مبدل شبکه منابع تغذیه سوئیچینگ - اینورتر. مدار یو پی اس تک چرخه

منبع تغذیه ثانویه سوئیچینگ به طور گسترده در تجهیزات خانگی و صنعتی استفاده می شود. منابع تغذیه سوئیچینگ ولتاژهای مستقیم و متناوب لازم برای تامین برق واحدهای تجهیزات را از طریق تبدیل کلیدی ولتاژ شبکه اصلاح شده 220 ولت و 50 هرتز تولید می کنند.
مزیت UPS نسبت به منبع تغذیه ترانسفورماتور سنتی با جایگزینی ترانسفورماتور قدرت که در فرکانس شبکه صنعتی 50 هرتز کار می کند با یک ترانسفورماتور پالسی کوچک که در 16-40 کیلوهرتزو همچنین استفاده از روشهای پالسی برای تثبیت ولتاژهای ثانویه به جای روشهای جبرانی. این امر منجر به کاهش وزن و ابعاد محصول به میزان 2-3 برابر و افزایش آن می شود راندمان منبع تا 80 تا 90 درصد ، به این معنی که باعث صرفه جویی بیشتر در انرژی الکتریکی می شود.
مراحل کلیدی مبدل ولتاژ با استفاده از مدارهای تک چرخه و فشار کش ساخته می شوند.
در تلویزیون های ترانزیستوری قدیمی به دلیل طراحی مدار خاص از یو پی اس های تک چرخه استفاده می شد.
یو پی اس های تک چرخه نیز در دستگاه های کم مصرف استفاده می شوند تا 50 واتو بیشتر.
یک مثال خوب شارژرهای مختلف برای تغذیه تلفن های همراه، لپ تاپ ها و موارد دیگر است. آنها به دلیل سهولت در ساخت، اندازه کوچک و قابلیت اطمینان بالا به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند.


شکل برد شارژر گوشی موبایل را نشان می دهد. ولتاژ متناوب 110 - 220 ولت را به ولتاژ مستقیم 5 ولت تبدیل می کند.

افزایش قدرت یو پی اس های تک چرخه به دلیل افزایش ابعاد کلی و وزن ترانسفورماتور پالس (در مقایسه با مدار فشار کش) و افزایش نیاز به ترانزیستور کلید (ولتاژ و جریان بالا) بی اثر است.
یو پی اس های فشاری در ظرفیت ها استفاده می شوند از چند وات تا صدها وات ، به دلیل سادگی و مقرون به صرفه بودن آنها.
مثالی از استفاده از مبدل فشاری:

لامپ کم مصرف با توان 20 وات.

منبع تغذیه قدرتمند کامپیوتر

مدار یو پی اس تک چرخه

یک مدار یو پی اس تک چرخه مبدل ولتاژ شبکه متناوب (یا ولتاژ مستقیم باتری) با یک مقدار به ولتاژ مستقیم (تصحیح) با مقدار دیگر است.
یک ژنراتور ولتاژ HF با فرکانس 20 تا 100 کیلوهرتز می تواند خود تحریک شود (خود نوسانگر) یا از بیرون برانگیخته شود (ژنراتور اضافی).
یو پی اس های کم مصرف (حداکثر 10 وات) و ساده عمدتاً از مبدل خود مهیج نوسانی استفاده می کنند.
نمودار یک منبع تغذیه سوئیچینگ تک سر ساده، خود تحریکی را ببینید.


یک مدار UPS تک چرخه شامل یکسو کننده(D1 – D4) با خازن صاف کننده C1. در آن ولتاژ شبکه 220 ولت به ولتاژ ثابت 310 ولت تبدیل می شود. سپس با استفاده از ژنراتورو ولتاژ پالس (ترانزیستور T، ترانسفورماتور Tr)، پالس های مستطیلی تولید می شود. از سیم پیچ ثانویه، پالس های مستطیلی به آن می رسند یکسو کننده(D6) با یک خازن صاف کننده (C5)، ولتاژ ثابت به دست می آید.
تبدیل ولتاژ خود روی یک ترانسفورماتور فریت اتفاق می افتد. ولتاژ خروجی به نسبت چرخش سیم پیچ های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور بستگی دارد.
یک نقطه ضعف قابل توجه مدار مبدل تک سیکل، ولتاژ خود القایی بالا است که در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور القا می شود که 2-4 برابر از ولتاژ تغذیه ورودی Ep فراتر می رود. در چنین مدارهایی به ترانزیستورهایی نیاز است که حداکثر ولتاژ کلکتور-امیتر برابر با 700-1000 ولت.

روش های مختلفی برای کاهش نوسانات ولتاژ در کلکتور ترانزیستور استفاده می شود:
- مدارهای RC (C2, R3) به موازات سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور و خازن C4 در مدار سیم پیچ ثانویه روشن می شوند.
- هنگام استفاده از دستگاه های اضافی برای تثبیت ولتاژ خروجی، به عنوان مثال، مدولاسیون عرض پالس (PWM)، هنگامی که بار متصل در محدوده وسیعی (از P = 0 تا Pmax) تغییر می کند، می توان یک UPS تک چرخه را راه اندازی کرد. یک ولتاژ خروجی ثابت
سایر روش های فنی برای محافظت از ترانزیستور کلید از اضافه ولتاژ نیز استفاده می شود.

مزایا و معایب یک مدار UPS تک چرخه.

طرفداران:
- یک ترانزیستور کلیدی در مدار،
- مدار ساده تر از فشار کش است.

