Bir lahzali taqqoslash usuli yordamida o'zgaruvchan tokning barqarorlashtirilgan quvvat manbaini ishlab chiqish
Nozik elektron asboblar va uskunalar uy xo'jaliklarida, sanoat ishlab chiqarishida, ofisni avtomatlashtirishda, eksperimental tadqiqotlarda, aloqa muhandisligida, tibbiy yordam va boshqa sohalarda keng qo'llaniladi va odatda shahar elektr tarmoqlari tomonidan quvvatlanadi. Shahar elektr tarmog'ining nominal kuchlanishi bir fazali 220V ni tashkil etadi, bu sun'iy ravishda belgilangan ideal kuchlanishdir. Transformatordan quvvat manbai liniyasining bosh uchidagi kuchlanish (220 plyus 10 foiz ) V va uchidagi kuchlanish (220-10 foiz ) V bo'lganligi sababli, elektr jihozlari ma'lum bir qobiliyatga ega bo'lishi kerak. tarmoq kuchlanishining o'zgarishiga qarshilik ko'rsatish. Aksariyat elektr jihozlari elektr ta'minoti kuchlanishining o'zgarishiga qarshilik ko'rsatish qobiliyatiga ega bo'lsa-da, statistika ma'lumotlariga ko'ra, elektr ta'minotidagi kuchlanishning o'zgarishi elektr jihozlarining ishdan chiqishi sabablaridan biridir. Shu sababli, ushbu elektr jihozlari normal ishlashini ta'minlash uchun tartibga solinadigan quvvat manbalaridan foydalanishi kerak.
Stabillashtirilgan quvvat manbai tarmoq kuchlanishini barqarorlashtiradigan qurilma. U mening mamlakatimda ko'p yillar davomida ishlatilgan, masalan: kuchlanishni tartibga soluvchi transformatorni boshqaradigan servo motorning toymasin kontakt turi, o'zgaruvchan reaktor turi va magnit to'yingan avtomatik kuchlanish stabillashgan quvvat manbai.
Printsipial jihatdan yuqorida aytib o'tilgan tartibga solinadigan quvvat manbai tarmoq kuchlanishini namunalar, ularni taqqoslaydi va AC kuchlanishining chiqishini barqarorlashtirish uchun servo vosita yoki kontaktsiz kalit yordamida ularni sozlaydi. Bunday tartibga solinadigan quvvat manbai odatda kuchlanishni tartibga solishning yomon ta'siriga ega va aniqlik 1% ~0,5% ni tashkil qiladi.
Hozirgi o'zgaruvchan tok bilan tartibga solinadigan quvvat manbai asosan quyidagi muammolarga ega:
(1) Chiziqli bo'lmagan reaktorlardan foydalanish ko'pincha harmonikani keltirib chiqaradi, bu tarmoq kuchlanishining to'lqin shakli sifatini yaxshilamaydi va ba'zilari tarmoqning harmonik ifloslanishiga olib keladigan qo'shimcha to'lqin shakli buzilishiga ega.
(2) Namuna olish vaqti va aktuatorning ishlash vaqti juda uzun.
Ushbu ikkita havola kuchlanish stabilizatorining ishlashiga katta ta'sir ko'rsatadi. Namuna olish usuli odatda samarali qiymat yoki o'rtacha qiymat namunasini qabul qiladi, bu kamida bir necha tsiklni oladi; servo vosita sozlash amallarini bajarish uchun odatda bir necha soniyadan o'nlab soniyalargacha davom etadi, bu juda uzoq va zararli kuchlanish to'lqin shaklida hech qanday yaxshilanish yo'q. Ushbu kuchlanishni barqarorlashtirish usullari tarmoqdagi kuchlanishdagi tez o'zgarib turadigan buzilishlarga, masalan, kuchlanishni barqarorlashtirish moslamasidan o'tib, elektr tarmog'iga etib borishiga olib keladigan kuchlanish, sarkma, pulsning buzilishi va yuqori chastotali buzilishlarga javob berishga va amalga oshirishga vaqtlari yo'q. elektr jihozlariga ta'sir qila olmaydigan uskunalar. Agar himoya ta'siriga erishilmasa, u elektr jihozlarining noto'g'ri ishlashiga yoki hatto shikastlanishiga olib kelishi mumkin.
Ko'rinib turibdiki, tarmoq kuchlanishi o'zgarganda va xalaqit berganda, tartibga solinadigan quvvat manbaining chiqish kuchlanishi tezda nominal qiymatga yaqinlashishi mumkin va yaxshi to'lqin shakli va barqaror amplitudali sinusoidal AC kuchlanish elektr jihozlariga ta'minlanadi. , bu uning xavfsiz va normal ishlashini ta'minlaydi. Katta foyda bor.
