Filter för frekvensomformare - reglerområde. Switching power supplys - inverters Grid converter

Switchande sekundära strömförsörjningar används ofta i hushålls- och industriutrustning. Omkopplande strömförsörjning genererar direkt- och växelspänningar som är nödvändiga för att driva utrustningsenheter genom att koppla om den likriktade nätspänning 220 volt och 50 hertz.
Fördelen med UPS:en jämfört med den traditionella transformatorns strömförsörjning tillhandahålls av utbytet krafttransformator arbetar med en industriell nätverksfrekvens på 50 Hz, en liten pulstransformator som arbetar vid frekvenser 16 - 40 kilohertz, samt användning av impulsmetoder för att stabilisera sekundärspänningar istället för kompensationsmetoder. Detta leder till en minskning av produktens vikt och dimensioner med 2-3 gånger och en ökning av Källeffektivitet upp till 80 - 90 % , vilket innebär ytterligare energibesparingar.
Nyckelstegen för spänningsomvandlaren är byggda enligt enkelcykel- och push-pull-scheman.
I gammalt transistor-TV, på grund av deras specifika kretsdesign användes encykel UPS:er.
Encykel-UPS används också i lågeffektapplikationer upp till 50 watt och mer.
Ett bra exempel är de olika laddarna för att driva mobiltelefoner, bärbara datorer och mycket mer. De används ofta på grund av sin lätthet att tillverka, liten storlek och höga tillförlitlighet.


Bilden visar tavlan laddare från mobiltelefon. Den omvandlar växelspänning på 110-220 volt till likspänning på 5 volt.

En ökning av effekten hos encykel-UPS visar sig vara ineffektiv på grund av ökningen av totala dimensioner och vikt hos pulstransformatorn (i jämförelse med push-pull-kretsen) och de ökade kraven på nyckeltransistorn (högspänning och högspänning). nuvarande).
Push-pull UPS används vid kapacitet från några få watt till hundratals watt på grund av deras enkelhet och ekonomi.
Ett exempel på användning av en push-pull-omvandlare:

Energisnåla lampor med en effekt på 20 watt.

Kraftfulla nätaggregat för datorer

UPS-krets för en cykel

UPS-kretsen med en cykel är en omvandlare AC spänning nätspänning (eller konstant batterispänning) av ett värde, till en konstant (likriktad) spänning av ett annat värde.
En RF-spänningsgenerator med en frekvens på 20 - 100 kilohertz kan vara självexciterad (autogenerator) eller externt exciterad (extra generator).
I lågeffekt (upp till 10 watt) och enkel UPS används främst en självexciterad självsvängande omvandlare.
Se diagrammet över en enkel ensidig, självexciterad, växlande strömförsörjning.


Den ensidiga UPS-kretsen består av likriktare(D1 - D4) med en utjämningskondensator C1. I den omvandlas nätspänningen på 220 volt till en konstant spänning på 310 volt. Använd sedan generator A impulsspänning(transistor T, transformator Tr), rektangulära pulser genereras. MED sekundärlindning rektangulära pulser skickas till likriktare(D6) med en utjämningskondensator (C5) erhålls en konstant spänning.
Själva spänningsomvandlingen sker på en ferrittransformator. Utspänning beror på förhållandet mellan varven i transformatorns primära och sekundära lindningar.
En betydande nackdel med enkelcykelomvandlarkretsen är den höga självinduktionsspänningen som induceras i transformatorns primärlindning, som överstiger inmatningsspänningen Ep med 2-4 gånger. I sådana kretsar behövs transistorer med maximal spänning samlare - emitter lika 700-1000 volt.

Tillämpa olika sätt minska spänningsstötar på transistorns kollektor:
- RC-kedjor (C2, R3) kopplas på parallellt med primärlindningen av transformatorn och kondensatorn C4 i sekundärlindningskretsen.
- vid användning av ytterligare enheter för att stabilisera utspänningen, till exempel, pulsbreddsmodulering (PWM), är det möjligt att driva en encykel UPS när den anslutna lasten ändras över ett brett område (från P = 0 till Pmax) med en konstant utspänning.
Andra tekniker för att skydda nyckeltransistorn från överspänning används också.

