Kaedah menangani masalah dalam reka bentuk bekalan kuasa terkawal DC
1. Pengenalan
Dengan perkembangan pesat teknologi elektronik kuasa, bekalan kuasa DC digunakan secara meluas, dan kualitinya secara langsung mempengaruhi prestasi peralatan elektrik atau sistem kawalan. Pada masa ini, pautan asas pelbagai bekalan kuasa DC di pasaran adalah lebih kurang sama, termasuk bekalan kuasa AC, Transformer AC (kadang-kadang tidak boleh digunakan), litar penerus, litar pengatur voltan penapis, dll. Artikel ini mengambil reka bentuk Bekalan kuasa DC yang dikuasakan oleh bekalan kuasa AC tiga fasa sebagai contoh, dan memperkenalkan penyelesaian kepada beberapa masalah dalam reka bentuk bekalan kuasa DC. Dan dalam aplikasi praktikal, masalah menggunakan pelbagai bekalan kuasa terkawal DC secara bersiri dihuraikan.
.Reka bentuk bekalan kuasa terkawal DC
2.1 Reka bentuk pengubah penerus
Reka bentuk pengubah penerus tiga fasa termasuk: mod sambungan belitan primer dan sekunder, pengiraan voltan sisi sekunder, pengiraan arus sisi primer dan sekunder, pengiraan dan penentuan kapasiti, dan pemilihan daripada bentuk struktur. Antaranya, mod sambungan belitan primer dan sekunder dan penentuan voltan sisi sekunder adalah kandungan analisis utama kami. Artikel ini mengambil reka bentuk tiga bekalan kuasa DC pemacu motor stepper sebagai contoh untuk memperkenalkan secara terperinci. Rajah skematik ditunjukkan dalam Rajah 1.
1. Penentuan voltan sisi sekunder
Voltan sekunder bukan sahaja berkaitan dengan voltan beban (iaitu voltan bekalan kuasa terkawal DC yang akan direka bentuk) dan litar penerus, tetapi juga berkaitan dengan peranti penstabil voltan. Untuk litar penerus jambatan dengan keperluan yang tinggi, gunakan penapis kapasitor untuk menstabilkan voltan dan menstabilkan voltan dengan penstabil voltan. Bagi mereka yang mempunyai keperluan rendah, anda tidak boleh menstabilkan voltan atau menggunakan kapasitor untuk menstabilkan voltan. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, ditambah pemacu voltan rendah 7V digunakan terutamanya untuk mengunci fasa. Arusnya kecil dan voltan rendah. Jenis bekalan kuasa dan frekuensi tinggi, arus besar dan kadar perubahan arus akan menghasilkan voltan lampau yang tinggi, jadi kapasitor elektrolitik harus digunakan untuk menstabilkan voltan dan perintang untuk mengehadkan arus; ditambah 12V digunakan untuk bekalan kuasa komputer dan litar bersepadu, dengan arus kecil dan voltan rendah. Walau bagaimanapun, voltan stabil dan pekali riak kecil diperlukan, jadi kapasitor dan pengawal selia tiga terminal digunakan untuk menstabilkan voltan dalam dua peringkat. Untuk kaedah penstabilan voltan yang berbeza, voltan sekunder mempunyai kaedah penentuan yang berbeza. Secara teori, formula pengiraan bagi tiga voltan adalah sama, iaitu, U2=Ud/2.34 atau UL=Ud/1.35, dan tiga voltan sekunder yang dikira Voltan ialah: 5.2V, 81.5V dan 8.9V, tetapi hasil pengiraan sedemikian tidak sesuai dalam amalan. Oleh itu, beberapa kuantiti mesti ditentukan oleh formula anggaran kejuruteraan. Sebagai contoh, sistem pembetulan tidak boleh balik tiga fasa biasanya menggunakan formula UL=({{20}}.9 ~1.{{30}})·Ud anggaran , jika sisi DC ditapis oleh kapasitor elektrolitik, nilai purata output akan meningkat, yang biasanya dianggarkan oleh formula UL=Ud/2½; jika sisi DC distabilkan oleh kapasitor dan pengatur voltan tiga terminal, untuk mengembangkan kestabilan Julat voltan, Ud secara amnya perlu ditingkatkan sebanyak 3 ~ 6V, dan kemudian dianggarkan dengan formula UL=({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. Tiga voltan sekunder yang ditentukan ialah: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{ {43}}.4V.
