Razvoj stabiliziranega napajanja z izmeničnim tokom z uporabo metode trenutne primerjave
Natančni elektronski instrumenti in oprema se pogosto uporabljajo v gospodinjstvih, industrijski proizvodnji, avtomatizaciji pisarn, eksperimentalnih raziskavah, komunikacijskem inženirstvu, zdravstveni oskrbi in na drugih področjih ter se na splošno napajajo iz mestnih električnih omrežij. Nazivna napetost mestnega električnega omrežja je enofazna 220V, kar je umetno določena idealna napetost. Ker je napetost na koncu napajalnega voda iz transformatorja (220 plus 10 odstotkov) V in napetost na koncu (220-10 odstotkov) V, mora električna oprema imeti določeno sposobnost, da odporen na nihanje napetosti omrežja. Čeprav se večina električne opreme lahko upre nihanjem napajalne napetosti, so po statističnih podatkih nihanja napajalne napetosti eden od vzrokov za okvare električne opreme. Zato mora ta električna oprema uporabljati regulirane napajalnike, da zagotovi normalno delovanje.
Stabiliziran napajalnik je naprava, ki stabilizira omrežno napetost. V moji državi se uporablja že vrsto let, kot so: tip drsnega kontakta servo motorja, ki poganja transformator za regulacijo napetosti, tip spremenljivega reaktorja in napajalnik s samodejno napetostno stabilizacijo magnetne nasičenosti.
Načeloma zgoraj omenjeno regulirano napajanje vzorči omrežno napetost, jo primerja in prilagaja s pomočjo servo motorja ali brezkontaktnega stikala za stabilizacijo izhodne izmenične napetosti. Ta vrsta reguliranega napajanja ima na splošno slab učinek regulacije napetosti, natančnost pa je 1 odstotek ~0,5 odstotka.
Trenutni AC regulirani napajalnik ima predvsem naslednje težave:
(1) Uporaba nelinearnih reaktorjev pogosto prinaša harmonike, ki ne izboljšajo kakovosti valovne oblike napetosti omrežja, nekateri pa imajo dodatno popačenje valovne oblike, ki povzroča harmonično onesnaženje omrežja.
(2) Čas vzorčenja in čas delovanja aktuatorja sta predolga.
Ti dve povezavi močno vplivata na delovanje napetostnega stabilizatorja. Metoda vzorčenja na splošno vključuje vzorčenje efektivne vrednosti ali povprečne vrednosti, ki traja vsaj več ciklov; medtem ko servo motor na splošno potrebuje nekaj sekund do deset sekund, da izvede prilagoditvena dejanja, kar je predolgo in škodljivo. V valovni obliki napetosti ni izboljšav. Te metode stabilizacije napetosti nimajo časa, da bi se odzvale in uvedle hitro spreminjajoče se motnje v omrežni napetosti, kot so sunki, padci, motnje pulza in visokofrekvenčne motnje, ki povzročijo, da motnje preidejo skozi napravo za stabilizacijo napetosti in dosežejo električno opreme, ki ne more vplivati na električno opremo. Če zaščitni učinek ni dosežen, lahko povzroči tudi okvaro ali celo poškodbo električne opreme.
Vidimo lahko, da ko se omrežna napetost spremeni in moti, se lahko izhodna napetost reguliranega napajanja hitro vrne v bližino nazivne vrednosti, električni opremi pa bo zagotovljena sinusna izmenična napetost z dobro valovno obliko in stabilno amplitudo , ki bo zagotavljala njegovo varno in normalno delovanje. Obstaja veliko koristi.
2. Trenutna primerjava metod regulacije izmenične napetosti
Sledi uvedba nove metode stabilizacije izmenične napetosti, ki lahko izboljša pomanjkanje zgoraj omenjenega napajalnika za stabilizacijo izmenične napetosti, to je z uporabo tehnologije trenutne primerjave metode popravljanja valovne oblike za izdelavo napajalnika za stabilizacijo izmenične napetosti.