För- och nackdelar med en enkelcykel UPS-krets.

Fördelar:
- en nyckeltransistor i kretsen,
- kretsen är enklare än en tvåtaktare.

Minus:
- magnetiseringen av ferritkärnan sker endast i en polaritet, (passiv avmagnetisering av kärnan), som ett resultat av vilket den magnetiska induktionen av kärnan inte används fullt ut. Ferritkärnan är inte fullt utnyttjad effektmässigt. Ett gap i den magnetiska kärnan krävs.
- med en genomsnittlig strömförbrukning från nätverket är strömmen genom transistorn n gånger större (beroende på pulsernas arbetscykel) och därför är det nödvändigt att välja en transistor med en avsiktligt stor maxström.
- det finns stora överspänningar på kretselementen som når 700 - 1000 volt.
- det är nödvändigt att tillämpa särskilda överspänningsskyddsåtgärder på kretselement.

Push-pull UPS-krets

Push-pull självgeneratorkretsen i UPS:en består av en 220 volt AC ingångslikriktare, en generatorstartare, en generator rektangulära pulser och en utspänningslikriktare med en filterkondensator.
Figuren visar den enklaste, vanligaste push-pull-kretsen av en autogenerator, pulsomvandlare - inverter, halvbrygga krets.

Jämfört med encykeloscillatorkretsen har push-pull oscillatorn en mer komplex krets.

Lagt till:

- enhet autostart pulsgenerator;
- ytterligare en nyckeltransistor;
- ytterligare transformator Tr1, för att styra nyckeltransistorer;
- två halvbrygga kondensatorer (C3, C4);
- två dioder (D5, D8) för att skydda transistorer från haveri.

Push-pull UPS-systemet har ett antal fördelar jämfört med encykelkrets:

- ferritkärnan på utgångstransformatorn Tr2 arbetar med aktiv magnetiseringsomkastning (magnetkärnan används mest i termer av effekt);
- kollektor-emitterspänningen Uek på varje transistor överstiger inte strömförsörjningsspänningen på 310 volt;
- när belastningsströmmen ändras från I = 0 till Imax ändras utspänningen något;
- Högspänningsstötar i primärlindningen är mycket små, respektive nivån av utstrålad störning är mindre

Trots den ökade komplexiteten är push-pull-kretsen, i jämförelse med encykelkretsen, lättare att ställa in och använda.

Chip 1182EM2 är en representant för högspänningsklassen elektroniska kretsar. Huvudsyftet med IC är direkt omvandling av AC-spänningen i 220 V-nätverket till en likriktad DC.
Tack vare den unika tekniken är det möjligt att använda en mikrokrets för nätverket växelström upp till 264 V.

Applikationsfunktioner

• Brett ingångsväxelspänningsområde från 18 V till 264 V
• Brett ingångsfrekvensområde från 50 till 400 Hz
• Maximal utgående likström - 100 mA

KR1182EM2-chippet är designat för att skapa kompakta oisolerade växelströmsförsörjningar, till exempel för elektriska rakmotorer, extra strömförsörjning för kraftfulla strömförsörjningsaggregat, etc. På fig. 1 visar den funktionella kretsschema. En typisk omkopplingskrets och ett tidsdiagram för mikrokretsens funktion visas i fig. 2.3.