معایب:
- مغناطیس شدن هسته فریت فقط در یک قطبیت (غناطیس زدایی غیرفعال هسته) اتفاق می افتد که در نتیجه از القای مغناطیسی هسته به طور کامل استفاده نمی شود. هسته فریت از نظر قدرت به طور کامل مورد استفاده قرار نمی گیرد. یک شکاف در هسته مغناطیسی مورد نیاز است.
- با مصرف متوسط ​​جریان از شبکه، جریان عبوری از ترانزیستور n برابر بیشتر است (بسته به چرخه کاری پالس ها) و بنابراین لازم است ترانزیستوری با حداکثر جریان آشکارا بزرگتر انتخاب شود.
- اضافه ولتاژهای بزرگ روی عناصر مدار رخ می دهد که به 700 - 1000 ولت می رسد.
- لازم است اقدامات ویژه حفاظت از اضافه ولتاژ بر روی عناصر مدار اعمال شود.

مدار فشاری یو پی اس

مدار یو پی اس خود مولد فشار کش شامل یکسوساز ولتاژ ورودی 220 ولت متناوب، دستگاه راه اندازی ژنراتور، مولد پالس مستطیلی و یکسو کننده ولتاژ خروجی با خازن فیلتر می باشد.
شکل ساده ترین و رایج ترین مدار فشار کشش مبدل پالس خود نوسانی - اینورتر، مدار نیمه پل را نشان می دهد.

در مقایسه با مدار یک خود نوسان ساز تک چرخه، یک خود نوسانگر فشاری دارای مدار پیچیده تری است.

اضافه:

- دستگاهی برای راه اندازی خودکار مولد پالس؛
- یک ترانزیستور کلیدی دیگر؛
- ترانسفورماتور اضافی Tr1 برای کنترل ترانزیستورهای کلیدی.
- دو خازن نیم پل (C3، C4)؛
- دو دیود (D5، D8) برای محافظت از ترانزیستورها از خرابی.

مدار UPS فشاری دارای چندین مزیت نسبت به مدار تک چرخه است:

- هسته فریت ترانسفورماتور خروجی Tr2 با معکوس مغناطیسی فعال عمل می کند (هسته مغناطیسی به طور کامل از نظر قدرت استفاده می شود).
- ولتاژ کلکتور-امیتر Uek در هر ترانزیستور از ولتاژ منبع تغذیه 310 ولت تجاوز نمی کند.
- هنگامی که جریان بار از I = 0 به Imax تغییر می کند، ولتاژ خروجی کمی تغییر می کند.
- نوسانات ولتاژ بالا در سیم پیچ اولیه بسیار کوچک است و سطح تداخل تشعشعی به نسبت کمتر است.

با وجود افزایش پیچیدگی، مدار فشار کش، در مقایسه با مدار تک زمانه، راه اندازی و کارکرد آسان تر است.

ریز مدار 1182EM2 نماینده کلاس مدارهای الکترونیکی ولتاژ بالا است. هدف اصلی آی سی تبدیل مستقیم ولتاژ متناوب 220 ولت به ولتاژ مستقیم یکسو شده است.
به لطف فناوری منحصر به فرد، امکان استفاده از ریزمدار برای برق AC تا 264 ولت وجود دارد.

ویژگی های برنامه

• محدوده ولتاژ ورودی AC گسترده از 18 ولت تا 264 ولت
• محدوده فرکانس ورودی گسترده از 50 تا 400 هرتز
• محدودیت جریان خروجی DC: 100 میلی آمپر

ریز مدار KR1182EM2 برای ایجاد منابع تغذیه فشرده از یک شبکه جریان متناوب از نوع غیر ایزوله، به عنوان مثال، برای موتورهای تیغ برقی، موتورهای کمکی برای منابع تغذیه سوئیچینگ شبکه قدرتمند و غیره طراحی شده است. در شکل شکل 1 یک نمودار الکتریکی عملکردی را نشان می دهد. مدار سوئیچینگ معمولی و نمودار زمان بندی ریز مدار در شکل نشان داده شده است. 2.3.

ریز مدار شامل 4 دیود ولتاژ بالا، یک تثبیت کننده کلید، یک تثبیت کننده محافظ و یک دیود خروجی است. تثبیت کننده کلید، از طریق یک مقاومت محدودکننده جریان خارجی R1 و دیودهای ورودی، یک خازن ذخیره خارجی C3 را به شبکه AC متصل می کند تا زمانی که به ولتاژ تعیین شده توسط یک دیود زنر خارجی با ولتاژ شکست کمتر از 70 ولت شارژ شود. بین پایه های 7 و 5 میکرو مدار. اگر دیود زنر خارجی نصب نشده باشد، این ولتاژ توسط دیود زنر محافظ داخلی تعیین می شود و 70-90 ولت خواهد بود. سپس تثبیت کننده ظرفیت خازن را از شبکه تا نیمه موج بعدی ولتاژ اصلی قطع می کند. در طول زمان چرخه باقیمانده، خازن C3 بار را تامین می کند. چرخه روشن شدن بعدی تثبیت کننده پس از عبور ولتاژ ورودی از 0 ولت رخ می دهد که ولتاژ ورودی آن تقریباً 1.5 ولت بیشتر از ولتاژ خازن ذخیره می شود. فرکانس سوئیچینگ تثبیت کننده، یعنی فرکانس شارژ خازن، توسط مدار سوئیچینگ دیودهای ورودی - نیم موج یا تمام موج تعیین می شود و مربوط به فرکانس یا دو برابر فرکانس ولتاژ ورودی است. این اصل کنترل اجازه می دهد تا ریز مدار فقط در صورت اتصال به یک شبکه جریان متناوب استفاده شود و عملکرد طبیعی ریز مدار را هنگامی که ولتاژ ورودی از 18 به 264 ولت و فرکانس ولتاژ ورودی از 48 به 440 هرتز تغییر می کند، تضمین می کند. در ورودی مدار، یک ولتاژ ثابت به دست می آید که دارای موجی با فرکانس یا دو برابر فرکانس ولتاژ ورودی و مقداری متناسب با جریان بار و نسبت عکس با ظرفیت C3 است.
دیود خروجی برای سرکوب نوسانات ولتاژ منفی در هنگام کار با یک بار القایی طراحی شده است.

