Udvikling af AC-stabiliseret strømforsyning ved hjælp af øjeblikkelig sammenligningsmetode
Præcisions elektroniske instrumenter og udstyr er meget udbredt i husholdninger, industriel produktion, kontorautomatisering, eksperimentel forskning, kommunikationsteknik, medicinsk pleje og andre områder og drives generelt af bystrømsnet. Den nominelle spænding i det urbane elnet er enfaset 220V, hvilket er en kunstigt fastsat ideel spænding. Da spændingen i hovedenden af strømforsyningsledningen fra transformeren er (220 plus 10 procent ) V og spændingen i enden er (220-10 procent ) V, skal elektrisk udstyr have en vis evne til at modstå netspændingsudsving. Selvom det meste elektrisk udstyr har evnen til at modstå strømforsyningsspændingsudsving, er strømforsyningsspændingsudsving ifølge statistikker en af årsagerne til elektrisk udstyrsfejl. Derfor skal dette elektriske udstyr bruge regulerede strømforsyninger for at sikre deres normale drift.
Den stabiliserede strømforsyning er en enhed, der stabiliserer netspændingen. Det har været brugt i mit land i mange år, såsom: den glidende kontakttype af servomotoren, der driver den spændingsregulerende transformator, den variable reaktortype og den automatiske spændingsstabiliserede strømforsyning med magnetisk mætning.
I princippet sampler den ovennævnte regulerede strømforsyning netspændingen, sammenligner dem og justerer dem ved hjælp af en servomotor eller en berøringsfri kontakt for at stabilisere udgangen af AC-spændingen. Denne form for reguleret strømforsyning har generelt dårlig spændingsreguleringseffekt, og nøjagtigheden er 1 procent ~0,5 procent.
Den nuværende AC-regulerede strømforsyning har hovedsageligt følgende problemer:
(1) Brugen af ikke-lineære reaktorer medfører ofte harmoniske, som ikke forbedrer kvaliteten af netspændingsbølgeformen, og nogle har yderligere bølgeformsforvrængning, der forårsager harmonisk forurening til nettet.
(2) Prøveudtagningstiden og aktuatorens handlingstid er for lange.
Disse to led har stor indflydelse på ydeevnen af spændingsstabilisatoren. Prøveudtagningsmetoden anvender generelt prøveudtagning af effektiv værdi eller gennemsnitsværdi, som tager mindst flere cyklusser; mens servomotoren generelt tager flere sekunder til titusinder af sekunder at udføre justeringshandlinger, hvilket er for langt og skadeligt for Der er ingen forbedring i spændingsbølgeformen. Disse spændingsstabiliseringsmetoder har ikke tid til at reagere og implementere de hurtigt skiftende forstyrrelser i netspændingen, såsom overspændinger, fald, pulsforstyrrelser og højfrekvente forstyrrelser, som får forstyrrelser til at passere gennem spændingsstabiliseringsenheden og nå den elektriske udstyr, som ikke kan påvirke elektrisk udstyr. Hvis den beskyttende effekt ikke opnås, kan det også forårsage, at det elektriske udstyr ikke fungerer eller endda blive beskadiget.
Det kan ses, at når netspændingen ændres og forstyrrer, kan udgangsspændingen fra den regulerede strømforsyning hurtigt vende tilbage til nærheden af den nominelle værdi, og den sinusformede AC-spænding med god bølgeform og stabil amplitude vil blive leveret til det elektriske udstyr , hvilket vil sikre dens sikre og normale drift. Der er store fordele.
2. Øjeblikkelig sammenligning af vekselspændingsreguleringsmetoder
Det følgende introducerer en ny metode til vekselspændingsstabilisering, der kan forbedre manglen på den ovennævnte vekselspændingsstabiliseringsstrømforsyning, det vil sige ved at bruge den øjeblikkelige sammenligningsmetode-bølgeformreparationsteknologi til at lave en vekselspændingsstabiliseringsstrømforsyning.