Omrežna napetost uin=nazivna napetost uS plus ⊿u
Omrežna napetost uin plus krmilna napetost uC=izhodna napetost uout
Med njimi je nazivna napetost uS umetno določena napetost v idealnem stanju, ⊿u pa je odstopanje omrežne napetosti od nazivne napetosti. Ne glede na velikost, če je odstopanje od nazivne napetosti mogoče prekrivati z umetno proizvedeno krmilno napetostjo uC in omrežno napetostjo uin. Če je umetna krmilna napetost uC enaka -⊿u, ko se spremeni ⊿u, se tudi -⊿u ustrezno spremeni, vhodna napetost uin in krmilna napetost uC pa sta superponirani tako, da sta enaki nazivni napetosti uS. V mestnem električnem omrežju je efektivna vrednost enofazne nazivne napetosti 220 V.
Za spremembo, ki jo povzroči vhodna napetost, se najprej vzorči vhodna napetost, koeficient razmerja pa je 1/A,
uin/A=(uS plus ⊿u1)/A=uS/A plus ⊿u1/A
Umetno ustvarite referenčno napetost ur, ki ima enako frekvenco in fazo kot omrežna napetost, efektivna vrednost je US/A, valovna oblika pa je dobra. Razlika med vrednostjo vzorčenja vhodne napetosti uin in ur je ⊿u1/A, to je uin—ur=⊿u1/A, nato pa se napetostna razlika in moč povečata za čas. Pustimo =A, potem je ojačana vrednost ⊿u1, nato pa ⊿u1 prekrijemo v vezju v obratni smeri skozi sklopitveni transformator. V tem času je izhodna napetost enaka nazivni napetosti, to je uout=uS=Aur= ur. Ker je faktor ojačenja, je zmogljivost uout povezana samo z ur. ur je realna umetno ustvarjena napetost, ki jo je mogoče pridobiti z analognimi ali digitalnimi vezji, in ima dobre kazalnike učinkovitosti. Stabilnost ur določa tudi stabilnost izhodne napetosti.
Iz zgornje analize je razvidno, da je bistvo trenutne primerjalne metode stabilizacije izmenične napetosti: uporabiti vhodno napetost in referenčno napetost za trenutno primerjavo, da ugotovimo pomanjkljivost valovne oblike ter izboljšati in popraviti vhodno napetost valovno obliko z nadzorom superpozicije napetosti, da se doseže stabilnost. namen izhodne napetosti. Kakovost električne energije izhodne napetosti določa ur, z dobro valovno obliko in stabilno amplitudo; medtem ko vhodna napetost zagotavlja le energijo za notranje delovanje napajalnika in stabilno izhodno napetost, stabilno izhodno napetost z visoko močjo pa dobimo z uporabo krmilne napetosti majhne moči. Na ta način izhodno energijo zagotavlja omrežje, krmilna napetost pa se uporablja le za popravilo nihajočega dela omrežja, ki odstopa od nazivne napetosti.
Podobno, ko je vhodna napetost konstantna in se izhodna napetost spreminja zaradi sprememb obremenitve, se izhodna napetost vzorči in krmilna napetost uC2 se prilagodi na podoben način, da se spremeni krmilna napetost uC2, da se ohrani stabilnost izhodne napetosti brez vpliva na vhodno napetost.
Zaradi upoštevanja ekonomičnosti pri izvajanju sheme, da bi poenostavili vezje, sta pridobitev krmilne napetosti uC1 in pridobitev krmilne napetosti uC2 združena v posebnem vezju, da dobimo funkcionalni blokovni diagram, prikazan na sliki 3. .
Primerjalno vrednost vhodne napetosti in referenčne napetosti ter primerjalno vrednost izhodne napetosti in referenčne napetosti doda seštevalnik, nato pa ojači vezje napetostnega in močnostnega ojačevalnika, krmilna napetost uC pa se pridobi s sklopitvijo transformator, ki je nameščen med vhodno in izhodno napetostjo. Krmilna napetost uC se v glavnem uporablja za popravilo valovne oblike, prilagajanje napajalne napetosti in hkrati igra vlogo izolacije vhodnega napajanja in bremena.
3. Primerjava s konvencionalnimi reguliranimi napajalniki
V primerjavi z reguliranim napajanjem po konvencionalnem principu ima regulirano napajanje po zgornjem principu naslednje značilnosti:
(1) Hiter odziv. Zaradi uporabe hitrih linearnih elektronskih naprav, takojšnjega vzorčenja in takojšnje izvedbe je hitrost odziva krmiljenja izjemno hitra, prilagoditev pa se lahko zaključi v milisekundah, tako da se lahko izhodna napetost hitro vrne v bližino nazivne napetosti. . Zato ima funkcijo zatiranja visokofrekvenčnih motenj in hrupa ter ima učinek čiščenja motenj na milisekundni ravni, kar je nemogoče za običajne regulirane napajalnike.
