تطوير التيار الكهربائي المستقر للتيار المتردد باستخدام طريقة المقارنة اللحظية
تستخدم الأدوات والمعدات الإلكترونية الدقيقة على نطاق واسع في المنازل ، والإنتاج الصناعي ، والتشغيل الآلي للمكاتب ، والبحوث التجريبية ، وهندسة الاتصالات ، والرعاية الطبية وغيرها من المجالات ، ويتم تشغيلها بشكل عام بواسطة شبكات الطاقة الحضرية. الجهد المقدر لشبكة الطاقة الحضرية هو 220 فولت أحادي الطور ، وهو جهد مثالي منصوص عليه بشكل مصطنع. نظرًا لأن الجهد عند الطرف العلوي لخط إمداد الطاقة من المحول هو (220 زائد 10 بالمائة) فولت والجهد في النهاية هو (220-10 بالمائة) فولت ، يلزم أن تتمتع المعدات الكهربائية بقدرة معينة على مقاومة تقلبات جهد الشبكة. على الرغم من أن معظم المعدات الكهربائية لديها القدرة على مقاومة تقلبات جهد إمداد الطاقة ، وفقًا للإحصاءات ، فإن تقلبات جهد إمداد الطاقة هي أحد أسباب أعطال المعدات الكهربائية. لذلك ، تحتاج هذه المعدات الكهربائية إلى استخدام مصادر طاقة منظمة لضمان عملها الطبيعي.
مصدر الطاقة المستقر هو جهاز يعمل على استقرار جهد الشبكة. لقد تم استخدامه في بلدي لسنوات عديدة ، مثل: نوع التلامس المنزلق لمحرك سيرفو الذي يقود محول تنظيم الجهد ، ونوع المفاعل المتغير ، والتشبع المغنطيسي التلقائي للجهد الثابت مزود الطاقة.
من حيث المبدأ ، يقوم مصدر الطاقة المنظم المذكور أعلاه بأخذ عينات من جهد الشبكة ، ومقارنتها ، وضبطها باستخدام محرك مؤازر أو مفتاح غير ملامس لتحقيق الاستقرار في خرج جهد التيار المتردد. هذا النوع من إمدادات الطاقة المنظمة له تأثير ضعيف في تنظيم الجهد ، والدقة هي 1 بالمائة ~ 0. 5 بالمائة.
يعاني مصدر الطاقة الحالي الذي ينظم التيار المتردد بشكل أساسي من المشكلات التالية:
(1) غالبًا ما يجلب استخدام المفاعلات غير الخطية التوافقيات ، والتي لا تعمل على تحسين جودة شكل موجة جهد الشبكة ، وبعضها يحتوي على تشويه إضافي في شكل الموجة يسبب تلوثًا توافقيًا للشبكة.
(2) وقت أخذ العينات ووقت عمل المشغل طويل جدًا.
هذان الرابطان لهما تأثير كبير على أداء مثبت الجهد. تعتمد طريقة أخذ العينات عمومًا القيمة الفعالة أو متوسط القيمة لأخذ العينات ، والتي تستغرق على الأقل عدة دورات ؛ بينما يستغرق محرك المؤازرة عمومًا من عدة ثوانٍ إلى عشرات الثواني لأداء إجراءات الضبط ، وهي طويلة جدًا ومضرة لا يوجد تحسن في شكل موجة الجهد. لا تملك طرق تثبيت الجهد هذه وقتًا للاستجابة وتنفيذ الاضطرابات سريعة التغير في جهد الشبكة ، مثل الاندفاعات ، والترهل ، واضطرابات النبض ، واضطرابات التردد العالي ، والتي تسبب اضطرابات في المرور عبر جهاز تثبيت الجهد والوصول إلى التيار الكهربائي المعدات التي لا يمكن أن تؤثر على المعدات الكهربائية. إذا لم يتم تحقيق التأثير الوقائي ، فقد يتسبب أيضًا في تعطل المعدات الكهربائية أو حتى إتلافها.