2. Pengiraan semasa dan penentuan kapasiti kes primer dan sekunder
Arus sekunder hendaklah ditentukan mengikut saiz arus beban dan litar penerus. Dalam Rajah 1, litar penerus jambatan tiga fasa digunakan, dan nilai berkesan bagi tiga arus sekunder diperoleh dengan menggunakan formula I2=(2/3)½Id: 3.26 A, 6.5A, 1.63A , anda mendapat 3 voltan dan arus sekunder. Mengikut prinsip bahawa kuasa primer dan sekunder pengubah adalah lebih kurang sama, arus primer I1=1.45A boleh diperolehi, kapasiti pengubah ialah S=953VA, dan model pengubah dipilih mengikut 1.5kVA.
3. Penentuan mod sambungan belitan primer dan sekunder
Penggulungan pengubah tiga fasa boleh disambungkan dalam bentuk bintang atau delta mengikut keperluan. Litar pembetulan tiga fasa biasanya digunakan untuk pembetulan kuasa tinggi (iaitu, kuasa beban melebihi 4kW), dan transformer biasanya disambungkan kepada dua jenis: Y/Δ dan Δ/Y. Sambungan Δ/Y boleh menjadikan arus talian kuasa mempunyai dua langkah, yang lebih dekat dengan gelombang sinus, dan pengaruh harmonik adalah kecil, dan litar pembetulan yang boleh dikawal digunakan lebih banyak; sambungan Y/Δ boleh memberikan kuasa AC satu fasa, mengurangkan arus Penggulungan sekunder biasanya digunakan dalam litar penerus diod berkuasa tinggi; untuk pengubah tiga fasa kuasa kecil, ia kadangkala disambungkan kepada jenis Y/Y, walaupun kaedah sambungan ini akan memperkenalkan harmonik kepada grid kuasa. Tetapi lagipun, kuasanya kecil dan kesannya kecil. Ringkasnya, apabila memilih, kita bukan sahaja harus mempertimbangkan kesan pada grid kuasa, tetapi juga meminimumkan arus penggulungan dan mengurangkan tahap penebat penggulungan. Dalam Rajah 1, arus 7V dan 12V agak kecil, voltannya rendah, dan kaedah sambungan bintang dipilih; arus 110V adalah besar, dan voltan tidak terlalu tinggi, dan kaedah sambungan berbentuk Δ dipilih, yang boleh mengurangkan arus dalam belitan, mengurangkan diameter wayar belitan, dan memanjangkan panjang belitan. hayat perkhidmatan; walaupun voltan talian belitan primer adalah tinggi (380V), kapasiti pengubah hanya 2kW, dan arus primer ialah 1.45A, jadi kaedah sambungan bintang boleh mengurangkan voltan belitan dan penebat belitan.
2.2 Reka bentuk litar penerus
Litar penerus tiga fasa biasanya mempunyai litar penerus separuh gelombang tiga fasa dan litar penerus jambatan tiga fasa. Oleh kerana voltan purata keluaran litar penerus jambatan tiga fasa adalah tinggi, riak voltan adalah kecil, dan faktor kualiti adalah tinggi, litar penerus jambatan sering digunakan. Pilihan jenis diod pada lengan jambatan ditentukan terutamanya oleh voltan undian dan arus undiannya, dan arus dan voltan undian ditentukan oleh arus beban dan voltan purata. Formula pengiraan ialah: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1.57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, model penerus boleh ditentukan dengan menyemak manual diod dengan ID (AV) dan UDn.