نمودارهای اتصال پایه

یک مدار سوئیچینگ معمولی امکان اجرای منابع تغذیه تمام موج برای طیف وسیعی از ولتاژهای ورودی و جریان های خروجی را فراهم می کند.
در زیر لیستی از اجزای خارجی، شرحی از هدف و مقادیر توصیه شده آنها آورده شده است. همه اینها ممکن است برای هر منبع تغذیه مورد نیاز نباشد.
F1 - فیوز. برای محافظت از ریز مدار و بار در مواقع اضطراری مورد نیاز است. فیوز توصیه شده 500 میلی آمپر است.
R1 - مقاومت محدود کننده. جریان تثبیت کننده کلید و جریان شارژ خازن C3 را محدود می کند. حداکثر مقدار فعلی Ui peak/R1 نباید از 2.5A تجاوز کند.
امتیاز و توان R1 مطابق با دامنه کاربرد مورد نظر انتخاب می شود، مشروط بر اینکه از حداکثر جریان شارژ تجاوز نشود. توصیه می شود از یک مقاومت با ضریب دمای منفی استفاده کنید. مقدار توصیه شده R1=150 اهم.
C1 - خازن فیلتر. R1 و C1 فیلتری را تشکیل می دهند که نوسانات فرکانس بالا در ولتاژ ورودی را صاف می کند. C1=0.05uF توصیه می شود.
MON - حفاظت از اضافه ولتاژ. امکان استفاده از وریستور برای ولتاژهای متناوب تا 120 ولت یا لامپ تخلیه 500 ولت برای ولتاژهای متناوب تا 240 ولت وجود دارد.
C2 - خازن تاخیری. اتصال منبع تغذیه به ولتاژ اصلی، به طور کلی، با آن هماهنگ نیست. این به احتمال زیاد زمانی رخ می دهد که ولتاژ ورودی نزدیک به ولتاژ حداکثر یا حتی در ولتاژهای بالاتر به دلیل نوسانات شبکه باشد.
از آنجایی که خازن ذخیره به طور کامل تخلیه می شود، جریان بزرگتری در مقایسه با حالت پایدار از طریق ریزمدار جریان می یابد. برای افزایش قابلیت اطمینان منبع و بدون به خطر انداختن ویژگی های آن، توصیه می شود فعال سازی تثبیت کننده را تا نیمه موج بعدی مسدود کنید، که با اتصال خازن 150 pF C2 با ولتاژ کاری 10 ولت بالاتر از خروجی تضمین می شود. یکی

C3 - خازن ذخیره سازی. این خازن در طول دوره ولتاژ ورودی دو بار شارژ می شود و بقیه زمان بار را تغذیه می کند. ظرفیت خازن متناسب با حداکثر جریان بار مورد نیاز انتخاب می شود. افزایش ظرفیت C3 باعث کاهش ریپل ولتاژ خروجی می شود. برای حداکثر جریان بار، یک خازن 470 µF با ولتاژ کاری 10 ولت بالاتر از ولتاژ خروجی توصیه می شود.
VD1 - دیود زنر. سطح ولتاژ خروجی را تنظیم می کند. در غیاب آن، دیود محافظ داخلی زنر در 70-90 ولت کار می کند.

در صورت نیاز به روشن و خاموش کردن ولتاژ خروجی ثابت بدون خاموش کردن ولتاژ شبکه ورودی، پیشنهاد می‌شود یک کلید مکانیکی، اپتوکوپلر یا ترانزیستور کلکتور باز به پایه 7 متصل شود.

برای جداسازی گالوانیکی از شبکه AC، می توان از ترانسفورماتور جداکننده استفاده کرد.
اگر یک باس مشترک برای بار و ولتاژ شبکه مورد نیاز باشد، می توان مدار را در حالت کارکرد نیمه موج روشن کرد.

توجه!!!

در مقایسه با منابع تغذیه مبتنی بر ترانسفورماتور معمولی، منبع تغذیه مبتنی بر ریز مدار KR1182EM2 دارای عایق گالوانیکی نیست. هنگام توسعه طرح مورد نظر، نیاز به عایق کافی را به خاطر بسپارید. هر مدار متصل باید به عنوان غیر ایزوله تلقی شود.

حداکثر حالت های الکتریکی مجاز

CJSC "STC of Circuit Engineering and Integrated Technologies"

• مقالات مشابه

• - دستگاه پیشنهادی با حفاظت از اتصال کوتاه، ولتاژ را تا 24 ولت و جریان را تا 2 آمپر تثبیت می کند. در صورت راه اندازی ناپایدار تثبیت کننده، باید از همگام سازی از یک مولد پالس مستقل استفاده شود (شکل 2). 2. مدار تثبیت کننده در شکل 1 نشان داده شده است. یک ماشه اشمیت روی VT1 VT2 مونتاژ شده است...
• - پارامترهای رگولاتورهای ولتاژ در جدول شماره 1 نشان داده شده است که از اختصارات زیر در آن استفاده شده است: Uout - ولتاژ خروجی رگولاتور اضافی - تحمل روی ولتاژ خروجی Iout - حداکثر جریان خروجی نوع +، نوع - انواع رگولاتور برای مثبت و ولتاژ منفی Uin...
• - مقاله قبلی به نحوه مونتاژ یک ولت متر ساده در آردوینو پرداخته است؛ ولتاژ تغذیه +5 ولت به عنوان منبع ولتاژ مرجع استفاده می شود، اما این گزینه استفاده از ولتاژ مرجع دارای یک اشکال است - ناپایداری ولتاژ منبع تغذیه منجر به خطا در فرآیند ...
• - علاقه مندان با تجربه کمی در الکترونیک رادیویی عملی می توانند یک طرح ساده نشانگر ولتاژ باتری متشکل از سه LED، یک دیود زنر و 4 مقاومت را جمع آوری کنند. این نشانگر به شما امکان می دهد تا به سرعت ولتاژ باتری را ارزیابی کنید. کنترل توسط روشنایی درخشش انجام می شود ...
• - تثبیت کننده های ولتاژ خطی برای استفاده در طرح های مختلف مدار که نیازی به راندمان بالا و توان بالا ندارند بسیار راحت هستند. آنها به دلیل قطعات خارجی کمتر و سطح سر و صدای کمتر، قابلیت اطمینان بالایی دارند. علاوه بر همه چیز در بسیاری از تثبیت کننده های خطی ...