Mikrokretsen innehåller 4 högspänningsdioder, en nyckelstabilisator, en skyddsstabilisator och en utgångsdiod. Nyckelstabilisatorn, genom ett externt strömbegränsande motstånd R1 och ingångsdioder, ansluter den externa lagringskondensatorn C3 till växelströmsnätet tills den laddas till en spänning som bestäms av en extern zenerdiod med en genomslagsspänning på mindre än 70 V, ansluten mellan stift 7 och 5 på mikrokretsen. Om en extern zenerdiod inte är installerad, kommer denna spänning att bestämmas av den interna skyddande zenerdioden och kommer att vara 70-90 V. Sedan kopplar stabilisatorn bort kapacitansen från nätverket till nästa halvvåg av nätspänningen. Under återstoden av cykeln driver kondensatorn C3 belastningen. Nästa startcykel för stabilisatorn inträffar efter att inspänningen passerar genom 0 V, när spänningen vid dess ingång når ungefär 1,5 V mer än på lagringskondensatorn. Frekvensen för att slå på stabilisatorn, det vill säga frekvensen för att ladda kondensatorn, bestäms av omkopplingskretsen för ingångsdioderna - en halvvåg eller två halvvåg, och motsvarar frekvensen eller två gånger frekvensen av ingångsspänningen. Denna styrprincip tillåter att mikrokretsen endast används när den är ansluten till ett växelströmsnätverk och säkerställer mikrokretsens normala funktion när inspänningen ändras från 18 till 264 V och ingångsspänningsfrekvensen från 48 till 440 Hz. Vid ingången av kretsen erhålls en konstant spänning, som har en rippel med en frekvens eller två gånger frekvensen av inspänningen och ett värde direkt proportionellt mot belastningsströmmen och omvänt proportionellt mot kapacitansen C3.
Utgångsdioden är utformad för att undertrycka negativa spänningsstötar vid drift på en induktiv belastning.

GRUNDLÄGGANDE DRIFTSSCHEMA

En typisk omkopplingskrets låter dig implementera strömförsörjning i en helvågskrets för ett brett utbud av inspänningar och utströmmar.
Nedan finns en lista över externa komponenter, en beskrivning av deras syfte och rekommenderade värden. Varje specifik strömförsörjning kräver kanske inte alla.
F1 - Säkring. Behövs för att skydda mikrokretsen och belastningen i en nödsituation. Den rekommenderade säkringen är 500 mA.
R1 - Begränsningsmotstånd. Begränsar strömmen för nyckelstabilisatorn och laddningsströmmen för kapacitansen C3. Toppvärdet för den aktuella Ui-topp/R1 bör inte överstiga 2,5A.
Märkningen och effekten för R1 väljs i enlighet med det avsedda användningsomfånget, förutsatt att den maximala laddningsströmmen inte överskrids. Det är tillrådligt att använda ett motstånd med en negativ temperaturkoefficient. Rekommenderat värde R1=150 Ohm.
C1 - Filterkondensator. R1 och C1 bildar ett filter som jämnar ut högfrekventa överspänningar i inspänningen. Rekommenderad C1=0,05uF.
MON - Överspänningsskydd. Det är möjligt att använda en varistor för AC-spänning upp till 120 V eller urladdningslampa 500 V för AC-spänning upp till 240 V.
C2 - Fördröjningskondensator. Anslutningen av strömförsörjningen till nätspänningen är i allmänhet inte synkroniserad med den. Med stor sannolikhet kan detta inträffa vid en tidpunkt då inspänningen är nära toppspänningen, eller till och med mer höga spänningar i samband med utsläpp i nätet.
Eftersom lagringskondensatorn är helt urladdad i detta fall, kommer en större ström att flyta genom mikrokretsen, jämfört med det stationära tillståndet. För att öka källans tillförlitlighet och utan att kompromissa med dess egenskaper, är det tillrådligt att blockera införandet av stabilisatorn tills nästa halvvåg, vilket garanteras genom att ansluta en 150 pF kondensator C2 med en driftsspänning på 10 V högre än produktion.

C3 - lagringskondensator. Denna kondensator laddas två gånger under ingångsspänningens period, resten av tiden driver den belastningen. Kapacitansen för kondensatorn väljs proportionell mot den erforderliga maximala belastningsströmmen. Ökning av kapacitansen C3 minskar utspänningsrippeln. För maximal belastningsström rekommenderas en 470 µF kondensator med en driftspänning på 10 V över utgången.
VD1 - zenerdiod. Den ställer in utspänningsnivån. I sin frånvaro fungerar den interna skyddande zenerdioden vid 70-90 V.

Om det är nödvändigt att slå på och av den konstanta utspänningen utan att stänga av ingångsnätspänningen, föreslås det att ansluta en mekanisk omkopplare, en optokopplare eller en öppen kollektortransistor till stift 7.