2. AC kuchlanishni tartibga solish usullarini bir zumda taqqoslash
Quyida yuqorida aytib o'tilgan AC kuchlanish stabilizatsiyasi quvvat manbai etishmovchiligini yaxshilashi mumkin bo'lgan AC kuchlanishni barqarorlashtirishning yangi usuli joriy etiladi, ya'ni AC kuchlanish stabilizatsiyasini quvvat manbai qilish uchun lahzali taqqoslash usuli - to'lqin shaklini ta'mirlash texnologiyasidan foydalanish.
Tarmoq kuchlanishi u=nominal kuchlanish uS plus ⊿u
Tarmoq kuchlanishi uin plyus nazorat kuchlanishi uC=chiqish kuchlanishi
Ular orasida nominal kuchlanish uS - sun'iy ravishda belgilangan ideal holatdagi kuchlanish va ⊿u - tarmoq kuchlanishining nominal kuchlanishdan og'ishi. Hajmidan qat'i nazar, nominal kuchlanishdan og'ish sun'iy ravishda ishlab chiqarilgan nazorat kuchlanishi uC va tarmoq kuchlanish uin tomonidan qo'shilishi mumkin ekan. Agar sun'iy boshqaruv kuchlanishi uC -⊿u ga teng bo'lsa, ⊿u o'zgarganda, -⊿u ham shunga mos ravishda o'zgaradi va kirish kuchlanishi uin va boshqaruv kuchlanishi uC nominal kuchlanish uS ga teng bo'ladi. Shahar elektr tarmog'ida bir fazali nominal kuchlanishning samarali qiymati 220 V ni tashkil qiladi.
Kirish kuchlanishidan kelib chiqadigan o'zgarish uchun birinchi navbatda kirish voltaji namuna olinadi va nisbat koeffitsienti 1/A,
uin/A=(US plus ⊿u1)/A=uS/A plus ⊿u1/A
Tarmoq kuchlanishi bilan bir xil chastota va fazaga ega bo'lgan mos yozuvlar kuchlanishini sun'iy ravishda yarating, samarali qiymat AQSh / A va to'lqin shakli yaxshi. Kirish kuchlanishi uin va urning namuna olish qiymati o'rtasidagi farq ⊿u1/A, ya'ni uin—ur=⊿u1/A, so'ngra kuchlanish farqi va quvvat vaqtlar bo'yicha kuchayadi. =A boʻlsin, keyin kuchaytirilgan qiymat ⊿u1 boʻlsin, soʻngra ulash transformatori orqali teskari yoʻnalishda ⊿u1 ni zanjirga qoʻying. Bu vaqtda chiqish kuchlanishi nominal kuchlanishga teng, ya'ni uout=uS=Aur= ur. Ayni paytda, kuchaytirish omili bo'lganligi sababli, uout ning ishlashi faqat ur bilan bog'liq. ur - sun'iy ravishda yaratilgan haqiqiy kuchlanish, uni analog yoki raqamli sxemalar orqali olish mumkin va yaxshi ishlash ko'rsatkichlariga ega. Ur ning barqarorligi chiqish kuchlanishining barqarorligini ham aniqlaydi.
Yuqoridagi tahlildan ko'rinib turibdiki, lahzali taqqoslash o'zgaruvchan tok kuchlanishini barqarorlashtirish usulining mohiyati quyidagilardan iborat: to'lqin shaklining etishmasligini aniqlash uchun kirish voltaji va mos yozuvlar kuchlanishini lahzali taqqoslash uchun ishlatish va kirish kuchlanishini yaxshilash va tuzatish. barqarorlikka erishish uchun kuchlanishning superpozitsiyasini nazorat qilish orqali to'lqin shakli. chiqish kuchlanishining maqsadi. Chiqish kuchlanishining quvvat sifati ur bilan belgilanadi, yaxshi to'lqin shakli va barqaror amplituda; kirish kuchlanishi faqat quvvat manbaining ichki ishlashi va barqaror kuchlanish chiqishi uchun energiya beradi va past quvvatli nazorat kuchlanishidan foydalangan holda yuqori quvvatga ega barqaror chiqish kuchlanishi olinadi. Shu tarzda, chiqish energiyasi tarmoq tomonidan ta'minlanadi va nazorat kuchlanishi faqat tarmoqning nominal kuchlanishdan chetga chiqadigan o'zgaruvchan qismini tuzatish uchun ishlatiladi.