هنگام توسعه دستگاهی که در زیر توضیح داده شده است، وظیفه ایجاد یک منبع تغذیه شبکه کوچک با راندمان بالا بود که قادر به ارائه توان 1...3.5 وات به باری است که به صورت گالوانیکی به شبکه متصل نیست. این الزامات به طور کامل توسط یک مبدل ولتاژ تثبیت شده با پالس تک سیکلی برآورده می شود که انرژی را در مکث بین پالس های جریان در سیم پیچ اولیه ترانسفورماتور ایزوله به مدار ثانویه منتقل می کند. یکی از گزینه های چنین دستگاهی مورد توجه خوانندگان قرار می گیرد (شکل 4.3).

مشخصات فنی اصلی:

ولتاژ خروجی، V...................................... ..... ................±12

مجموع توان خروجی، وات ...................................... ...... 3.5

فرکانس تبدیل، کیلوهرتز ...................................... ..... ......20

محدودیت برای تغییرات ولتاژ شبکه،

که در آن ولتاژ خروجی تغییر می کند

بیش از 1٪، V...................................... ......... ...................210...250.

این دستگاه شامل یکسو کننده ولتاژ (VD1) با فیلتر صاف کننده (R4, SZ, C4)، نوسان ساز اصلی (DDI.1...DDI.3) با مدار ماشه (R17, C7)، شکل دهنده پالس مستطیلی ( DD1.4. ..DD1.6، VT2، VT4)، کلید الکترونیکی (VT3)، ترانسفورماتور پالس (T1)، منبع جریان قابل تنظیم (VT5)، دستگاه حفاظت از اتصال کوتاه بار (R10، VT1)، سه یکسو کننده (VD2. ..VD4 ) و به همین تعداد خازن فیلتر (C9...C11). خازن های CI, C2 از ورود تداخل فرکانس تبدیل به شبکه جلوگیری می کنند.

هنگامی که دستگاه به شبکه متصل می شود، خازن های S3، C4 و C7 شروع به شارژ می کنند. پس از اینکه ولتاژ آخرین آنها تقریباً به 3 ولت رسید، نوسانگر اصلی (DDI.1...DDI.3) خود تحریک می شود. سرعت تکرار پالس های آن (بسته به ثابت زمانی مدار R7، C5) حدود 20 کیلوهرتز است، شکل شبیه دندان اره است. شکل دهنده (DDI.4...DDI.6, VT2, VT4) آنها را به نوسانات مستطیلی تبدیل می کند. از آنجایی که توالی پالس ها روی پایه های ترانزیستور VT2 و VT4 ضد فاز هستند، آنها به طور متناوب باز می شوند که حداقل زمان باز و بسته شدن ترانزیستور VT3 را تضمین می کند. هنگامی که این ترانزیستور باز است، یک جریان افزایش خطی از سیم پیچ I عبور می کند و ترانسفورماتور T1 انرژی را جمع می کند و هنگامی که بسته است (از سیم پیچ اولیه جریانی وجود ندارد)، انرژی انباشته شده توسط ترانسفورماتور به جریان ثانویه تبدیل می شود. سیم پیچی III...V.

پس از چندین سیکل کار ژنراتور، ولتاژ 8 ... 10 ولت بر روی خازن C7 برقرار می شود. ولتاژ خروجی مبدل توسط یک منبع جریان قابل تنظیم ساخته شده بر روی ترانزیستورهای مجموعه VT5 تثبیت می شود (VT5.2 به عنوان یک دیود زنر). هنگامی که ولتاژ در شبکه یا روی بار نوسان می کند، ولتاژ روی سیم پیچ II تغییر می کند و منبع جریان قابل تنظیم که بر روی درایور تأثیر می گذارد، چرخه وظیفه پالس های مستطیلی بر اساس ترانزیستور VT3 را تغییر می دهد.

هنگامی که جریان پالس از طریق مقاومت R10 بالاتر از مقدار آستانه مشخصی افزایش می‌یابد، ترانزیستور VT1 خازن C6 را باز می‌کند و تخلیه می‌کند (که برای جلوگیری از عملکرد کاذب دستگاه محافظ در برابر جهش‌های کوتاه جریانی که هنگام روشن شدن مبدل رخ می‌دهد و همچنین در حین کار می‌کند. سوئیچینگ ترانزیستور VT3). در نتیجه، پالس های نوسانگر اصلی به پایه ترانزیستور VT3 نمی رسند و مبدل کار نمی کند. وقتی اضافه بار از بین رفت، دستگاه 0.8...2 ثانیه پس از شارژ خازن های C6 و C7 دوباره راه اندازی می شود.

سیم پیچ های ترانسفورماتور پالس T1 روی یک قاب پلی استایرن با سیم PEV-2-0.12 پیچیده شده و در یک هسته مغناطیسی زره ​​پوش B30 ساخته شده از فریت 2000NM قرار می گیرد. سیم پیچ های 1.1 و 1.2 هر کدام شامل 220 دور، سیم پیچ های II، III، IV و V - به ترتیب 19، 18، 9 و 33 پیچ هستند. ابتدا سیم پیچ 1.2 پیچ می شود، سپس سیم پیچ I، IV، III، V و در نهایت سیم پیچ 1.1. بین سیم پیچ های II، IV، V و 1.1، صفحه های الکترواستاتیک به شکل یک لایه (تقریباً 65 دور) سیم PEV-2-0.12 قرار می گیرند. هنگام مونتاژ ترانسفورماتور، یک واشر پارچه ای لاک زده به ضخامت 0.1 میلی متر بین انتهای قسمت مرکزی فنجان های فریت قرار می گیرد. ترانسفورماتور را می توان بر اساس هسته مغناطیسی زره ​​پوش B22 فریت (از همان مارک) نیز ساخت. در این مورد از سیم PEV-2-0.09 استفاده می شود و تعداد چرخش سیم پیچ های 1.1 و 1.2 به 230 افزایش می یابد. ترانزیستور KT859A را می توان با KT826A، KT838A، KT846A جایگزین کرد.

