Développement d'une alimentation stabilisée en courant alternatif à l'aide d'une méthode de comparaison instantanée
Les instruments et équipements électroniques de précision sont largement utilisés dans les ménages, la production industrielle, la bureautique, la recherche expérimentale, l'ingénierie des communications, les soins médicaux et d'autres domaines, et sont généralement alimentés par des réseaux électriques urbains. La tension nominale du réseau électrique urbain est de 220 V monophasé, qui est une tension idéale artificiellement stipulée. Étant donné que la tension à la tête de la ligne d'alimentation du transformateur est de (220 plus 10 %) V et que la tension à l'extrémité est de (220-10 %) V, l'équipement électrique doit avoir une certaine capacité à résister aux fluctuations de tension du réseau. Bien que la plupart des équipements électriques aient la capacité de résister aux fluctuations de la tension d'alimentation, selon les statistiques, les fluctuations de la tension d'alimentation sont l'une des causes des pannes des équipements électriques. Par conséquent, ces équipements électriques doivent utiliser des alimentations régulées pour assurer leur fonctionnement normal.
L'alimentation stabilisée est un dispositif qui stabilise la tension du réseau. Il est utilisé dans mon pays depuis de nombreuses années, tels que : le type de contact glissant du servomoteur entraînant le transformateur de régulation de tension, le type de réacteur variable et l'alimentation stabilisée en tension automatique à saturation magnétique.
En principe, l'alimentation régulée mentionnée ci-dessus échantillonne la tension du réseau, les compare et les ajuste à l'aide d'un servomoteur ou d'un interrupteur sans contact pour stabiliser la sortie de la tension alternative. Ce type d'alimentation régulée a généralement un effet de régulation de tension médiocre et la précision est de 1 % ~0,5 %.
L'alimentation régulée AC actuelle présente principalement les problèmes suivants :
(1) L'utilisation de réacteurs non linéaires apporte souvent des harmoniques, ce qui n'améliore pas la qualité de la forme d'onde de la tension du réseau, et certains ont une distorsion de forme d'onde supplémentaire qui provoque une pollution harmonique sur le réseau.
(2) Le temps d'échantillonnage et le temps d'action de l'actionneur sont trop longs.
Ces deux liens ont un grand impact sur les performances du stabilisateur de tension. La méthode d'échantillonnage adopte généralement un échantillonnage en valeur efficace ou en valeur moyenne, qui prend au moins plusieurs cycles; tandis que le servomoteur met généralement plusieurs secondes à plusieurs dizaines de secondes pour effectuer des actions de réglage, ce qui est trop long et préjudiciable à Il n'y a pas d'amélioration de la forme d'onde de la tension. Ces méthodes de stabilisation de tension n'ont pas le temps de réagir et de mettre en œuvre les perturbations à évolution rapide de la tension du réseau, telles que les surtensions, les creux, les perturbations d'impulsion et les perturbations à haute fréquence, qui font que les perturbations traversent le dispositif de stabilisation de tension et atteignent le réseau électrique. l'équipement, qui ne peut pas affecter l'équipement électrique. Si l'effet de protection n'est pas atteint, cela peut également entraîner un dysfonctionnement de l'équipement électrique ou même être endommagé.
On peut voir que lorsque la tension du réseau change et interfère, la tension de sortie de l'alimentation régulée peut rapidement revenir au voisinage de la valeur nominale, et la tension alternative sinusoïdale avec une bonne forme d'onde et une amplitude stable sera fournie à l'équipement électrique , ce qui assurera son fonctionnement sûr et normal. Il y a de grands avantages.
2. Comparaison instantanée des méthodes de régulation de tension AC
Ce qui suit présente une nouvelle méthode de stabilisation de tension alternative qui peut améliorer la pénurie de l'alimentation de stabilisation de tension alternative mentionnée ci-dessus, c'est-à-dire en utilisant la technologie de réparation de forme d'onde de méthode de comparaison instantanée pour créer une alimentation de stabilisation de tension alternative.
Tension du réseau uin=tension nominale uS plus ⊿u
Tension de réseau uin plus tension de commande uC=tension de sortie uout
Parmi eux, la tension nominale uS est la tension dans l'état idéal spécifié artificiellement, et ⊿u est l'écart de la tension du réseau par rapport à la tension nominale. Indépendamment de la taille, tant que l'écart par rapport à la tension nominale peut être superposé par la tension de commande artificiellement uC et la tension de réseau uin. Si la tension de commande artificielle uC est égale à -⊿u, lorsque ⊿u change, -⊿u change également en conséquence, et la tension d'entrée uin et la tension de commande uC sont superposées pour être égales à la tension nominale uS. Dans le réseau électrique urbain, la valeur efficace de la tension nominale monophasée est de 220V.