För galvanisk isolering från AC-nätet är det möjligt att använda en separationstransformator.
Om en gemensam buss behövs för lasten och nätspänningen är det möjligt att slå på kretsen i ett halvvågsdriftläge.

UPPMÄRKSAMHET!!!

Jämfört med konventionella nätaggregat baserade på transformatorer, har strömförsörjningen baserad på KR1182EM2-chippet inte galvanisk isolering. När du utformar den önskade designen, kom ihåg behovet av lämplig isolering. Alla anslutna kretsar måste betraktas som oisolerade.

MAXIMALA ELEKTRISKA FÖRHÅLLANDEN

CJSC "STC of Circuitry and Integrated Technologies"

• Liknande artiklar

• - Den föreslagna enheten stabiliserar spänning upp till 24V och ström upp till 2A med kortslutningsskydd. I fallet med en instabil start av stabilisatorn bör synkronisering från en autonom pulsgenerator användas (Fig. 2. Stabiliseringskretsen visas i fig. 1. Schmitt trigger är monterad på VT1 VT2,...
• - Parametrarna för spänningsregulatorerna visas i tabell nr 1, följande förkortningar används i den: Uout - regulatorns utspänning Adm - tolerans för utspänning Iout - maximal utström Typ +, Typ - - typer av regulatorer för positiv och negativ spänning Uin ...
• - I den tidigare artikeln övervägdes det hur man monterar en enkel voltmeter på Arduino, en +5 V matningsspänning användes som referensspänningskälla, men detta alternativ för att använda referensspänningen har en nackdel - matningsspänningens instabilitet kommer att leda till ett fel i processen ...
• - Fläktar med liten erfarenhet av praktisk radioelektronik kan montera en enkel batterispänningsindikator, bestående av tre lysdioder, en zenerdiod och 4 motstånd. Indikatorn låter dig snabbt bedöma batteriets spänning. Kontrollen utförs av glödens ljusstyrka ...
• - Linjära spänningsstabilisatorer är mycket bekväma för användning i olika kretsprojekt som inte kräver hög effektivitet och hög effekt. De ger hög tillförlitlighet tack vare färre externa komponenter och lägre ljudnivåer. Förutom allt i många linjära stabilisatorer ...

Vid utvecklingen av enheten som beskrivs nedan var uppgiften att skapa en liten nätverksströmförsörjning med hög effektivitet, kapabel att leverera en effekt på 1 ... 3,5 W till en belastning som är galvaniskt oansluten till nätverket. Dessa krav uppfylls fullt ut av en encykels pulsstabiliserad spänningsomvandlare, som överför energi till sekundärkretsen i pauserna mellan strömpulserna i primärlindningen av en isoleringstransformator. Ett av alternativen för en sådan enhet erbjuds till läsarnas uppmärksamhet (Fig. 4.3).

Huvudsakliga tekniska egenskaper:

Utspänning, V, ................................................... ............±12

Total uteffekt, W ................................................ 3.5

Omvandlingsfrekvens, kHz .................................................. ......... ......20

Gränser för förändring av nätverksspänning,

vid vilken utspänningen ändras

inte mer än 1 %, V ......................................................... . ................210...250.

Enheten inkluderar en spänningslikriktare (VD1) med ett utjämningsfilter (R4, SZ, C4), en masteroscillator (DDI.1 ... DDI.3) med en startkrets (R17, C7), en rektangulär pulsformare ( DD1.4. ..DD1.6, VT2, VT4), elektronisk nyckel(VT3), pulstransformator (T1), justerbar strömkälla (VT5), skyddsanordning mot kortslutning i lasten (R10, VT1), tre likriktare (VD2 ... VD4) och samma antal filterkondensatorer (C9 . .. C11) . Kondensatorer CI, C2 förhindrar störningar av omvandlingsfrekvensen från att tränga in i nätverket.