يمكن ملاحظة أنه عندما يتغير جهد الشبكة ويتداخل ، يمكن أن يعود جهد الخرج لمصدر الطاقة المنظم بسرعة إلى المنطقة المجاورة للقيمة المقدرة ، وسيتم توفير جهد التيار المتردد الجيبي ذو الشكل الموجي الجيد والسعة المستقرة للمعدات الكهربائية ، مما يضمن تشغيلها بشكل آمن وعادي. هناك فوائد عظيمة.
2. مقارنة فورية لطرق تنظيم جهد التيار المتردد
يقدم ما يلي طريقة جديدة لاستقرار جهد التيار المتردد التي يمكن أن تحسن النقص في مصدر طاقة تثبيت جهد التيار المتردد المذكور أعلاه ، أي باستخدام تقنية إصلاح شكل الموجة بطريقة المقارنة اللحظية لإنشاء مصدر طاقة استقرار جهد التيار المتردد.
الجهد المقنن للشبكة=US plus ⊿u
وحدة جهد الشبكة بالإضافة إلى التحكم في جهد الخرج uC=uout
من بينها ، الجهد المقنن uS هو الجهد في الحالة المثالية المحدد بشكل مصطنع ، و ⊿u هو انحراف جهد الشبكة عن الجهد المقنن. بغض النظر عن الحجم ، طالما يمكن تراكب الانحراف عن الجهد المقنن بواسطة جهد التحكم المصطنع uC و جهد الشبكة uin. إذا كان جهد التحكم الاصطناعي uC يساوي -u ، عندما يتغير ⊿u ، يتغير -⊿u أيضًا وفقًا لذلك ، ويتم فرض جهد الإدخال وجهد التحكم uC ليكون مساويًا للجهد المقنن uS. في شبكة الطاقة الحضرية ، تبلغ القيمة الفعالة للجهد المصنف أحادي الطور 220 فولت.
بالنسبة للتغيير الناتج عن جهد الدخل ، يتم أخذ عينات من جهد الدخل أولاً ، ومعامل النسبة هو 1 / A ،
uin / A=(uS plus ⊿u1) / A=uS / A plus ⊿u1 / A
إنشاء جهد مرجعي بشكل مصطنع ، والذي له نفس التردد والمرحلة مثل جهد الشبكة ، والقيمة الفعالة هي US / A ، والشكل الموجي جيد. الفرق بين قيمة أخذ العينات لجهد الإدخال uin و ur هو ⊿u1 / A ، أي uin - ur=⊿u1 / A ، ثم يتم تضخيم فرق الجهد والطاقة بمرتين. دع=A ، فالقيمة المضخمة هي u1 ، ثم ركب ⊿u1 في الدائرة في الاتجاه المعاكس من خلال محول الاقتران. في هذا الوقت ، يكون جهد الخرج مساويًا للجهد المقدر ، أي ،=uS=Aur=ur. في هذا الوقت ، نظرًا لأنه عامل تضخيم ، فإن أداء uout مرتبط فقط بـ ur. ur هو جهد حقيقي يتم توليده بشكل مصطنع ، ويمكن الحصول عليه عن طريق الدوائر التناظرية أو الرقمية ، وله مؤشرات أداء جيدة. يحدد استقرار ur أيضًا استقرار جهد الخرج.
يمكن أن نرى من التحليل أعلاه أن جوهر المقارنة اللحظية لطريقة تثبيت جهد التيار المتردد هو: استخدام جهد الدخل والجهد المرجعي للمقارنة اللحظية لاكتشاف نقص شكل الموجة ، ولتحسين وإصلاح جهد الدخل الموجي عن طريق التحكم في تراكب الجهد ، وذلك لتحقيق الاستقرار. الغرض من الجهد الناتج. يتم تحديد جودة الطاقة لجهد الخرج بواسطة ur ، مع شكل موجة جيد وسعة ثابتة ؛ بينما يوفر جهد الدخل الطاقة للتشغيل الداخلي لمصدر الطاقة وخرج الجهد المستقر ، ويتم الحصول على جهد خرج ثابت مع طاقة عالية باستخدام جهد تحكم منخفض الطاقة. بهذه الطريقة ، يتم توفير طاقة الخرج من خلال الشبكة ، ويتم استخدام جهد التحكم فقط لإصلاح الجزء المتقلب من الشبكة الذي ينحرف عن الجهد المقنن.
