade reguliranog napajanja je da se uporedi vrijednost uzorkovanja ulaznog napona sa referentnim naponom kako bi se otkrio nedostatak valnog oblika, a zatim poboljšati i popraviti valni oblik ulaznog napona i stabilizirati amplituda promjenom kontrolnog napona, kako bi se postigla svrha stabilnosti izlaznog napona. Njegova suština je korištenje kontrolnog napajanja male snage za postizanje stabilnog izlaznog napona velikog kapaciteta. To je metoda stabilizacije naizmeničnog napona koja integriše zelenu, zaštitu životne sredine, prečišćavanje, visoku efikasnost i visoku efikasnost. Regulisano napajanje naizmeničnom strujom razvijeno korišćenjem ove tehnologije ima karakteristike niske cene, visokog indeksa, niske cene i jednostavne kontrole, a takođe se može proširiti na regulisano napajanje velike snage prema potrebama.
Korišćenjem ove metode stabilizacije napona može se obezbediti visokokvalitetno AC stabilizovano napajanje naponom za naučna istraživanja, računarsku sobu, medicinsku opremu, opremu za industrijsku automatizaciju, komunikacionu opremu, sistem osvetljenja, audio-vizuelnu opremu i drugu opremu.