راه اندازی دستگاه کار سختی نیست. با قرار دادن نوار لغزنده مقاومت پیرایش R15 در موقعیت بالایی (طبق نمودار)، مبدل به شبکه را روشن کرده و مقادیر ولتاژ خروجی مورد نیاز را با این مقاومت تنظیم کنید. برای کاهش تداخل در مدارهای ثانویه با فرکانس تبدیل (20 کیلوهرتز)، لازم است به طور تجربی نقطه اتصال صفحات الکترواستاتیک با یکی از سیم های مدار اولیه و همچنین نقطه اتصال خازن C8 را انتخاب کنید. برای انجام این کار کافی است یکی از پایانه های هر سیم پیچ ثانویه را از طریق یک میلی متر جریان متناوب به مدار اولیه متصل کنید و نقاط نامگذاری شده را بر اساس حداقل قرائت های دستگاه تعیین کنید.

یک مبدل مونتاژ شده مطابق مدار توصیف شده برای تغذیه باری که 10 وات توان مصرف می کند آزمایش شد. در این نسخه، تعداد دور سیم پیچ های 1.1 و 1.2 به 120 کاهش یافت (با هسته مغناطیسی B30)، خازن های SZ، C4 با یک ظرفیت اکسید 10 μF (ولتاژ نامی 450 ولت) جایگزین شدند، مقاومت مقاومت R10 بود. به 2.7 اهم کاهش یافت و مقاومت R18 - تا 330 اهم.

در حین کار موتور، اغلب پدیده های نامطلوب رخ می دهد که به آنها "هارمونیک های بالاتر" می گویند. آنها بر خطوط کابل و تجهیزات منبع تغذیه تأثیر منفی می گذارند و منجر به عملکرد ناپایدار تجهیزات می شوند. این منجر به استفاده ناکارآمد از انرژی، پیری سریع عایق و کاهش فرآیندهای انتقال و تولید می شود.

برای حل این مشکل، رعایت الزامات سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) ضروری است که اجرای آن مقاومت تجهیزات فنی را در برابر تأثیرات منفی تضمین می کند. این مقاله یک گشت و گذار کوتاه در زمینه مهندسی برق مربوط به فیلتر کردن سیگنال های ورودی و خروجی مبدل فرکانس (FC) و بهبود ویژگی های عملکرد موتورها انجام می دهد.

نویز الکترومغناطیسی چیست؟

آنها به معنای واقعی کلمه از تمام آنتن های فلزی که امواج انرژی ناهنجار را جمع آوری و تابش می کنند بوجود می آیند. و تلفن های همراه، به طور طبیعی، امواج مغناطیسی را نیز القا می کنند، بنابراین زمانی که هواپیما بلند می شود/ فرود می آید، از مهمانداران خواسته می شود که تجهیزات را خاموش کنند.

نویزها بر اساس نوع منبع منشأ، طیف و ویژگی های مشخصه تقسیم می شوند. به دلیل وجود اتصالات سوئیچینگ، میدان های الکتریکی و مغناطیسی از منابع مختلف، اختلافات پتانسیل غیرضروری در خط کابل ایجاد می کند که بر روی امواج مفید ایجاد می شود.

تداخلی که در سیم ها ایجاد می شود، حالت آنتی فاز یا معمولی نامیده می شود. دومی (به آنها نامتقارن، طولی نیز گفته می شود) بین کابل و زمین تشکیل می شود و بر خواص عایق کابل تأثیر می گذارد.

رایج ترین منابع نویز تجهیزات القایی (شامل سیم پیچ)، مانند موتورهای القایی (IM)، رله ها، ژنراتورها، و غیره هستند. نویز می تواند با برخی از دستگاه ها "تعارض" داشته باشد، جریان الکتریکی را در مدارهای آنها القا کند و باعث خرابی های عملیاتی شود.

ارتباط نویز با مبدل فرکانس چیست؟

مبدل های موتورهای ناهمزمان با شرایط کاری در حال تغییر پویا، در حالی که دارای ویژگی های مثبت بسیاری هستند، دارای معایبی هستند - استفاده از آنها منجر به تداخل و تداخل شدید الکترومغناطیسی می شود که در دستگاه های متصل به آنها از طریق یک شبکه یا در نزدیکی و در معرض تابش ایجاد می شود. اغلب IM از راه دور از اینورتر قرار می گیرد و با یک سیم کشیده به آن متصل می شود که شرایط تهدیدآمیزی برای از کار افتادن موتور الکتریکی ایجاد می کند.

مطمئناً شخصی مجبور شده است با تکانه های رمزگذار موتور الکتریکی روی کنترلر یا با خطا در هنگام استفاده از سیم های بلند مقابله کند - همه این مشکلات به یک طریق یا دیگری به سازگاری تجهیزات الکترونیکی مربوط می شود.

فیلترهای مبدل فرکانس

برای بهبود کیفیت کنترل و تضعیف تأثیر منفی، از دستگاه فیلتر استفاده می شود که عنصری با تابع غیر خطی است. محدوده فرکانسی که فراتر از آن پاسخ شروع به ضعیف شدن می کند تنظیم شده است. از دیدگاه الکترونیک، این اصطلاح اغلب در پردازش سیگنال استفاده می شود. شرایط محدود کننده برای پالس های فعلی را تعریف می کند. وظیفه اصلی مولد فرکانس ایجاد نوسانات مفید و کاهش نوسانات ناخواسته به سطح مشخص شده در استانداردهای مربوطه می باشد.