وبالمثل ، عندما يكون جهد الدخل ثابتًا ويتغير جهد الخرج بسبب التغيرات في الحمل ، يتم أخذ عينات من جهد الخرج ، ويتم ضبط جهد التحكم uC2 بطريقة مماثلة لتغيير جهد التحكم uC2 للحفاظ على استقرار جهد الخرج بدون تؤثر على جهد الدخل.
للنظر في الاقتصاد في تنفيذ المخطط ، من أجل تبسيط الدائرة ، يتم الجمع بين الحصول على جهد التحكم uC1 واكتساب جهد التحكم uC2 في دائرة معينة للحصول على مخطط الكتلة الوظيفية الموضح في الشكل 3 .
تمت إضافة قيمة المقارنة لجهد الإدخال والجهد المرجعي وقيمة المقارنة لجهد الخرج والجهد المرجعي بواسطة الأفعى ، ثم يتم تضخيمها بواسطة دائرة مضخم الطاقة والجهد ، ويتم الحصول على جهد التحكم uC بواسطة أداة التوصيل المحول ، الذي يتم تركيبه بين جهد الدخل والجهد الناتج. يستخدم جهد التحكم uC بشكل أساسي لإصلاح شكل الموجة ، وضبط جهد إمداد الطاقة ، وفي نفس الوقت يلعب دور عزل مصدر طاقة الإدخال والحمل.
3. مقارنة مع مصادر الطاقة التقليدية المنظمة
بالمقارنة مع مصدر الطاقة المنظم وفقًا للمبدأ التقليدي ، فإن مصدر الطاقة المنظم وفقًا للمبدأ أعلاه له الخصائص التالية:
(1) استجابة سريعة. نظرًا لاستخدام الأجهزة الإلكترونية الخطية عالية السرعة ، وأخذ العينات الفوري والتنفيذ الفوري ، فإن سرعة استجابة التحكم سريعة للغاية ، ويمكن إكمال الضبط في غضون مللي ثانية ، بحيث يمكن أن يعود جهد الخرج بسرعة إلى المنطقة المجاورة للجهد المقنن . لذلك ، لديها وظيفة قمع التداخل والضوضاء عالية التردد ، ولها تأثير تنقية التداخل على مستوى ميلي ثانية ، وهو أمر مستحيل بالنسبة لمصادر الطاقة المنظمة العادية.
(2) نطاق تطبيق واسع لجهد الدخل. يمكن أن يختلف جهد الدخل بنسبة 30 في المائة ~ 50 في المائة أو أكثر ، ويمكن ضبطه بشكل متماثل. كلما كان النطاق أوسع ، يجب توفير المزيد من طاقة الإصلاح. يتم تحديد قيمة جهد التحكم بشكل أساسي حسب الطلب. من الناحية الاقتصادية والعملية ، من المستحسن أن تأخذ (8 ~ 10) في المائة.
(3) دقة عالية في تنظيم الجهد. اعتمادًا على طريقة توليد الجهد المرجعي ، يمكن أن يصل تأثير استقرار الجهد إلى 1 بالمائة ، 0. 1 بالمائة ، 0. 0 1 بالمائة. منظمات الجهد ذات الدقة المختلفة مناسبة للمناسبات ذات المتطلبات المختلفة. 1 في المائة يستخدم لمتطلبات استقرار الجهد العام ؛ 0. 1 في المائة يستخدم للمختبرات أو المعدات الصناعية الهامة ؛ يمكن استخدام 0.01 بالمائة للتحقق من الجهاز.
(4) لها خصائص إمدادات الطاقة الخضراء. تقوم هذه الطريقة أولاً بتصحيح شكل موجة جهد الشبكة إلى موجة جيبية جيدة ، ثم تقوم بتزويد الحمل بالطاقة. كمية طاقة الإصلاح تعتمد على الحاجة. نظرًا لأن جوهر هذه الطريقة هو تصحيح شكل موجة الشبكة ، فإن تشوه شكل الموجة المصحح يكون عمومًا أقل من 1 بالمائة إلى 0 .5 بالمائة ، لذا فإن طريقة تثبيت الجهد هذه خضراء.
