AC-stabiloidun virtalähteen kehittäminen välittömän vertailun menetelmällä
Tarkkuuselektroniikkainstrumentteja ja -laitteita käytetään laajalti kotitalouksissa, teollisessa tuotannossa, toimistoautomaatiossa, kokeellisessa tutkimuksessa, viestintätekniikassa, sairaanhoidossa ja muilla aloilla, ja niitä käytetään yleensä kaupunkien sähköverkoissa. Kaupungin sähköverkon nimellisjännite on yksivaiheinen 220 V, mikä on keinotekoisesti määrätty ihannejännite. Koska muuntajasta tulevan virransyöttölinjan pään jännite on (220 plus 10 prosenttia) V ja jännite lopussa (220-10 prosenttia) V, sähkölaitteilla on oltava tietty kyky vastustaa verkon jännitteen vaihteluita. Vaikka suurin osa sähkölaitteista kestää virransyötön jännitteen vaihteluita, tilastojen mukaan virtalähteen jännitteen vaihtelut ovat yksi syy sähkölaitteiden vikaantumiseen. Siksi näiden sähkölaitteiden normaalin toiminnan varmistamiseksi on käytettävä säänneltyjä virtalähteitä.
Stabiloitu virtalähde on laite, joka stabiloi verkon jännitettä. Sitä on käytetty maassani useiden vuosien ajan, kuten: jännitteensäätömuuntajaa ohjaavan servomoottorin liukuva kosketintyyppi, säädettävä reaktorityyppi ja magneettisen kyllästyksen automaattinen jännitestabiloitu virtalähde.
Periaatteessa yllä mainittu säädettävä teholähde ottaa näytteitä verkkojännitteestä, vertailee niitä ja säätää niitä servomoottorilla tai kosketuksettomalla kytkimellä vaihtojännitteen ulostulon stabiloimiseksi. Tällaisella säädetyllä teholähteellä on yleensä huono jännitteensäätövaikutus, ja tarkkuus on 1 prosentti ~ 0,5 prosenttia .
Nykyisessä AC-säädetyssä virtalähteessä on pääasiassa seuraavat ongelmat:
(1) Epälineaaristen reaktorien käyttö tuo usein yliaaltoja, mikä ei paranna verkon jänniteaaltomuodon laatua, ja joissakin on ylimääräistä aaltomuodon vääristymää, joka aiheuttaa harmonista saastumista verkkoon.
(2) Näytteenottoaika ja toimilaitteen toiminta-aika ovat liian pitkiä.
Näillä kahdella linkillä on suuri vaikutus jännitteen stabilisaattorin suorituskykyyn. Näytteenottomenetelmässä käytetään yleensä tehollisen tai keskiarvon näytteenottoa, joka kestää vähintään useita jaksoja; kun taas servomoottorilla kestää yleensä useista sekunneista kymmeniin sekunteihin säätötoimenpiteiden suorittaminen, mikä on liian pitkää ja haitallista Jännitteen aaltomuodossa ei ole parannusta. Näillä jännitteen stabilointimenetelmillä ei ole aikaa reagoida ja toteuttaa verkkojännitteen nopeasti muuttuvia häiriöitä, kuten ylijännitteitä, laskuja, pulssihäiriöitä ja suurtaajuisia häiriöitä, jotka aiheuttavat häiriöiden kulkeutumisen jännitteenvakautuslaitteen läpi ja saavuttavan sähkön. laitteita, jotka eivät voi vaikuttaa sähkölaitteisiin. Jos suojaavaa vaikutusta ei saavuteta, se voi myös aiheuttaa sähkölaitteiden toimintahäiriöitä tai jopa vaurioitua.
Voidaan nähdä, että kun verkkojännite muuttuu ja häiritsee, säädetyn tehonsyötön lähtöjännite voi nopeasti palata nimellisarvon läheisyyteen ja sähkölaitteille tuodaan sinimuotoinen vaihtojännite, jolla on hyvä aaltomuoto ja vakaa amplitudi. , mikä varmistaa sen turvallisen ja normaalin toiminnan. Siitä on suuria etuja.