Pour le changement causé par la tension d'entrée, la tension d'entrée est d'abord échantillonnée et le coefficient de rapport est de 1/A,
uin/A=(uS plus ⊿u1)/A=uS/A plus ⊿u1/A
Créez artificiellement une tension de référence ur, qui a la même fréquence et la même phase que la tension du réseau, la valeur efficace est US/A et la forme d'onde est bonne. La différence entre la valeur d'échantillonnage de la tension d'entrée uin et ur est ⊿u1/A, c'est-à-dire uin—ur=⊿u1/A, puis la différence de tension et la puissance sont amplifiées par des temps. Soit =A, alors la valeur amplifiée est ⊿u1, puis superpose ⊿u1 dans le circuit en sens inverse via le transformateur de couplage. À ce moment, la tension de sortie est égale à la tension nominale, c'est-à-dire uout=uS=Aur= ur. À l'heure actuelle, étant donné qu'il s'agit d'un facteur d'amplification, la performance de uout n'est liée qu'à ur. ur est une tension réelle générée artificiellement, qui peut être obtenue par des circuits analogiques ou numériques, et présente de bons indicateurs de performance. La stabilité de ur détermine également la stabilité de la tension de sortie.
Il ressort de l'analyse ci-dessus que l'essence de la méthode de stabilisation de la tension alternative de comparaison instantanée est la suivante : utiliser la tension d'entrée et la tension de référence pour une comparaison instantanée afin de déterminer le défaut de la forme d'onde, et d'améliorer et de réparer la tension d'entrée forme d'onde en contrôlant la superposition de la tension, de manière à atteindre la stabilité. objectif de tension de sortie. La qualité de puissance de la tension de sortie est déterminée par ur, avec une bonne forme d'onde et une amplitude stable ; tandis que la tension d'entrée fournit uniquement de l'énergie pour le fonctionnement interne de l'alimentation et une sortie de tension stable, et une tension de sortie stable avec une puissance élevée est obtenue en utilisant une tension de commande de faible puissance. De cette manière, l'énergie de sortie est fournie par le réseau et la tension de commande n'est utilisée que pour réparer la partie fluctuante du réseau qui s'écarte de la tension nominale.
De même, lorsque la tension d'entrée est constante et que la tension de sortie change en raison de changements dans la charge, la tension de sortie est échantillonnée et la tension de commande uC2 est ajustée de la même manière pour modifier la tension de commande uC2 afin de maintenir la stabilité de la tension de sortie sans affectant la tension d'entrée.
Pour des considérations d'économie dans la mise en œuvre du schéma, afin de simplifier le circuit, l'acquisition de la tension de commande uC1 et l'acquisition de la tension de commande uC2 sont combinées dans un circuit spécifique pour obtenir le schéma fonctionnel illustré à la figure 3 .
La valeur de comparaison de la tension d'entrée et de la tension de référence et la valeur de comparaison de la tension de sortie et de la tension de référence sont ajoutées par l'additionneur, puis amplifiées par le circuit amplificateur de tension et de puissance, et la tension de commande uC est obtenue par le couplage transformateur, qui est superposé entre la tension d'entrée et la tension de sortie. La tension de commande uC est principalement utilisée pour réparer la forme d'onde, ajuster la tension d'alimentation et jouer en même temps le rôle d'isoler l'alimentation d'entrée et la charge.
3. Comparaison avec les alimentations régulées conventionnelles
Par rapport à l'alimentation régulée réalisée par le principe conventionnel, l'alimentation régulée réalisée par le principe ci-dessus présente les caractéristiques suivantes :
(1) Réponse rapide. En raison de l'utilisation de dispositifs électroniques linéaires à grande vitesse, d'un échantillonnage instantané et d'une exécution instantanée, la vitesse de réponse de la commande est extrêmement rapide et le réglage peut être effectué en quelques millisecondes, de sorte que la tension de sortie peut rapidement revenir au voisinage de la tension nominale. . Par conséquent, il a pour fonction de supprimer les interférences et le bruit à haute fréquence, et a pour effet de purifier les interférences de niveau milliseconde, ce qui est impossible pour les alimentations régulées ordinaires.