Med inkluderingen av enheten i nätverket börjar kondensatorerna C3, C4 och C7 laddas. Efter att spänningen på den sista av dem når ungefär 3 V, är masteroscillatorn (DDI.1 ... DDI.3) självexciterad. Upprepningshastigheten för dess pulser (beror på tidskonstanten för kretsen R7, C5) är cirka 20 kHz, formen liknar en sågtand. Formaren (DDI.4...DDI.6, VT2, VT4) omvandlar dem till fyrkantsvågor. Eftersom pulssekvenserna vid baserna av transistorerna VT2 och VT4 är ur fas, öppnar de strikt växelvis, vilket säkerställer den minsta öppnings- och stängningstiden för transistorn VT3. När denna transistor är öppen flyter en linjärt ökande ström genom I-lindningen och transformatorn T1 ackumulerar energi, och när den är stängd (det finns ingen ström genom primärlindningen) omvandlas energin som ackumuleras av transformatorn till strömmen av sekundärlindningarna III ... V.

Efter flera cykler av drift av generatorn ställs en spänning på 8 ... 10 V in på kondensatorn C7. Utspänningen från omvandlaren stabiliserar en justerbar strömkälla gjord på transistorer i VT5-enheten (VT5.2 används som en zenerdiod). När spänningen fluktuerar i nätverket eller på lasten ändras spänningen på lindningen II och den justerbara strömkällan, som verkar på formaren, ändrar arbetscykeln för de rektangulära pulserna baserat på transistorn VT3.

Med en ökning av pulsströmmen genom motståndet R10 över ett visst tröskelvärde, öppnar transistorn VT1 och laddar ur kondensatorn C6 (vilket tjänar till att förhindra falsk triggning skyddsanordning från korta strömstötar som uppstår i det ögonblick som omvandlaren slås på, såväl som under omkopplingen av transistorn VT3). Som ett resultat slutar masteroscillatorns pulser att komma till basen av transistorn VT3 och omvandlaren slutar fungera. När överbelastningen är eliminerad startar enheten igen om 0,8 ... 2 s efter att kondensatorerna C6 och C7 har laddats.

Lindningarna på T1-pulstransformatorn är lindade på en polystyrenram med PEV-2-0.12-tråd och placerade i en B30-bepansrad magnetisk krets gjord av 2000NM ferrit. Lindningarna 1.1 och 1.2 innehåller 220 varv vardera, lindningarna II, III, IV och V - respektive 19, 18, 9 och 33 varv. Lindning 1.2 lindas först, sedan lindning I, IV, III, V och slutligen lindning 1.1. Mellan lindningarna II, IV, V och 1.1 placeras elektrostatiska skärmar i form av ett enda lager (cirka 65 varv) av PEV-2-0,12-tråd. Vid montering av transformatorn mellan ändarna av den centrala delen av ferritkopparna sätts en packning av lackerat tyg 0,1 mm tjockt in. Transformatorn kan också tillverkas på basis av en ferrit (av samma märke) B22 pansarmagnetisk krets. I det här fallet används PEV-2-0.09-tråden, och antalet varv av lindningarna 1.1 och 1.2 ökas till 230. KT859A-transistorn kan ersättas med KT826A, KT838A, KT846A.

Det är inte svårt att ställa in enheten. Efter att ha ställt in motorn på trimmotståndet R15 till det övre (enligt diagrammet), slå på omvandlaren till nätverket och ställ in de erforderliga utspänningsvärdena med detta motstånd. För att minska störningar i sekundära kretsar med en omvandlingsfrekvens (20 kHz) är det nödvändigt att experimentellt välja anslutningspunkten för de elektrostatiska skärmarna med en av ledningarna i primärkretsen, såväl som anslutningspunkterna för kondensatorn C8. För att göra detta räcker det att ansluta en av slutsatserna av en sekundärlindning genom en växelströmmilliammeter till primärkretsen och bestämma de namngivna punkterna enligt enhetens minimiavläsningar.

Omvandlaren, monterad enligt det beskrivna schemat, testades för att driva en belastning som förbrukar 10 W effekt. I denna version reducerades antalet varv av lindningarna 1.1 och 1.2 till 120 (med magnetkrets B30), kondensatorerna C3, C4 ersattes med en oxidkapacitans på 10 μF (nominell spänning 450 V), motståndet hos motståndet R10 reducerades till 2,7 Ohm, och motståndet R18 - upp till 330 Ohm.