2. AC-jännitteen säätömenetelmien välitön vertailu
Seuraavassa esitellään uusi AC-jännitteen stabilointimenetelmä, jolla voidaan parantaa edellä mainitun AC-jännitteen stabilointiteholähteen puutetta, eli käyttämällä välitöntä vertailumenetelmä-aaltomuotokorjaustekniikkaa AC-jännitteen stabilointiteholähteen valmistamiseksi.
Verkkojännite uin{0}}nimellisjännite uS plus ⊿u
Verkkojännite uin plus ohjausjännite uC=lähtöjännite uout
Niistä nimellisjännite uS on keinotekoisesti määritellyssä ideaalisessa tilassa oleva jännite ja ⊿u on verkkojännitteen poikkeama nimellisjännitteestä. Koosta riippumatta, kunhan poikkeama nimellisjännitteestä voidaan asettaa päällekkäin keinotekoisesti valmistetulla ohjausjännitteellä uC ja verkkojännitteellä uin. Jos keinotekoinen ohjausjännite uC on yhtä suuri kuin -⊿u, kun ⊿u muuttuu, muuttuu myös -⊿u vastaavasti, ja tulojännite uin ja ohjausjännite uC ovat päällekkäisiä nimellisjännitteen uS kanssa. Kaupungin sähköverkossa yksivaiheisen nimellisjännitteen tehollinen arvo on 220 V.
Tulojännitteen aiheuttamaa muutosta varten tulojännite näytteistetään ensin ja suhdekerroin on 1/A,
uin/A=(uS plus ⊿u1)/A=uS/A plus ⊿u1/A
Luo keinotekoisesti referenssijännite ur, jolla on sama taajuus ja vaihe kuin verkkojännitteellä, tehollinen arvo on US/A ja aaltomuoto on hyvä. Tulojännitteen uin ja ur näytteenottoarvon ero on ⊿u1/A, eli uin—ur=⊿u1/A, ja sitten jännite-ero ja teho vahvistetaan kertoja. Olkoon =A, niin vahvistettu arvo on ⊿u1, ja sitten ⊿u1 päällekkäin piiriin käänteisesti kytkentämuuntajan kautta. Tällä hetkellä lähtöjännite on yhtä suuri kuin nimellisjännite, eli uout=uS=Aur= ur. Tällä hetkellä, koska se on vahvistustekijä, uout:n suorituskyky liittyy vain ur:iin. ur on todellinen keinotekoisesti tuotettu jännite, joka voidaan saada analogisilla tai digitaalisilla piireillä ja jolla on hyvät suorituskykyindikaattorit. ur:n stabiilisuus määrää myös lähtöjännitteen vakauden.
Yllä olevasta analyysistä voidaan nähdä, että hetkellisen vertailun AC jännitteen stabilointimenetelmän ydin on: käyttää tulojännitettä ja vertailujännitettä hetkelliseen vertailuun aaltomuodon puutteen selvittämiseksi sekä tulojännitteen parantamiseksi ja korjaamiseksi. aaltomuoto ohjaamalla jännitteen superpositiota vakauden saavuttamiseksi. lähtöjännitteen tarkoitus. Lähtöjännitteen tehon laadun määrää ur, jolla on hyvä aaltomuoto ja vakaa amplitudi; kun taas tulojännite tuottaa energiaa vain teholähteen sisäiseen toimintaan ja vakaaseen jännitelähtöön, ja vakaa lähtöjännite suurella teholla saadaan käyttämällä pienitehoista ohjausjännitettä. Tällä tavalla lähtöenergia saadaan verkosta ja ohjausjännitteellä korjataan vain verkon vaihteleva osa, joka poikkeaa nimellisjännitteestä.