(2) Širok obseg uporabe vhodne napetosti. Vhodna napetost se lahko spreminja za 30 do 50 odstotkov ali več in jo je mogoče simetrično nastaviti. Čim širši je obseg, tem več energije za popravilo je treba zagotoviti. Vrednost krmilne napetosti je v glavnem določena s povpraševanjem. Z ekonomičnega in praktičnega vidika je priporočljivo vzeti (8~10) odstotkov.
(3) Visoka natančnost regulacije napetosti. Odvisno od metode generiranja referenčne napetosti lahko učinek stabilizacije napetosti doseže 1 odstotek, 0.1 odstotek, 0.01 odstotek. Regulatorji napetosti z različnimi natančnostmi so primerni za priložnosti z različnimi zahtevami. 1 odstotek se uporablja za splošne zahteve stabilizacije napetosti; 0.1 odstotek se uporablja za laboratorije ali pomembno industrijsko opremo; 0,01 odstotka se lahko uporabi za preverjanje instrumenta.
(4) Ima značilnosti zelenega napajanja. Ta metoda najprej popravi valovno obliko omrežne napetosti na dober sinusni val, nato pa napaja obremenitev. Količina energije za popravilo je odvisna od potrebe. Ker je bistvo te metode popravljanje mrežne valovne oblike, je popačenje popravljene valovne oblike običajno manjše od 1 odstotka do 0,5 odstotka, zato je ta metoda stabilizacije napetosti zelena.
(5) Ima določene okoljevarstvene lastnosti. Če se vhodna napetost ne spremeni, se izhodna napetost spremeni zaradi drugačne narave obremenitve in ustrezna sprememba krmilne napetosti se uporabi znotraj določenega harmoničnega območja, da se ohrani konstantna izhodna napetost. Ker ima krmilna napetost izolacijski učinek in ne vpliva na vhodno napetost, je ta metoda stabilizacije napetosti do neke mere okolju prijazna.
(6) Visoka delovna učinkovitost. Načelo delovanja tega napajalnika je, da nizka moč nadzoruje visoko moč in ima visoko učinkovitost. Zmogljivost izhodne napetosti je v glavnem vzeta iz omrežja, krmilna napetost pa je na splošno tisti del, kjer omrežna napetost odstopa od nazivne napetosti, zato mora porabiti samo moč za proizvodnjo krmilnega napajanja, zato je učinkovitost izjemno visoko.
Za primer vzemite izhodno napajanje 300 VA: če omrežna napetost niha za plus 10 odstotkov, morate nadzorovati le plus 10 odstotkov nihanja moči. Učinkovitost je 300/(300 plus 100)=75 odstotkov. In večja kot je učinkovitost metode za izdelavo krmilnega napajanja, večja je delovna učinkovitost celotnega stroja.
Za primer vzemite invertersko metodo: da bi zaradi pretvorbe AC/DC, DC/AC in omejitve učinkovitosti naprave za ojačevanje moči izdelali 0,01-odstotno visokostabilno napajanje, učinkovitost je pod 30 odstotki brez drugih izgub. Pri uporabi metode trenutne primerjave za izdelavo reguliranega napajalnika enake moči je potrebna le moč krmilnega napajalnika za popravilo 10-odstotnih nihanj. Tudi če je krmilni napajalnik izdelan po inverterski metodi, je porabljena moč enaka tisti pri inverterski metodi. 1/10. Očitno je pri izdelavi visokostabilnega reguliranega napajalnika učinkovitost uporabe metode trenutne primerjave veliko večja kot pri reguliranem napajalniku z invertersko metodo.
(7) Ne uporabljajte nizkofrekvenčnih filtrirnih naprav, kot so velika induktivnost in velika kapacitivnost, majhna velikost, majhna teža, dobra izhodna valovna oblika in splošno popačenje valovne oblike je 1 % ~0.5 %.
(8) Ta regulator napetosti je mogoče kaskadno povezovati z drugimi regulatorji napetosti in čim ožje je nastavljeno območje točnosti stabilnosti, manjša bo poraba energije. Na primer, ko je natančnost stabilnosti predstopenjskega regulatorja 2 odstotka, če je potrebno oddajati 5000 VA moči, mora izdelati le krmilno napajanje 100 VA, stabilnost pa lahko dosegli več kot 0,1 odstotka.