2.3 Reka bentuk litar penapisan dan penstabilan voltan
1. Litar penapis dan pemilihan peranti
Litar penapis penerus biasanya mempunyai litar penapis seperti kapasitor, induktor, dan RC. Penapisan induktif direalisasikan dengan menggunakan induktansi untuk menjana daya gerak elektrik balas kepada arus berdenyut dan menghalang perubahan semasa. Lebih besar induktansi, lebih baik kesan penapisan. Ia biasanya digunakan dalam medan di mana arus beban besar dan keperluan penapisan tidak tinggi. Litar penapis RC ialah litar penapis yang digunakan dengan menyambung perintang dan kapasitor. Oleh kerana perintang akan mengurangkan sebahagian daripada voltan DC, voltan keluaran DC akan berkurangan, jadi ia hanya sesuai untuk litar arus kecil. Penapisan kapasitor adalah menggunakan kesan pengecasan dan nyahcas kapasitor untuk menjadikan voltan keluaran diperbetulkan stabil, dan amplitud voltan meningkat, kesan penapisan adalah baik, dan ia sesuai untuk pelbagai litar pembetulan. Pemilihan kapasitor penapis adalah terutamanya penentuan jenis, kapasiti dan nilai voltan tahan. Kapasitor penapis penerus yang biasa digunakan termasuk kapasitor elektrolitik aluminium, elektrolitik tantalum, poliester dan monolitik. Kapasitor elektrolitik aluminium mempunyai arus bocor yang besar, voltan tahan rendah dan suhu operasi (sehingga ditambah 70 darjah), tetapi kapasiti besar; Kapasitor elektrolitik tantalum mempunyai arus bocor yang kecil, voltan tahan lebih tinggi dan suhu operasi daripada kapasitor elektrolitik aluminium, dan biasanya digunakan untuk tempat keperluan yang lebih tinggi; kapasitor poliester mempunyai rintangan penebat yang besar, kehilangan rendah, suhu operasi rendah (sehingga ditambah 55 darjah ), kapasiti kecil, tetapi voltan tahan tinggi; kapasitor monolitik boleh dibuat bersaiz kecil dan voltan tahan tinggi. Prestasi dan prestasi terma agak stabil, tetapi kapasitinya kecil. Secara amnya, apabila arus keluaran yang diperbetulkan adalah besar, kapasitor elektrolitik mesti digunakan untuk menapis dan menstabilkan voltan; jika arus keluaran kecil, kapasitor biasa atau kapasitor elektrolitik boleh digunakan untuk penapisan. Jika voltan keluaran DC mempunyai keperluan pekali riak atau untuk mengelakkan hingar frekuensi tinggi, gunakan kapasitor elektrolitik Adalah lebih baik digunakan secara selari dengan kapasitor bukan kutub berkapasiti kecil: kapasitor berkapasiti kecil boleh menapis harmonik tertib tinggi dalam DC berdenyut, dan kapasitor elektrolitik boleh menapis komponen frekuensi rendah bernilai besar, dan julat penstabilan voltan adalah luas dan kesannya adalah baik. Litar pembetulan dan penapisan tidak memerlukan terlalu banyak kapasiti dan menahan voltan kapasitor. Secara amnya, kapasiti kapasitor dianggarkan mengikut arus keluaran. Jika arus keluaran besar, kapasiti akan menjadi besar; jika arus kecil, kapasiti akan menjadi kecil. Walau bagaimanapun, jika kapasiti terlalu besar, nilai voltan keluaran akan berkurangan, dan jika terlalu kecil, riak voltan akan menjadi besar dan tidak stabil. Rujuk Jadual 1 untuk menentukan kapasiti. Nilai voltan tahan biasanya 1.5 hingga 2 kali voltan kerja litar yang disambungkan.
2. Litar pengatur voltan dan pemilihan peranti
Terdapat dua jenis litar penstabil voltan: litar penstabilan voltan komponen diskret dan litar penstabilan voltan bersepadu, antaranya litar penstabilan voltan bersepadu digunakan terutamanya untuk membetulkan litar dengan voltan rendah dan arus kecil. . Apabila memilih, anda mesti terlebih dahulu menentukan siri, sama ada ia adalah bekalan kuasa positif atau bekalan kuasa negatif, sama ada ia boleh laras atau tetap, dan kemudian pilih model tertentu mengikut voltan terkadar dan arus undiannya; pada masa yang sama, apabila penstabil voltan disambungkan ke litar penerus, beberapa komponen Pelindung, seperti menyambungkan diod pada terminal I/O untuk mengelakkan litar pintas pada terminal input, menyambungkan kapasitor kecil antara terminal input dan tanah, boleh mengehadkan amplitud voltan input, dsb.
Reka bentuk bekalan kuasa DC agak mudah dalam teori, tetapi analisis lanjut, penyelidikan, amalan dan ringkasan diperlukan dalam reka bentuk kejuruteraan khusus.