Vastaavasti, kun tulojännite on vakio ja lähtöjännite muuttuu kuormituksen muutosten vuoksi, lähtöjännitteestä otetaan näytteitä ja ohjausjännitettä uC2 säädetään samalla tavalla ohjausjännitteen uC2 muuttamiseksi siten, että lähtöjännitteen stabiilisuus säilyy ilman vaikuttaa tulojännitteeseen.
Järjestelmän toteutuksen taloudellisuuden huomioon ottamiseksi, piirin yksinkertaistamiseksi, ohjausjännitteen uC1 hankinta ja ohjausjännitteen uC2 hankinta yhdistetään erityiseen piiriin, jolloin saadaan kuvassa 3 esitetty toimintalohkokaavio. .
Tulojännitteen ja vertailujännitteen vertailuarvo sekä lähtöjännitteen ja referenssijännitteen vertailuarvo lisätään summaimella ja vahvistetaan sitten jännite- ja tehovahvistinpiirillä, ja ohjausjännite uC saadaan kytkennällä. muuntaja, joka on päällekkäin tulojännitteen ja lähtöjännitteen välissä. Ohjausjännitettä uC käytetään pääasiassa aaltomuodon korjaamiseen, virtalähteen jännitteen säätämiseen ja samalla syöttöteholähteen ja kuorman eristämiseen.
3. Vertailu tavanomaisiin säänneltyihin virtalähteisiin
Verrattuna tavanomaisella periaatteella valmistettuun säädetylle teholähteelle, yllä olevalla periaatteella valmistetulla säädetyllä teholähteellä on seuraavat ominaisuudet:
(1) Nopea vastaus. Nopeiden lineaaristen elektronisten laitteiden käytön, hetkellisen näytteenoton ja välittömän suorituksen ansiosta ohjauksen vastenopeus on erittäin nopea ja säätö voidaan suorittaa millisekunneissa, jotta lähtöjännite voi palata nopeasti nimellisjännitteen läheisyyteen. . Siksi sen tehtävänä on vaimentaa suurtaajuisia häiriöitä ja kohinaa, ja se puhdistaa millisekuntitason häiriötä, mikä on mahdotonta tavallisissa säädetyissä virtalähteissä.
(2) Laaja syöttöjännitteen sovellusalue. Tulojännite voi vaihdella 30 % ~ 50 % tai enemmän, ja sitä voidaan säätää symmetrisesti. Mitä laajempi alue, sitä enemmän korjausenergiaa tarvitaan. Ohjausjännitteen arvon määrää pääasiassa kysyntä. Taloudellisesta ja käytännöllisestä näkökulmasta on suositeltavaa ottaa (8-10) prosenttia .
(3) Jännitteensäädön suuri tarkkuus. Referenssijännitteen generointimenetelmästä riippuen jännitteen stabilointivaikutus voi olla 1 % , 0,1 % , 0.01 % . Eri tarkkuudella varustetut jännitesäätimet sopivat erilaisiin tilanteisiin. 1 prosenttia käytetään yleisiin jännitteen stabilointivaatimuksiin; 0,1 prosenttia käytetään laboratorioihin tai tärkeisiin teollisuuslaitteisiin; 0,01 prosenttia voidaan käyttää instrumentin todentamiseen.
(4) Sillä on vihreän virtalähteen ominaisuudet. Tämä menetelmä korjaa ensin verkkojännitteen aaltomuodon hyvään siniaaltoon ja syöttää sitten tehoa kuormaan. Korjausenergian määrä riippuu tarpeesta. Koska tämän menetelmän ydin on ruudukon aaltomuodon korjaaminen, korjatun aaltomuodon vääristymä on yleensä alle 1 % - 0,5 % , joten tämä jännitteen stabilointimenetelmä on vihreä.