دو نوع دستگاه بسته به موقعیت آنها در مدار وجود دارد که ورودی و خروجی نامیده می شوند. "ورودی" و "خروجی" به این معنی است که دستگاه های فیلتر به سمت ورودی و خروجی مبدل متصل می شوند. تفاوت بین آنها با کاربرد آنها مشخص می شود.

ورودی ها برای کاهش نویز در خط منبع تغذیه کابل استفاده می شوند. آنها همچنین بر دستگاه های متصل به همان شبکه تأثیر می گذارند. خروجی ها برای سرکوب نویز برای دستگاه هایی که در نزدیکی اینورتر قرار دارند و از همان زمین استفاده می کنند در نظر گرفته شده است.

هدف از فیلترها برای مبدل فرکانس

در حین کار مبدل فرکانس - یک موتور ناهمزمان، هارمونیک های بالاتر ناخواسته ایجاد می شود که همراه با اندوکتانس سیم ها منجر به تضعیف ایمنی نویز سیستم می شود. به دلیل تولید تشعشعات، تجهیزات الکترونیکی شروع به خرابی می کنند. عملکردهای فعال سازگاری الکترومغناطیسی را تضمین می کنند. برخی از تجهیزات در معرض افزایش الزامات ایمنی در برابر صدا هستند.

فیلترهای 3 فاز برای ژنراتورهای فرکانس به شما امکان می دهد درجه تداخل انجام شده را در یک محدوده فرکانس وسیع به حداقل برسانید. در نتیجه، درایو الکتریکی به خوبی در یک شبکه قرار می گیرد که در آن چندین تجهیزات درگیر هستند. فیلترهای EMC به دلیل وابستگی سطح تداخل به طول و روش قرار دادن کابل برق، باید در فاصله نسبتاً نزدیکی از ورودی/خروجی برق مبدل فرکانس قرار گیرند. در برخی موارد نصب می شوند.

فیلترها برای موارد زیر مورد نیاز است:

• ایمنی در برابر صدا؛
• صاف کردن طیف دامنه برای به دست آوردن یک جریان الکتریکی خالص.
• انتخاب محدوده فرکانس و بازیابی اطلاعات

تمامی مدل های مبدل فرکانس برداری مجهز به فیلتر شبکه هستند. وجود دستگاه های فیلتر سطح لازم EMC را برای عملکرد سیستم فراهم می کند. دستگاه داخلی حداقل تداخل و نویز را در تجهیزات الکترونیکی امکان پذیر می کند و بنابراین الزامات سازگاری را برآورده می کند.

عدم وجود عملکرد فیلتر در مبدل فرکانس اغلب منجر به گرمایش تجمعی ترانسفورماتور تغذیه، تغییرات پالس و اعوجاج شکل منحنی عرضه می شود که باعث خرابی تجهیزات می شود.

دستگاه های کاملا ضروری برای اطمینان از عملکرد پایدار تجهیزات الکترونیکی پیچیده. یک بافر بین مبدل فرکانس و شبکه منبع تغذیه نصب شده است تا خط را از هارمونیک های بالاتر محافظت کند. قادر به مهار این نوسانات موجی است که فرکانس آنها بیشتر از 550 هرتز است. هنگامی که یک سیستم موتور القایی قدرتمند متوقف می شود، ممکن است افزایش ولتاژ رخ دهد. در این لحظه حفاظت فعال می شود.

توصیه می شود برای سرکوب هارمونیک های فرکانس بالا و اصلاح ضریب سیستم نصب شود. اهمیت نصب در کاهش تلفات استاتورهای موتور الکتریکی و گرمایش ناخواسته واحد است.

چوک های شبکه مزایایی دارند. اندوکتانس دستگاه که به درستی انتخاب شده است به شما امکان می دهد اطمینان حاصل کنید:

• محافظت از مبدل فرکانس از نوسانات ولتاژ و عدم تقارن فاز؛
• سرعت رشد جریان اتصال کوتاه کاهش می یابد.
• طول عمر خازن ها افزایش می یابد.

می توانید خازن را به عنوان یک مسدود کننده در نظر بگیرید. بنابراین، بسته به روش اتصال خازن، می تواند به صورت زیر عمل کند:

• فرکانس پایین، اگر آن را به صورت موازی به منبع وصل کنید.
• فرکانس بالا اگر به صورت سری با منبع وصل شود.

در مدارهای عملی، ممکن است یک مقاومت برای محدود کردن جریان الکترون و دستیابی به قطع فرکانس مناسب مورد نیاز باشد.

2. فیلترهای تابش الکترومغناطیسی (EMR).

آیا هنگام تهیه چای از صافی چای استفاده می کنید؟ برای جلوگیری از "ناخواسته!" استفاده می شود. عناصر ورود به سیستم شما بسیاری از این پدیده های ناخواسته در مدارهای الکتریکی وجود دارد که در فرکانس های مختلف رخ می دهد.

درایو الکتریکی متشکل از یک مبدل فرکانس و یک موتور الکتریکی یک بار متغیر در نظر گرفته می شود. این دستگاه ها و اندوکتانس سیم ها باعث ایجاد نوسانات ولتاژ با فرکانس بالا و در نتیجه تشعشعات الکترومغناطیسی از کابل ها می شود که بر عملکرد سایر دستگاه ها تأثیر منفی می گذارد.

این یک سلف با دو (یا بیشتر) سیم پیچ است که در آن جریان در جهت مخالف جریان می یابد. استفاده از این دستگاه متشکل از یک سلف و یک خازن دارای مزایای متعددی است. قابل اعتمادتر است و می توان از آن در کمترین دمای عملیاتی استفاده کرد. همه اینها به شما امکان می دهد عمر موتور الکتریکی را افزایش دهید. اندوکتانس کم و اندازه کوچک نیز از ویژگی های کلیدی آن هستند.