Netspænding uin=nominel spænding uS plus ⊿u
Netspænding uin plus styrespænding uC=udgangsspænding uout
Blandt dem er den nominelle spænding uS spændingen i den ideelle tilstand kunstigt specificeret, og ⊿u er afvigelsen af netspændingen fra den nominelle spænding. Uanset størrelsen, så længe afvigelsen fra mærkespændingen kan overlejres af den kunstigt fremstillede styrespænding uC og netspændingen uin. Hvis den kunstige styrespænding uC er lig med -⊿u, når ⊿u ændres, ændres -⊿u også tilsvarende, og indgangsspændingen uin og styrespændingen uC overlejres til at være lig med mærkespændingen uS. I det urbane elnet er den effektive værdi af enfaset nominel spænding 220V.
For ændringen forårsaget af indgangsspændingen, samples indgangsspændingen først, og forholdskoefficienten er 1/A,
uin/A=(uS plus ⊿u1)/A=us/A plus ⊿u1/A
Opret kunstigt en referencespænding ur, som har samme frekvens og fase som netspændingen, den effektive værdi er US/A, og bølgeformen er god. Forskellen mellem samplingværdien af indgangsspændingen uin og ur er ⊿u1/A, det vil sige uin—ur=⊿u1/A, og derefter forstærkes spændingsforskellen og effekten med gange. Lad =A, så er den forstærkede værdi ⊿u1, og overlejr derefter ⊿u1 i kredsløbet omvendt gennem koblingstransformatoren. På dette tidspunkt er udgangsspændingen lig med den nominelle spænding, det vil sige uout=uS=Aur= ur. På dette tidspunkt, da det er en forstærkningsfaktor, er ydeevnen af uout kun relateret til ur. ur er en reel spænding genereret kunstigt, som kan opnås af analoge eller digitale kredsløb, og har gode ydelsesindikatorer. Stabiliteten af ur bestemmer også stabiliteten af udgangsspændingen.
Det kan ses fra ovenstående analyse, at essensen af den øjeblikkelige sammenligning af AC-spændingsstabiliseringsmetoden er: at bruge indgangsspændingen og referencespændingen til øjeblikkelig sammenligning for at finde ud af bølgeformens mangel og at forbedre og reparere indgangsspændingen bølgeform ved at kontrollere superpositionen af spændingen for at opnå stabilitet. formål med udgangsspænding. Effektkvaliteten af udgangsspændingen bestemmes af ur, med god bølgeform og stabil amplitude; mens indgangsspændingen kun giver energi til den interne drift af strømforsyningen og stabil spændingsudgang, og en stabil udgangsspænding med høj effekt opnås ved at bruge en lav-effekt styrespænding. På den måde leveres udgangsenergien af nettet, og styrespændingen bruges kun til at reparere den fluktuerende del af nettet, der afviger fra mærkespændingen.
Tilsvarende, når indgangsspændingen er konstant, og udgangsspændingen ændres på grund af ændringer i belastningen, samples udgangsspændingen, og styrespændingen uC2 justeres på lignende måde for at ændre styrespændingen uC2 for at opretholde udgangsspændingsstabiliteten uden påvirker indgangsspændingen.
For at tage hensyn til økonomien i implementeringen af ordningen, for at forenkle kredsløbet, kombineres erhvervelsen af styrespændingen uC1 og erhvervelsen af styrespændingen uC2 i et specifikt kredsløb for at opnå det funktionelle blokdiagram vist i figur 3 .
Sammenligningsværdien af indgangsspændingen og referencespændingen og sammenligningsværdien af udgangsspændingen og referencespændingen tilføjes af adderen og forstærkes derefter af spændings- og effektforstærkerkredsløbet, og styrespændingen uC opnås af koblingen transformer, som er overlejret mellem indgangsspændingen og udgangsspændingen . Styrespændingen uC bruges hovedsageligt til at reparere bølgeformen, justere strømforsyningsspændingen og samtidig spille rollen som isolering af inputstrømforsyningen og belastningen.
3. Sammenligning med konventionelle regulerede strømforsyninger
Sammenlignet med den regulerede strømforsyning lavet af det konventionelle princip har den regulerede strømforsyning lavet af ovenstående princip følgende egenskaber:
(1) Hurtig respons. På grund af brugen af højhastigheds lineære elektroniske enheder, øjeblikkelig sampling og øjeblikkelig udførelse, er kontrolresponshastigheden ekstremt hurtig, og justeringen kan gennemføres inden for millisekunder, så udgangsspændingen hurtigt kan vende tilbage til nærheden af den nominelle spænding . Derfor har den funktionen til at undertrykke højfrekvent interferens og støj, og har den virkning at rense millisekund-niveau interferens, hvilket er umuligt for almindelige regulerede strømforsyninger.