(9) Lahko se uporabi hitro zaščitno vezje. Ko pride do trenutne napake kratkega stika na strani obremenitve, bo krmilno napajanje takoj prenehalo delovati. V tem času je sklopni transformator enakovreden reaktorju (sklopni transformator je transformator, ki uvaja krmilno napajanje), ki ima funkcijo omejevanja naraščanja kratkostičnega toka. Po odpravi napake krmilni napajalnik sam nadaljuje z delom.
4. uporabite učinke
Sprva je bil s to metodo krmiljenja razvit kompenzacijski stabilizirani napajalnik. Glavna ideja je krmiljenje omrežne napetosti z negativno povratno zvezo, s stabilnostjo 0.1 odstotka, popačenjem valovne oblike 1 odstotka in močjo 100VA. Zaradi omejene izbire naprav v tistem času zaščitna hitrost ni mogla dohajati drugih težav, tovrstno regulirano napajanje ni bilo mogoče popularizirati in uporabljati. Nato je bila prvotna načrtovalska shema, izbira naprave, hitro zaščitno vhodno vezje itd. optimizirana z uporabo tehnologije trenutne primerjave in popravljanja valovne oblike. Po več izboljšavah in preizkusih ima izhodna moč 300VA AC stabiliziran napajalnik, izdelan za preverjanje števcev električne energije, praktične funkcije, dejanska meritev pa dosega naslednje kazalnike:
Ko se vhodna omrežna napetost spremeni za plus 10 odstotek, merjeno z digitalnim voltmetrom, največja stabilnost izhodne napetosti ne preseže plus 0,03 odstotka/3 minute, popačenje izhodne valovne oblike pa je<0.5%.
Regulirano napajanje ima naslednje značilnosti:
(1) Vsa vezja so sestavljena iz analognih naprav, ki jih je enostavno izbrati in so poceni;
(2) Načelo delovanja napajalnika je, da nizka moč nadzoruje visoko moč in ima visoko učinkovitost. Za doseganje izhodne moči 300 VA potrebujete samo krmilno moč 30 VA;
(3) Izhodna močnostna cev ne potrebuje kombinirane cevi. Ko je izhodna moč celotnega stroja 300VA, ker je potrebna le 30VA krmilna moč, se lahko za izhod uporabi samo par visokozmogljivih cevi in ni potrebno zračno hlajeno odvajanje toplote;
(4) Močna sposobnost preprečevanja motenj. Med preskusom se trifazno električno varjenje izvaja na istem napajalnem vodu v isti sobi napajanja in izhodna napetost ne skoči;
(5) Regulirani napajalnik, ki ga neodvisno proizvaja pomočnik po tej zasnovi, ima enake tehnične kazalnike, kar kaže, da je metoda zasnove zelo dosledna.
5. za zaključek:
Metoda trenutne primerjave – tehnologija popravljanja valovne oblike Osnovno načelo izdelave reguliranega napajalnika je primerjava vrednosti vzorčenja vhodne napetosti z referenčno napetostjo, da se ugotovi pomanjkljivost valovne oblike, nato pa se izboljša in popravi valovna oblika vhodne napetosti ter stabilizira amplitudo s spreminjanjem krmilne napetosti, da se doseže cilj stabilnosti izhodne napetosti. Njegovo bistvo je uporaba krmilnega napajalnika majhne moči za pridobitev stabilnega izhodne napetosti velike zmogljivosti. Je metoda stabilizacije izmenične napetosti, ki združuje zeleno, varstvo okolja, čiščenje, visoko učinkovitost in visoko učinkovitost. Regulirani napajalnik z izmeničnim tokom, razvit s to tehnologijo, ima značilnosti nizkih stroškov, visokega indeksa, nizkih stroškov in enostavnega nadzora ter se lahko glede na potrebe razširi na regulirani napajalnik z visoko močjo.
Z uporabo te metode stabilizacije napetosti lahko zagotovite visokokakovostno napajanje s stabilizirano napetostjo AC za znanstvene raziskave, računalniško sobo, medicinsko opremo, opremo za industrijsko avtomatizacijo, komunikacijsko opremo, sistem razsvetljave, avdiovizualno opremo in drugo opremo.