در مواردی که:

• کابل هایی به طول 15 متر از مبدل فرکانس به موتور الکتریکی کشیده می شوند.
• احتمال آسیب به عایق سیم پیچ موتور به دلیل افزایش ولتاژ ضربانی وجود دارد.
• واحدهای قدیمی استفاده می شود.
• در سیستم هایی با ترمز مکرر؛
• تهاجمی بودن محیط

در فرکانس‌های نسبتاً بالا، افت ولتاژ تقریباً صفر است و خازن مانند یک مدار باز عمل می‌کند. فیلتر پرس به شکل یک تقسیم کننده ولتاژ با مقاومت و خازن ساخته می شود. اساساً برای کاهش پهنای باند، ناپایداری و تصحیح نرخ شکست Uout استفاده می شود.

به عبارت ساده، خفگی معمولی از کلمه "خفه" گرفته شده است. و امروزه نیز از آن استفاده می شود زیرا کاملاً دقیق هدف خود را توصیف می کند. به این فکر کنید که چگونه یک "مشت" دور یک سیم سفت می شود تا از تغییرات ناگهانی جریان جلوگیری کند.

4. فیلترهای سینوسی

جریان متناوب یک موج است که ترکیبی از سینوس و کسینوس است. امواج سینوسی مختلف فرکانس های متفاوتی دارند. اگر می دانید کدام فرکانس وجود دارد، که باید منتقل یا حذف شود، نتیجه می تواند ترکیبی از امواج "مفید" باشد، یعنی بدون نویز. این تا حدودی به پاکسازی سیگنال فعلی کمک می کند. فیلتر موج سینوسی ترکیبی از عناصر خازنی و القایی است.

یکی از اقدامات برای اطمینان از سازگاری الکترومغناطیسی استفاده از یک دستگاه سینوسی است که ممکن است لازم باشد:

• با یک درایو گروهی با یک مبدل؛
• هنگام کار با حداقل اتصالات سوئیچینگ با کابل (بدون محافظ) موتور الکتریکی (به عنوان مثال، اتصال از طریق روش زنجیره ای یا منبع تغذیه سربار).
• برای کاهش تلفات کابل های بلند

هدف دستگاه جلوگیری از آسیب دیدن عایق های سیم پیچ موتور الکتریکی می باشد. به دلیل جذب تقریباً کامل پالس های بالا، ولتاژ خروجی شکل سینوسی به خود می گیرد. نصب صحیح آن یک جنبه مهم برای کاهش تداخل شبکه و در نتیجه انتشار گازهای گلخانه ای است. این امکان استفاده از سیم های بلند را فراهم می کند و به کاهش سطح سر و صدا کمک می کند. اندوکتانس کم همچنین به معنای اندازه کوچکتر و قیمت کمتر است. دستگاه ها با استفاده از روش فیلتراسیون dU/dt با تفاوت بیشتر در مقدار عناصر طراحی شده اند.

5. فیلترهای حالت مشترک با فرکانس بالا

اگر یک موج سینوسی ولتاژ تحریف شده به عنوان یک سری سیگنال های هارمونیک اضافه شده به فرکانس اصلی رفتار کند، آنگاه مدار فیلتر تنها به فرکانس اصلی اجازه عبور می دهد و هارمونیک های غیرضروری بالاتر را مسدود می کند. دستگاه فیلتر ورودی برای سرکوب نویز فرکانس بالا طراحی شده است.

این دستگاه ها از نظر طراحی پیچیده تر با مواردی که در بالا مورد بحث قرار گرفت متفاوت هستند. مهمترین راه برای کاهش صدا رعایت قوانین اتصال زمین در کابینت برق است.

نحوه انتخاب صحیح فیلتر EMC ورودی و خروجی

مزایای متمایز آنها در ضریب جذب نویز بالای آنها نهفته است. EMC در دستگاه های دارای منبع تغذیه سوئیچینگ استفاده می شود. ارزش پایبندی به الزامات دستورالعمل های مدار کنترل خاص موتورهای ناهمزمان را دارد. اصول کلی وجود دارد که انتخاب صحیح را تعیین می کند.

لطفا توجه داشته باشید که مدل انتخاب شده باید مطابق با موارد زیر باشد:

• پارامترهای مبدل فرکانس و شبکه منبع تغذیه؛
• سطح کاهش تداخل تا حد لازم؛
• پارامترهای فرکانس مدارها و تاسیسات الکتریکی؛
• ویژگی های عملکرد تجهیزات الکتریکی؛
• امکان نصب الکتریکی مدل در سیستم کنترل و غیره

ساده ترین راه برای بهبود کیفیت شبکه برق این است که در مرحله طراحی اقدام کنید. جالب ترین چیز این است که در صورت انحراف غیر منطقی از تصمیمات طراحی، تقصیر به طور کامل بر دوش برقکارها می افتد.

تصمیم صحیح در انتخاب نوع مبدل فرکانس در ترکیب با تجهیزات فیلتر مناسب از بروز اکثر مشکلات برای عملکرد پاور درایو جلوگیری می کند.

اطمینان از سازگاری خوب با انتخاب صحیح پارامترهای اجزاء به دست می آید. استفاده نادرست از دستگاه ها ممکن است سطح تداخل را افزایش دهد. در واقعیت، فیلترهای ورودی و خروجی گاهی اوقات بر یکدیگر تأثیر منفی می گذارند. این امر به ویژه زمانی صادق است که دستگاه ورودی در مبدل فرکانس تعبیه شده باشد. انتخاب یک دستگاه فیلتر برای یک مبدل خاص با توجه به پارامترهای فنی و بهتر، به توصیه صالح یک متخصص انجام می شود. مشاوره حرفه ای ممکن است مزایای قابل توجهی برای شما به ارمغان بیاورد، زیرا تجهیزات گران قیمت در واقع همیشه با یک آنالوگ با کیفیت بالا و ارزان قیمت مطابقت دارند. یا در محدوده فرکانس مورد نیاز کار نمی کند.