Elförsörjningssystem med samtidig användning av traditionell strömförsörjning och el från solen är en ekonomiskt sund lösning för privata hushåll, stugor, stugbyar och industrilokaler.

En oumbärlig del av komplexet är en hybrid inverter för solpaneler, som bestämmer spänningsförsörjningslägena, vilket säkerställer en oavbruten och effektiv drift av solsystemet.

För att systemet ska fungera effektivt är det nödvändigt att inte bara välja den optimala modellen, utan också att ansluta den korrekt. Och hur man gör detta - vi kommer att analysera i vår artikel. Överväg också existerande arter omvandlare och bästa erbjudanden på marknaden idag.

Användningen av förnybar energi från solen i kombination med en centraliserad strömförsörjning ger en rad fördelar. Solsystemets normala funktion säkerställs av det samordnade arbetet med dess huvudmodeller: solpaneler, ett batteri, såväl som ett av nyckelelementen - en växelriktare.

Solar inverter - enhet för konvertering likström(DC) som kommer från solcellspaneler till variabel el. Den fungerar på en ström på 220 V Vitvaror. Utan en växelriktare är elproduktion meningslös.

Systemdriftschema: 1 - solcellsmoduler, 2 - laddningsregulator, 3 - ackumulatorbatteri, 4 - spänningsomvandlare (växelriktare) med växelströmsförsörjning (AC)

Det är bättre att bedöma hybridmodellens kapacitet i jämförelse med funktionerna hos dess närmaste konkurrenter - fristående och nätverksanslutna "omvandlare".

Nätverksomvandlartyp

Enheten fungerar på belastningen av det allmänna elektriska nätverket. Utgången från omvandlaren är ansluten till konsumenter av el, AC-nätet.

Schemat är enkelt, men har flera begränsningar:

• driftbarhet med tillgången till växelström i nätverket;
• Nätspänningen måste vara relativt stabil och inom växelriktarens arbetsområde.

Sorten är efterfrågad i privata hem med nuvarande "gröna" tariff för elektrifiering.

Val av solomriktare

Effektiviteten hos omvandlaren och hela strömförsörjningssystemet beror till stor del på det kompetenta valet av utrustningsparametrar.

Utöver ovanstående egenskaper bör du utvärdera:

• uteffekt;
• typ av skydd;
• arbetstemperatur;
• installationsmått;
• tillgång till ytterligare funktioner.

Kriterium # 1 - enhetens kraft

Betyget för "solar" omriktaren väljs baserat på den maximala belastningen på nätverket och den beräknade tiden Batteri-liv. I uppstartsläge kan omvandlaren leverera en kort effektökning vid idrifttagning av kapacitiva laster.

Denna period är typisk när diskmaskiner är påslagna, tvättmaskiner eller kylskåp.

När du använder belysningslampor och en TV är en lågeffektsväxelriktare på 500-1000 watt lämplig. Som regel är det nödvändigt att beräkna den totala effekten av den drivna utrustningen. Det erforderliga värdet anges direkt på instrumentväskan eller i det medföljande dokumentet.

En översikt över kapaciteten, driftsätten och effektiviteten för att använda den 3 kW InfiniSolar multifunktionella omvandlaren:

Att designa ett solenergisystem är en komplex och ansvarsfull uppgift. Det är bättre att anförtro beräkningen av de nödvändiga parametrarna, valet av komponenterna i solkomplexet, anslutningen och driftsättningen till proffs.

Misstag som görs kan leda till systemfel och ineffektiv användning av dyr utrustning.

Välj den bästa versionen av omvandlaren för drift autonoma systemet energiförsörjning för solenergi? Har du frågor som vi inte har tagit upp i den här artikeln? Fråga dem i kommentarerna nedan - vi ska försöka hjälpa dig.

Eller kanske du märkte felaktigheter eller inkonsekvenser i det presenterade materialet? Eller vill du komplettera teorin med praktiska rekommendationer utifrån personlig erfarenhet? Skriv till oss om det, dela din åsikt.