Xuddi shunday, kirish voltaji doimiy bo'lganda va chiqish kuchlanishi yukning o'zgarishi tufayli o'zgarganda, chiqish kuchlanishi namuna olinadi va uC2 nazorat kuchlanishi chiqish voltajining barqarorligini saqlab turish uchun uC2 nazorat kuchlanishini o'zgartirish uchun shunga o'xshash tarzda o'rnatiladi. kirish kuchlanishiga ta'sir qiladi.
Sxemani amalga oshirishda tejamkorlikni hisobga olish uchun sxemani soddalashtirish uchun uC1 boshqaruv kuchlanishini olish va uC2 boshqaruv kuchlanishini olish 3-rasmda ko'rsatilgan funktsional blok diagrammani olish uchun ma'lum bir sxemada birlashtiriladi. .
Kirish kuchlanishi va mos yozuvlar kuchlanishining taqqoslash qiymati va chiqish voltajining taqqoslash qiymati va mos yozuvlar kuchlanishi qo'shimcha tomonidan qo'shiladi, so'ngra kuchlanish va quvvat kuchaytirgich pallasida kuchaytiriladi va uC nazorat kuchlanishi ulanish orqali olinadi. kirish kuchlanishi va chiqish kuchlanishi o'rtasida joylashgan transformator. Tekshirish kuchlanishi uC asosan to'lqin shaklini ta'mirlash, quvvat manbai kuchlanishini sozlash va ayni paytda kirish quvvat manbai va yukni izolyatsiya qilish rolini o'ynash uchun ishlatiladi.
3. An'anaviy tartibga solinadigan quvvat manbalari bilan taqqoslash
An'anaviy printsip bo'yicha tartibga solinadigan elektr ta'minoti bilan solishtirganda, yuqoridagi printsip bo'yicha tartibga solinadigan elektr ta'minoti quyidagi xususiyatlarga ega:
(1) Tez javob. Yuqori tezlikdagi chiziqli elektron qurilmalardan foydalanish, bir lahzada namuna olish va bir lahzada bajarish tufayli nazorat javob tezligi juda tez va sozlash millisekundlarda bajarilishi mumkin, shuning uchun chiqish kuchlanishi nominal kuchlanish yaqiniga tezda qaytishi mumkin. . Shuning uchun u yuqori chastotali shovqin va shovqinni bostirish funktsiyasiga ega va oddiy tartibga solinadigan quvvat manbalari uchun imkonsiz bo'lgan millisekundlik darajadagi shovqinlarni tozalash ta'siriga ega.
(2) Kirish kuchlanishining keng qo'llanilishi. Kirish kuchlanishi 30% ~ 50% yoki undan ko'proq o'zgarishi mumkin va u nosimmetrik tarzda sozlanishi mumkin. Diapazon qanchalik keng bo'lsa, ko'proq ta'mirlash energiyasini ta'minlash kerak. Tekshirish kuchlanishining qiymati asosan talab bilan belgilanadi. Iqtisodiy va amaliy nuqtai nazardan, (8 ~ 10) foizni olish tavsiya etiladi.
(3) kuchlanishni tartibga solishning yuqori aniqligi. Yo'naltiruvchi kuchlanishni yaratish usuliga qarab, kuchlanishni barqarorlashtirish effekti 1 foizga, 0.1 foizga, 0.01 foizga yetishi mumkin. Turli xil aniqlikdagi kuchlanish regulyatorlari turli talablarga ega bo'lgan holatlar uchun javob beradi. 1 foiz kuchlanishni barqarorlashtirishning umumiy talablari uchun ishlatiladi; 0.1 foizi laboratoriyalar yoki muhim sanoat uskunalari uchun ishlatiladi; 0,01 foiz asbobni tekshirish uchun ishlatilishi mumkin.
(4) Yashil quvvat manbai xususiyatlariga ega. Bu usul birinchi navbatda tarmoq kuchlanishining to'lqin shaklini yaxshi sinus to'lqiniga to'g'rilaydi va keyin yukni quvvat bilan ta'minlaydi. Ta'mirlash energiyasining miqdori ehtiyojga bog'liq. Ushbu usulning mohiyati panjara to'lqin shaklini to'g'rilashdan iborat bo'lganligi sababli, tuzatilgan to'lqin shaklining buzilishi odatda 1 foizdan kamroq 0.5 foizni tashkil etadi, shuning uchun bu kuchlanish stabilizatsiyasi usuli yashil rangga ega.