(2) Bredt anvendelsesområde for indgangsspænding. Indgangsspændingen kan variere med 30 procent ~50 procent eller mere, og den kan justeres symmetrisk. Jo bredere rækkevidde, jo mere reparationsenergi skal der tilføres. Værdien af styrespændingen bestemmes hovedsageligt af efterspørgslen. Fra et økonomisk og praktisk synspunkt er det tilrådeligt at tage (8~10) procent.
(3) Høj nøjagtighed af spændingsregulering. Afhængigt af genereringsmetoden for referencespændingen kan spændingsstabiliseringseffekten nå 1 procent , 0.1 procent , 0.01 procent . Spændingsregulatorer med forskellig præcision er velegnet til lejligheder med forskellige krav. 1 procent bruges til generelle spændingsstabiliseringskrav; 0.1 procent bruges til laboratorier eller vigtigt industrielt udstyr; 0,01 procent kan bruges til instrumentverifikation.
(4) Det har karakteristika af grøn strømforsyning. Denne metode korrigerer først bølgeformen af netspændingen til en god sinusbølge og leverer derefter strøm til belastningen. Mængden af reparationsenergi afhænger af behovet. Da essensen af denne metode er at korrigere gitterbølgeformen, er forvrængningen af den korrigerede bølgeform generelt mindre end 1 procent til 0.5 procent, så denne spændingsstabiliseringsmetode er grøn.
(5) Det har visse miljøbeskyttelsesegenskaber. Hvis indgangsspændingen ikke ændres, ændres udgangsspændingen på grund af belastningens forskellige karakter, og den tilsvarende ændring af styrespændingen bruges inden for et bestemt harmonisk område for at holde udgangsspændingen konstant. Da styrespændingen har en isolerende effekt og ikke påvirker indgangsspændingen, er denne spændingsstabiliserende metode til en vis grad miljøvenlig.
(6) Høj arbejdseffektivitet. Arbejdsprincippet for denne strømforsyning er, at lav effekt styrer høj effekt, og den har høj effektivitet. Kapaciteten af udgangsspændingen tages hovedsageligt fra nettet, og styrespændingen er generelt den del, hvor netspændingen afviger fra den nominelle spænding, så den behøver kun at forbruge strømmen til fremstilling af styrestrømforsyningen, så effektiviteten er ekstremt høj.
Tag 300 VA udgangsstrømforsyningen som et eksempel: Hvis netspændingen svinger med plus 10 procent, behøver du kun at kontrollere plus 10 procent effektudsving. Effektiviteten er 300/(300 plus 100)=75 procent. Og jo højere effektiviteten af metoden til fremstilling af styrestrømforsyningen er, jo højere er arbejdseffektiviteten for hele maskinen.
Tag invertermetoden som et eksempel: at lave en 0.01 procent højstabil strømforsyning på grund af AC/DC, DC/AC-konverteringen og begrænsningen af effektiviteten af effektforstærkerenheden, den samlede effektivitet er under 30 procent uden andre tab. Når man bruger den øjeblikkelige sammenligningsmetode til at lave en reguleret strømforsyning af samme effekt, er det kun nødvendigt at lave strømmen til kontrolstrømforsyningen for at reparere 10 procents udsving. Selvom styrestrømforsyningen er fremstillet ved hjælp af invertermetoden, svarer den forbrugte effekt kun til invertermetoden. 1/10. Når man laver en reguleret strømforsyning med høj stabilitet, er effektiviteten ved at bruge metoden til øjeblikkelig sammenligning naturligvis meget højere end den regulerede strømforsyning ved hjælp af invertermetoden.
(7) Brug ikke lavfrekvente filterenheder såsom stor induktans og stor kapacitans, lille størrelse, let vægt, god udgangsbølgeform, og den generelle bølgeformsforvrængning er 1 procent ~0,5 procent.
(8) Denne spændingsregulator kan kaskadekobles med andre spændingsregulatorer, og jo snævrere stabilitetsnøjagtighedsområdet er indstillet, jo mindre vil energiforbruget være. For eksempel, når stabilitetsnøjagtigheden af fortrinsregulatoren er 2 procent, hvis det er nødvendigt at udsende 5000 VA strøm, behøver den kun at fremstille en 100 VA kontrolstrømforsyning, og stabiliteten kan nå mere end 0,1 pct.