(2) Large gamme d'applications de tension d'entrée. La tension d'entrée peut varier de 30 % à 50 % ou plus et peut être ajustée de manière symétrique. Plus la plage est large, plus il faut fournir d'énergie de réparation. La valeur de la tension de commande est principalement déterminée par la demande. D'un point de vue économique et pratique, il est conseillé de prendre (8 ~ 10) pour cent .
(3) Haute précision de régulation de tension. Selon la méthode de génération de la tension de référence, l'effet de stabilisation de la tension peut atteindre 1 % , 0.1 % , 0.01 % . Les régulateurs de tension avec différentes précisions conviennent aux occasions avec des exigences différentes. 1 % est utilisé pour les exigences générales de stabilisation de la tension ; 0.1 % est utilisé pour les laboratoires ou les équipements industriels importants ; 0,01 % peut être utilisé pour la vérification des instruments.
(4) Il a les caractéristiques de l'alimentation verte. Cette méthode corrige d'abord la forme d'onde de la tension du réseau en une bonne onde sinusoïdale, puis alimente la charge. La quantité d'énergie de réparation dépend du besoin. Étant donné que l'essence de cette méthode est de corriger la forme d'onde de la grille, la distorsion de la forme d'onde corrigée est généralement inférieure à 1 % à 0,5 %, donc cette méthode de stabilisation de la tension est verte.
(5) Il possède certaines propriétés de protection de l'environnement. Si la tension d'entrée ne change pas, la tension de sortie change en raison de la nature différente de la charge, et le changement correspondant de la tension de commande est utilisé dans une certaine plage harmonique pour maintenir la tension de sortie constante. Étant donné que la tension de commande a un effet d'isolation et n'affecte pas la tension d'entrée, cette méthode de stabilisation de tension est dans une certaine mesure respectueuse de l'environnement.
(6) Efficacité de travail élevée. Le principe de fonctionnement de cette alimentation est qu'une faible puissance contrôle une puissance élevée et qu'elle a un rendement élevé. La capacité de la tension de sortie est principalement tirée du réseau, et la tension de commande est généralement la partie où la tension du réseau s'écarte de la tension nominale, de sorte qu'elle n'a besoin que de consommer la puissance de fabrication de l'alimentation de commande, de sorte que l'efficacité est Très haut.
Prenons l'exemple de l'alimentation de sortie de 300 VA : si la tension du réseau fluctue de plus de 10 %, vous n'avez qu'à contrôler la fluctuation de puissance de plus de 10 %. L'efficacité est de 300/(300 plus 100)=75 pour cent . Et plus l'efficacité du procédé de fabrication de l'alimentation de commande est élevée, plus l'efficacité de fonctionnement de l'ensemble de la machine est élevée.
Prenons l'exemple de la méthode de l'onduleur : pour créer une alimentation à haute stabilité de 00,01 %, en raison de la conversion AC/DC, DC/AC et de la limitation de l'efficacité de l'amplificateur de puissance, l'ensemble l'efficacité est inférieure à 30 % sans autres pertes. Lors de l'utilisation de la méthode de comparaison instantanée pour créer une alimentation régulée de la même puissance, il suffit de rendre la puissance de l'alimentation de commande pour réparer les fluctuations de 10 %. Même si l'alimentation de commande est fabriquée selon la méthode de l'onduleur, la puissance consommée n'est équivalente qu'à celle de la méthode de l'onduleur. 1/10. Évidemment, lors de la fabrication d'une alimentation régulée à haute stabilité, l'efficacité de l'utilisation de la méthode de comparaison instantanée est bien supérieure à celle de l'alimentation régulée utilisant la méthode de l'onduleur.
(7) N'utilisez pas de dispositifs de filtrage basse fréquence tels qu'une grande inductance et une grande capacité, une petite taille, un poids léger, une bonne forme d'onde de sortie et la distorsion générale de la forme d'onde est de 1 % ~0.5 %.
(8) Ce régulateur de tension peut être monté en cascade avec d'autres régulateurs de tension, et plus la plage de précision de stabilité est étroite, plus la consommation d'énergie sera faible. Par exemple, lorsque la précision de stabilité du régulateur de pré-étage est de 2 %, s'il est nécessaire de produire 5000 VA de puissance, il suffit de fabriquer une alimentation de contrôle de 100 VA, et la stabilité peut atteindre plus de 0,1 %.