(5) Muayyan atrof-muhitni muhofaza qilish xususiyatlariga ega. Agar kirish kuchlanishi o'zgarmasa, chiqish kuchlanishi yukning turli tabiati tufayli o'zgaradi va chiqish kuchlanishini doimiy ushlab turish uchun nazorat kuchlanishining mos keladigan o'zgarishi ma'lum bir harmonik diapazonda ishlatiladi. Tekshirish kuchlanishi izolyatsiya ta'siriga ega va kirish voltajiga ta'sir qilmagani uchun, bu kuchlanishni barqarorlashtirish usuli ma'lum darajada ekologik jihatdan qulaydir.
(6) Yuqori ish samaradorligi. Ushbu quvvat manbaining ishlash printsipi shundaki, past quvvat yuqori quvvatni nazorat qiladi va u yuqori samaradorlikka ega. Chiqish kuchlanishining quvvati asosan tarmoqdan olinadi va nazorat kuchlanishi odatda tarmoq kuchlanishi nominal kuchlanishdan chetga chiqadigan qismdir, shuning uchun u faqat nazorat quvvat manbaini ishlab chiqarish quvvatini iste'mol qilishi kerak, shuning uchun samaradorlik nihoyatda yuqori.
Misol sifatida 300 VA chiqish quvvat manbaini oling: agar tarmoq kuchlanishi ortiqcha 10 foizga o'zgarsa, siz faqat ortiqcha 10 foiz quvvat o'zgarishini nazorat qilishingiz kerak. Samaradorlik 300/(300 plyus 100)=75 foizni tashkil qiladi. Boshqaruv quvvatini ta'minlash usulining samaradorligi qanchalik yuqori bo'lsa, butun mashinaning ish samaradorligi shunchalik yuqori bo'ladi.
Misol tariqasida inverter usulini olaylik: AC/DC, DC/AC konvertatsiyasi va quvvat kuchaytirgich qurilmasining samaradorligini cheklash hisobiga 0.01 foiz yuqori barqaror quvvat manbai qilish uchun, umumiy samaradorlik boshqa yo'qotishlarsiz 30 foizdan past. Bir xil quvvatdagi tartibga solinadigan quvvat manbai qilish uchun lahzali taqqoslash usulidan foydalanganda, faqat 10 foizli tebranishlarni tuzatish uchun nazorat quvvat manbai quvvatini qilish kerak. Tekshirish quvvat manbai inverter usuli yordamida ishlab chiqarilgan bo'lsa ham, iste'mol qilinadigan quvvat faqat inverter usuliga teng. 1/10. Shubhasiz, yuqori barqarorlik bilan tartibga solinadigan elektr ta'minotini amalga oshirayotganda, lahzali taqqoslash usulidan foydalanish samaradorligi inverter usuli yordamida tartibga solinadigan quvvat manbaiga qaraganda ancha yuqori.
(7) Katta indüktans va katta sig'im, kichik o'lchamli, engil, yaxshi chiqish to'lqin shakli kabi past chastotali filtr qurilmalarini ishlatmang va umumiy to'lqin shakli buzilishi 1 foiz ~0,5 foizni tashkil qiladi.
(8) Ushbu kuchlanish regulyatori boshqa kuchlanish regulyatorlari bilan kaskadlanishi mumkin va barqarorlik aniqligi diapazoni qanchalik tor bo'lsa, energiya sarfi shunchalik kichik bo'ladi. Misol uchun, bosqichdan oldingi regulyatorning barqarorligi aniqligi 2 foizni tashkil qilganda, agar 5000 VA quvvat chiqarish zarur bo'lsa, u faqat 100 VA nazorat quvvat manbai ishlab chiqarishi kerak va barqarorlik 0,1 foizdan ko'proqqa etadi.
(9) Tez himoya qilish sxemasidan foydalanish mumkin. Yukning oxirida qisqa tutashuvdagi lahzali nosozlik yuzaga kelganda, boshqaruv quvvat manbai darhol ishdan chiqadi. Bu vaqtda ulash transformatori qisqa tutashuv oqimining o'sishini cheklash funktsiyasiga ega bo'lgan reaktorga (birlashtiruvchi transformator boshqaruv quvvat manbaini kirituvchi transformator) tengdir. Nosozlik bartaraf etilgandan so'ng, boshqaruv quvvat manbai o'z-o'zidan ishlashni davom ettiradi.