(9) Et hurtigt beskyttelseskredsløb kan bruges. Når den øjeblikkelige kortslutningsfejl opstår i belastningsenden, vil styrestrømforsyningen holde op med at fungere med det samme. På dette tidspunkt svarer koblingstransformatoren til en reaktor (koblingstransformatoren er en transformer, der indfører styrestrømforsyningen), som har den funktion at begrænse væksten af kortslutningsstrømmen. Efter at fejlen er afhjulpet, vil styrestrømforsyningen genoptage arbejdet af sig selv.
4. anvende effekter
I første omgang blev en kompenserende stabiliseret strømforsyning udviklet ved hjælp af denne kontrolmetode. Hovedideen er at styre netspændingen med negativ feedback, med en stabilitet på 0.1 procent , en bølgeformsforvrængning på 1 procent og en effekt på 100VA. På grund af det begrænsede udvalg af enheder på det tidspunkt kunne beskyttelseshastigheden ikke følge med andre problemer, denne form for reguleret strømforsyning kunne ikke populariseres og anvendes. Bagefter blev det originale designskema, enhedsvalg, hurtig beskyttelsesinputkredsløb osv. optimeret ved at bruge øjeblikkelig sammenligning og bølgeformreparationsteknologi. Efter adskillige forbedringer og tests har den 300VA udgangseffekt AC stabiliseret strømforsyning lavet til verifikation af elektriske energimålere praktiske funktioner, og den faktiske måling når følgende indikatorer:
Når inputnetspændingen ændres med plus 10 procent målt med et digitalt voltmeter, overstiger den maksimale udgangsspændingsstabilitet ikke plus 0,03 procent /3 minutter, og udgangsbølgeformsforvrængningen er<0.5%.
Den regulerede strømforsyning har følgende egenskaber:
(1) Kredsløbene er alle sammensat af analoge enheder, som er nemme at vælge og billige;
(2) Arbejdsprincippet for strømforsyningen er, at lav effekt styrer høj effekt og har høj effektivitet. Behøver kun at lave 30 VA kontroleffekt for at opnå 300VA effektudgang;
(3) Udgangseffektrøret behøver ikke et kombineret rør. Når hele maskinens udgangseffekt er 300VA, da kun 30VA kontroleffekt er nødvendig, kan kun et par højeffektrør bruges til output, og der kræves ingen luftkølet varmeafledning;
(4) Stærk anti-interferens evne. Under testen udføres den trefasede elektriske svejseoperation på den samme strømforsyningsledning i samme rum i strømforsyningen, og udgangsspændingen hopper ikke;
(5) Den regulerede strømforsyning uafhængigt produceret af assistenten i henhold til dette design har de samme tekniske indikatorer, hvilket viser, at designmetoden er meget konsistent.
5. afslutningsvis:
Øjeblikkelig sammenligningsmetode - bølgeform reparationsteknologi Det grundlæggende princip for at lave en reguleret strømforsyning er at sammenligne samplingværdien af indgangsspændingen med referencespændingen for at finde ud af bølgeformens mangel, og derefter forbedre og reparere indgangsspændingens bølgeform og stabilisere amplituden ved at ændre styrespændingen for at opnå formålet med udgangsspændingsstabilitet. Dens essens er at bruge en strømforsyning med lav effekt til at opnå en stabil spændingsudgang med stor kapacitet. Det er en AC-spændingsstabiliseringsmetode, der integrerer grøn, miljøbeskyttelse, rensning, høj effektivitet og høj effektivitet. Den AC-regulerede strømforsyning udviklet ved at bruge denne teknologi har egenskaberne lav pris, høj indeks, lav pris og nem kontrol, og kan også udvides til en høj-effekt reguleret strømforsyning efter behov.
Brug af denne spændingsstabiliseringsmetode kan give højkvalitets AC-stabiliseret spændingsstrømforsyning til videnskabelig forskning, computerrum, medicinsk udstyr, industrielt automationsudstyr, kommunikationsudstyr, belysningssystem, audiovisuelt udstyr og andet udstyr.