(5) Sillä on tiettyjä ympäristönsuojeluominaisuuksia. Jos tulojännite ei muutu, lähtöjännite muuttuu kuormituksen erilaisen luonteen vuoksi ja vastaavaa ohjausjännitteen muutosta käytetään tietyllä harmonisella alueella pitämään lähtöjännite vakiona. Koska ohjausjännitteellä on eristysvaikutus eikä se vaikuta tulojännitteeseen, tämä jännitteen stabilointimenetelmä on jossain määrin ympäristöystävällinen.
(6) Korkea työteho. Tämän virtalähteen toimintaperiaate on, että pieni teho ohjaa suurta tehoa ja sillä on korkea hyötysuhde. Lähtöjännitteen kapasiteetti otetaan pääosin verkosta ja ohjausjännite on yleensä se osa, jossa verkon jännite poikkeaa nimellisjännitteestä, joten sen tarvitsee vain kuluttaa ohjausvirtalähteen valmistustehoa, joten hyötysuhde on todella korkea.
Otetaan esimerkkinä 300 VA:n lähtövirtalähde: jos verkon jännite vaihtelee plus 10 prosenttia, sinun tarvitsee vain hallita plus 10 prosentin tehon vaihtelua. Tehokkuus on 300/(300 plus 100)=75 prosenttia. Ja mitä korkeampi ohjausteholähteen valmistusmenetelmä on, sitä korkeampi koko koneen työteho on.
Otetaan esimerkkinä invertterimenetelmä: AC/DC-, DC/AC-muunnoksen ja tehovahvistinlaitteen hyötysuhteen rajoituksen vuoksi 0,01 prosentin vakaan virtalähteen tekeminen hyötysuhde on alle 30 prosenttia ilman muita häviöitä. Käytettäessä hetkellisen vertailun menetelmää samantehoisen säädetyn tehonlähteen tekemiseen, ohjausteholähteen tehoksi on tehtävä vain 10 prosentin vaihteluiden korjaaminen. Vaikka ohjausteholähde on valmistettu invertterimenetelmällä, kulutettu teho vastaa vain invertterimenetelmää. 1/10. On selvää, että korkean stabiilisuuden säätöteholähdettä valmistettaessa hetkellisen vertailumenetelmän käytön hyötysuhde on paljon suurempi kuin invertterimenetelmällä säädetyn teholähteen.
(7) Älä käytä matalataajuisia suodatinlaitteita, kuten suurta induktanssia ja suurta kapasitanssia, pientä kokoa, keveyttä, hyvää lähtöaaltomuotoa, ja yleinen aaltomuodon vääristymä on 1 prosentti ~ 0,5 prosenttia .
(8) Tämä jännitesäädin voidaan kaskadoida muiden jännitesäätimien kanssa, ja mitä kapeammaksi stabiilisuuden tarkkuusalue on asetettu, sitä pienempi energiankulutus on. Esimerkiksi kun esiasteen säätimen stabiilisuustarkkuus on 2 prosenttia, jos on tarpeen antaa 5000 VA tehoa, sen tarvitsee valmistaa vain 100 VA ohjausvirtalähde, ja vakaus voi saavuttaa yli 0,1 prosenttia.
(9) Voidaan käyttää nopeaa suojapiiriä. Kun hetkellinen oikosulkuvika ilmenee kuormituksen päässä, ohjausvirtalähde lakkaa toimimasta välittömästi. Tällä hetkellä kytkentämuuntaja vastaa reaktoria (kytkentämuuntaja on muuntaja, joka ottaa käyttöön ohjausteholähteen), jonka tehtävänä on rajoittaa oikosulkuvirran kasvua. Kun vika on poistettu, ohjausvirransyöttö jatkaa toimintaansa itsestään.