نتیجه

تداخل الکترومغناطیسی بر تجهیزات عمدتاً در فرکانس های بالا تأثیر می گذارد. این بدان معنی است که عملکرد صحیح سیستم تنها در صورتی حاصل می شود که مشخصات نصب و ساخت الکتریکی و همچنین الزامات تجهیزات فرکانس بالا (مانند محافظ، زمین، فیلتر) رعایت شود.

شایان ذکر است که اقدامات برای افزایش مصونیت صوتی مجموعه ای از اقدامات است. استفاده از فیلترها به تنهایی مشکل را حل نمی کند. با این حال، این موثرترین راه برای حذف یا کاهش قابل توجه تداخل مضر برای سازگاری الکترومغناطیسی معمولی تجهیزات الکترونیکی است. همچنین نباید فراموش کنیم که آیا یک مدل خاص برای حل یک مسئله مناسب است یا نه، "درجا" یا از طریق آزمایش و آزمایش مشخص می شود.

سیستم های تامین برق با استفاده همزمان از جریان سنتی و برق از خورشید یک راه حل اقتصادی مناسب برای خانه های خصوصی، روستاهای کلبه و تعطیلات و اماکن صنعتی است.

یکی از عناصر ضروری این مجموعه یک اینورتر هیبریدی برای پانل های خورشیدی است که حالت های تغذیه ولتاژ را تعیین می کند و عملکرد بی وقفه و کارآمد سیستم خورشیدی را تضمین می کند.

برای اینکه سیستم به طور موثر کار کند، نه تنها باید مدل بهینه را انتخاب کنید، بلکه باید آن را به درستی وصل کنید. و ما در مقاله خود به نحوه انجام این کار خواهیم پرداخت. ما همچنین انواع مبدل های موجود و بهترین پیشنهادات موجود در بازار را در نظر خواهیم گرفت.

استفاده از انرژی خورشیدی تجدیدپذیر در ترکیب با منبع تغذیه متمرکز تعدادی مزیت را به همراه دارد. عملکرد طبیعی سیستم خورشیدی با عملکرد هماهنگ مدل های اصلی آن تضمین می شود: پانل های خورشیدی، باتری و یکی از عناصر کلیدی - اینورتر.

اینورتر سیستم خورشیدی وسیله ای برای تبدیل جریان مستقیم (DC) حاصل از پانل های فتوولتائیک به برق متناوب است. در جریان 220 ولت است که لوازم خانگی کار می کنند. بدون اینورتر، تولید انرژی بی معنی است.

نمودار عملکرد سیستم: 1 - ماژول های خورشیدی، 2 - کنترل کننده شارژ، 3 - باتری، 4 - مبدل ولتاژ (اینورتر) با منبع جریان متناوب (AC)

بهتر است توانایی های یک مدل هیبریدی را در مقایسه با ویژگی های عملیاتی نزدیک ترین رقبای آن - مبدل های مستقل و شبکه ای ارزیابی کنیم.

مبدل نوع شبکه

دستگاه بر روی بار شبکه برق عمومی کار می کند. خروجی مبدل به مصرف کنندگان برق، شبکه AC متصل می شود.

این طرح ساده است، اما چندین محدودیت دارد:

• قابلیت عملکرد زمانی که برق متناوب در شبکه در دسترس است.
• ولتاژ شبکه باید نسبتاً پایدار و در محدوده عملکرد مبدل باشد.

این تنوع در خانه های خصوصی با تعرفه "سبز" فعلی برای برق رسانی مورد تقاضا است.

پارامترهای انتخاب اینورتر خورشیدی

کارایی مبدل و کل سیستم منبع تغذیه تا حد زیادی به انتخاب صحیح پارامترهای تجهیزات بستگی دارد.

علاوه بر ویژگی هایی که در بالا توضیح داده شد، باید ارزیابی کنید:

• توان خروجی؛
• نوع حفاظت؛
• دمای عملیاتی؛
• ابعاد نصب؛
• در دسترس بودن توابع اضافی

معیار شماره 1 - قدرت دستگاه

رتبه بندی اینورتر خورشیدی بر اساس حداکثر بار در شبکه و عمر باتری مورد انتظار انتخاب می شود. در حالت راه اندازی، مبدل قادر است در زمان راه اندازی بارهای خازنی، یک افزایش کوتاه مدت در توان ارائه دهد.

این دوره زمانی معمول است که ماشین ظرفشویی، ماشین لباسشویی یا یخچال را روشن کنید.

هنگام استفاده از لامپ های روشنایی و تلویزیون، یک اینورتر کم مصرف 500-1000 وات مناسب است. به عنوان یک قاعده، محاسبه توان کل تجهیزات مورد استفاده ضروری است. مقدار مورد نیاز مستقیماً بر روی بدنه دستگاه یا در سند همراه نشان داده شده است.

مروری بر قابلیت ها، حالت های عملکرد و کارایی استفاده از مبدل چندکاره 3 کیلوواتی اینفینی سولار:

طراحی یک سیستم منبع تغذیه خورشیدی یک کار پیچیده و مسئولانه است. بهترین کار این است که محاسبه پارامترهای لازم، انتخاب اجزای مجتمع خورشیدی، اتصال و راه اندازی را به متخصصان بسپارید.

اشتباهات انجام شده می تواند منجر به خرابی سیستم و استفاده ناکارآمد از تجهیزات گران قیمت شود.

آیا بهترین گزینه مبدل را برای راه اندازی سیستم تامین انرژی خورشیدی مستقل انتخاب می کنید؟ آیا سوالاتی دارید که در این مقاله به آنها نپرداخته ایم؟ از آنها در نظرات زیر بپرسید - ما سعی خواهیم کرد به شما کمک کنیم.

یا شاید متوجه نادرستی یا ناهماهنگی در مطالب ارائه شده شده اید؟ یا می خواهید نظریه را با توصیه های عملی بر اساس تجربه شخصی تکمیل کنید؟ در این مورد برای ما بنویسید، نظر خود را به اشتراک بگذارید.