4. effektlarni qo‘llash
Dastlab, ushbu nazorat usuli yordamida kompensatsion stabillashtirilgan quvvat manbai ishlab chiqilgan. Asosiy g'oya tarmoq kuchlanishini salbiy teskari aloqa bilan, barqarorligi 0,1 foiz, to'lqin shakli buzilishi 1 foiz va quvvati 100VA bilan boshqarishdir. O'sha paytdagi qurilmalarning cheklangan tanlovi tufayli himoya tezligi boshqa muammolarga mos kela olmadi, bunday tartibga solinadigan elektr ta'minotini ommalashtirish va qo'llash mumkin emas edi. Keyinchalik, lahzali taqqoslash va to'lqin shaklini ta'mirlash texnologiyasidan foydalangan holda original dizayn sxemasi, qurilma tanlovi, tezkor himoya kirish davri va boshqalar optimallashtirildi. Bir nechta takomillashtirish va sinovlardan so'ng, elektr energiyasini hisoblagichlarni tekshirish uchun ishlab chiqarilgan 300VA quvvatli AC barqarorlashtirilgan quvvat manbai amaliy funktsiyalarga ega va haqiqiy o'lchov quyidagi ko'rsatkichlarga etadi:
Raqamli voltmetr bilan o'lchanadigan kirish tarmog'idagi kuchlanish plyus 1{1}} foizga o'zgarganda, maksimal chiqish kuchlanishining barqarorligi plyus 0,03 foiz /3 daqiqadan oshmaydi va chiqish to'lqin shaklining buzilishi<0.5%.
Regulyatsiya qilingan quvvat manbai quyidagi xususiyatlarga ega:
(1) Sxemalarning barchasi analog qurilmalardan iborat bo'lib, ularni tanlash oson va arzon;
(2) Elektr ta'minotining ishlash printsipi shundaki, past quvvat yuqori quvvatni nazorat qiladi va yuqori samaradorlikka ega. 300VA quvvat chiqishiga erishish uchun faqat 30 VA nazorat quvvatini yaratish kerak;
(3) Chiqish quvvati trubkasi birlashtirilgan quvurga muhtoj emas. Butun mashinaning chiqish quvvati 300VA bo'lsa, faqat 30VA nazorat quvvati kerak bo'lganda, chiqish uchun faqat bir juft yuqori quvvatli quvurlar ishlatilishi mumkin va havo bilan sovutilgan issiqlik tarqalishi talab qilinmaydi;
(4) Kuchli shovqinga qarshi qobiliyat. Sinov vaqtida uch fazali elektr payvandlash operatsiyasi elektr ta'minotining bir xonasida bir xil elektr ta'minoti liniyasida amalga oshiriladi va chiqish kuchlanishi sakrab chiqmaydi;
(5) Ushbu dizayn bo'yicha yordamchi tomonidan mustaqil ravishda ishlab chiqarilgan tartibga solinadigan quvvat manbai bir xil texnik ko'rsatkichlarga ega, bu dizayn usuli juda mos ekanligini ko'rsatadi.
5. Xulosa:
Bir lahzali taqqoslash usuli - to'lqin shaklini ta'mirlash texnologiyasi Regulyatsiya qilinadigan quvvat manbaini yaratishning asosiy printsipi to'lqin shaklining etishmasligini aniqlash uchun kirish kuchlanishining namuna olish qiymatini mos yozuvlar kuchlanishi bilan solishtirish, so'ngra kirish kuchlanish to'lqin shaklini yaxshilash va tuzatish va barqarorlashtirishdir. nazorat kuchlanishini o'zgartirish orqali amplituda , chiqish kuchlanishining barqarorligi maqsadiga erishish. Uning mohiyati katta quvvatli barqaror kuchlanish chiqishini olish uchun kam quvvatli boshqaruv quvvat manbaidan foydalanishdir. Bu yashil, atrof-muhitni muhofaza qilish, tozalash, yuqori samaradorlik va yuqori samaradorlikni birlashtirgan AC kuchlanishni barqarorlashtirish usuli. Ushbu texnologiyadan foydalangan holda ishlab chiqilgan AC tartibga solinadigan quvvat manbai arzon narxlardagi, yuqori indeksli, arzon narxlardagi va oson nazorat qilish xususiyatlariga ega va ehtiyojlarga ko'ra yuqori quvvatli tartibga solinadigan quvvat manbaiga kengaytirilishi mumkin.
Ushbu kuchlanishni barqarorlashtirish usuli yordamida ilmiy tadqiqotlar, kompyuter xonasi, tibbiy asbob-uskunalar, sanoat avtomatlashtirish uskunalari, aloqa uskunalari, yoritish tizimi, audio-vizual uskunalar va boshqa uskunalar uchun yuqori sifatli AC stabillashtirilgan kuchlanishli elektr ta'minotini ta'minlash mumkin.