(9) Un circuit de protection rapide peut être utilisé. Lorsque le défaut de court-circuit instantané se produit côté charge, l'alimentation de commande cesse de fonctionner immédiatement. A ce moment, le transformateur de couplage équivaut à une réactance (le transformateur de couplage est un transformateur qui introduit l'alimentation de commande), qui a pour fonction de limiter la croissance du courant de court-circuit. Une fois le défaut éliminé, l'alimentation de contrôle reprendra le travail d'elle-même.
4. appliquer des effets
Initialement, une alimentation stabilisée compensatrice a été développée en utilisant cette méthode de contrôle. L'idée principale est de contrôler la tension du réseau avec une rétroaction négative, avec une stabilité de 0,1 %, une distorsion de la forme d'onde de 1 % et une puissance de 100 VA. En raison de la sélection limitée d'appareils à cette époque, la vitesse de protection ne pouvait pas suivre d'autres problèmes, ce type d'alimentation régulée n'a pas pu être popularisé et appliqué. Ensuite, le schéma de conception d'origine, la sélection des appareils, le circuit d'entrée de protection rapide, etc. ont été optimisés en utilisant la technologie de comparaison instantanée et de réparation de forme d'onde. Après plusieurs améliorations et tests, l'alimentation stabilisée CA de puissance de sortie 300VA conçue pour la vérification des compteurs d'énergie électrique a des fonctions pratiques, et la mesure réelle atteint les indicateurs suivants :
Lorsque la tension du réseau d'entrée change de plus 10 %, mesurée avec un voltmètre numérique, la stabilité maximale de la tension de sortie ne dépasse pas plus 0,03 % /3 minutes et la distorsion de la forme d'onde de sortie est<0.5%.
L'alimentation régulée a les caractéristiques suivantes :
(1) Les circuits sont tous composés de dispositifs analogiques, faciles à sélectionner et bon marché ;
(2) Le principe de fonctionnement de l'alimentation électrique est qu'une faible puissance contrôle une puissance élevée et a un rendement élevé. Seulement besoin de faire une puissance de contrôle de 30 VA pour atteindre une puissance de sortie de 300 VA ;
(3) Le tube de puissance de sortie n'a pas besoin d'un tube combiné. Lorsque la puissance de sortie de l'ensemble de la machine est de 300 VA, puisque seule une puissance de contrôle de 30 VA est nécessaire, seule une paire de tubes haute puissance peut être utilisée pour la sortie, et aucune dissipation thermique refroidie par air n'est requise ;
(4) Forte capacité anti-interférence. Pendant le test, l'opération de soudage électrique triphasé est effectuée sur la même ligne d'alimentation dans la même pièce de l'alimentation, et la tension de sortie ne saute pas ;
(5) L'alimentation régulée produite indépendamment par l'assistant selon cette conception a les mêmes indicateurs techniques, ce qui montre que la méthode de conception est très cohérente.
5. en conclusion :
Méthode de comparaison instantanée - technologie de réparation de forme d'onde Le principe de base de la fabrication d'une alimentation régulée est de comparer la valeur d'échantillonnage de la tension d'entrée avec la tension de référence pour déterminer le défaut de la forme d'onde, puis d'améliorer et de réparer la forme d'onde de la tension d'entrée et de la stabiliser. l'amplitude en modifiant la tension de commande, pour atteindre l'objectif de stabilité de la tension de sortie. Son essence est d'utiliser une alimentation de contrôle de faible puissance pour obtenir une sortie de tension stable de grande capacité. Il s'agit d'une méthode de stabilisation de la tension alternative qui intègre l'écologie, la protection de l'environnement, la purification, le rendement élevé et le rendement élevé. L'alimentation régulée en courant alternatif développée à l'aide de cette technologie présente les caractéristiques d'un faible coût, d'un indice élevé, d'un faible coût et d'un contrôle facile, et peut également être étendue à une alimentation régulée à haute puissance en fonction des besoins.
L'utilisation de cette méthode de stabilisation de tension peut fournir une alimentation en tension stabilisée CA de haute qualité pour la recherche scientifique, la salle informatique, l'équipement médical, l'équipement d'automatisation industrielle, l'équipement de communication, le système d'éclairage, l'équipement audiovisuel et d'autres équipements.