4. Käytä tehosteita
Aluksi tällä ohjausmenetelmällä kehitettiin kompensoiva stabiloitu teholähde. Pääideana on ohjata verkon jännitettä negatiivisella takaisinkytkellä, jonka stabiilisuus on 0,1 prosenttia, aaltomuodon vääristymä 1 prosentti ja teho 100 VA. Tuolloin rajoitetun laitevalikoiman vuoksi suojausnopeus ei pysynyt muiden ongelmien perässä, tällaista säädeltyä teholähdettä ei voitu popularisoida ja soveltaa. Myöhemmin alkuperäinen suunnittelukaavio, laitevalinta, nopea suojaustulopiiri jne. optimoitiin käyttämällä välitöntä vertailua ja aaltomuodon korjaustekniikkaa. Useiden parannusten ja testien jälkeen sähköenergiamittareiden todentamiseen tehdyssä 300VA:n lähtöteholla AC-stabiloidussa virtalähteessä on käytännöllisiä toimintoja ja varsinainen mittaus saavuttaa seuraavat indikaattorit:
Kun tuloverkon jännite muuttuu plus 10 prosenttia digitaalisella volttimittarilla mitattuna, suurin lähtöjännitteen stabiilisuus ei ylitä plus 0,03 prosenttia /3 minuuttia ja lähtöaaltomuodon vääristymä on<0.5%.
Säädetyllä virtalähteellä on seuraavat ominaisuudet:
(1) Kaikki piirit koostuvat analogisista laitteista, jotka on helppo valita ja halpoja;
(2) Virtalähteen toimintaperiaate on, että pieni teho ohjaa suurta tehoa ja sillä on korkea hyötysuhde. Tarvitsee vain tehdä 30 VA ohjausteho 300 VA:n tehon saavuttamiseksi;
(3) Lähtötehoputki ei tarvitse yhdistettyä putkea. Kun koko koneen lähtöteho on 300 VA, koska tarvitaan vain 30 VA ohjaustehoa, ulostuloon voidaan käyttää vain paria suuritehoisia putkia, eikä ilmajäähdytteistä lämmönpoistoa tarvita;
(4) Vahva häiriönestokyky. Testin aikana kolmivaiheinen sähköhitsaus suoritetaan samalla virtajohdolla samassa virtalähteen huoneessa, eikä lähtöjännite hyppää;
(5) Assistantin itsenäisesti tuottamassa säädetyssä teholähteessä on samat tekniset indikaattorit, mikä osoittaa, että suunnittelumenetelmä on hyvin johdonmukainen.
5. Lopuksi:
Välitön vertailumenetelmä - aaltomuodon korjaustekniikka Säädetyn teholähteen valmistuksen perusperiaate on verrata tulojännitteen näytteenottoarvoa referenssijännitteeseen aaltomuodon puutteen selvittämiseksi ja sitten parantaa ja korjata tulojännitteen aaltomuotoa ja stabiloida amplitudi muuttamalla ohjausjännitettä saavuttaakseen lähtöjännitteen vakauden. Sen ydin on käyttää pienitehoista ohjausvirtalähdettä suuren kapasiteetin vakaan jännitelähdön saamiseksi. Se on AC-jännitteen stabilointimenetelmä, joka yhdistää vihreän, ympäristönsuojelun, puhdistuksen, korkean hyötysuhteen ja korkean hyötysuhteen. Tällä tekniikalla kehitetyn AC-säädellyn teholähteen ominaisuudet ovat edullinen, korkea indeksi, alhainen hinta ja helppo ohjaus, ja se voidaan myös laajentaa suuritehoiseksi säädetyksi teholähteeksi tarpeiden mukaan.
Tämän jännitteen stabilointimenetelmän käyttäminen voi tarjota korkealaatuisen AC-stabiloidun jännitteen virtalähteen tieteelliseen tutkimukseen, tietokonehuoneeseen, lääketieteellisiin laitteisiin, teollisuusautomaatiolaitteisiin, viestintälaitteisiin, valaistusjärjestelmiin, audiovisuaalisiin laitteisiin ja muihin laitteisiin.