(5) لها خصائص حماية بيئية معينة. إذا لم يتغير جهد الدخل ، يتغير جهد الخرج بسبب الطبيعة المختلفة للحمل ، ويتم استخدام التغيير المقابل لجهد التحكم ضمن نطاق توافقي معين للحفاظ على جهد الخرج ثابتًا. نظرًا لأن جهد التحكم له تأثير عزل ولا يؤثر على جهد الدخل ، فإن طريقة تثبيت الجهد هذه صديقة للبيئة إلى حد ما.
(6) كفاءة عمل عالية. مبدأ العمل لمزود الطاقة هذا هو أن الطاقة المنخفضة تتحكم في الطاقة العالية ، ولها كفاءة عالية. يتم أخذ سعة جهد الخرج بشكل أساسي من الشبكة ، ويكون جهد التحكم عمومًا هو الجزء الذي ينحرف فيه جهد الشبكة عن الجهد المقنن ، لذلك فهو يحتاج فقط إلى استهلاك طاقة تصنيع مصدر طاقة التحكم ، وبالتالي فإن الكفاءة هي مرتفع للغاية.
خذ مصدر طاقة الإخراج 300 VA كمثال: إذا تذبذب جهد الشبكة بنسبة 10 بالمائة ، فأنت تحتاج فقط إلى التحكم في تقلب الطاقة بنسبة 10 بالمائة. تبلغ الكفاءة 300 / (300 زائد 100) =75 بالمائة. وكلما زادت كفاءة طريقة صنع مصدر طاقة التحكم ، زادت كفاءة عمل الماكينة بأكملها.
خذ طريقة العاكس كمثال: لإنشاء 0. 01 بالمائة مصدر طاقة عالي الثبات ، بسبب تحويل التيار المتردد / التيار المستمر ، والتيار المستمر / التيار المتردد ، ومحدودية كفاءة جهاز مضخم الطاقة ، الكفاءة أقل من 30 في المائة دون خسائر أخرى. عند استخدام طريقة المقارنة اللحظية لإنشاء مصدر طاقة منظم بنفس الطاقة ، من الضروري فقط إنشاء طاقة مصدر طاقة التحكم لإصلاح تقلبات بنسبة 10 بالمائة. حتى إذا تم تصنيع مصدر طاقة التحكم باستخدام طريقة العاكس ، فإن الطاقة المستهلكة تعادل فقط تلك الخاصة بطريقة العاكس. 1/10. من الواضح ، عند إنشاء مصدر طاقة منظم عالي الاستقرار ، تكون كفاءة استخدام طريقة المقارنة اللحظية أعلى بكثير من مصدر الطاقة المنظم باستخدام طريقة العاكس.
(7) لا تستخدم أجهزة التصفية ذات التردد المنخفض مثل المحاثة الكبيرة والسعة الكبيرة والحجم الصغير والوزن الخفيف وشكل الموجة الناتج الجيد والتشوه الموجي العام هو 1 بالمائة ~ 0. 5 بالمائة.
(8) يمكن تتابع منظم الجهد هذا مع منظمات الجهد الأخرى ، وكلما كان نطاق دقة الاستقرار أضيق ، كلما كان استهلاك الطاقة أصغر. على سبيل المثال ، عندما تكون دقة استقرار منظم ما قبل المرحلة 2 في المائة ، إذا كان من الضروري إخراج 5 0 00 فولت أمبير من الطاقة ، فإنه يحتاج فقط إلى تصنيع مصدر طاقة تحكم 100 فولت أمبير ، ويمكن للاستقرار تصل إلى أكثر من 0.1 في المئة.
(9) يمكن استخدام دائرة حماية سريعة. عندما يحدث خطأ ماس كهربائى لحظى فى نهاية التحميل ، سوف يتوقف مزود طاقة التحكم عن العمل على الفور. في هذا الوقت ، يكون محول الاقتران مكافئًا لمفاعل (محول الاقتران هو محول يقدم مصدر طاقة التحكم) ، والذي له وظيفة الحد من نمو تيار ماس كهربائى. بعد التخلص من الخطأ ، سيستأنف مزود طاقة التحكم العمل من تلقاء نفسه.
4. تطبيق التأثيرات
في البداية ، تم تطوير مصدر طاقة تعويضي مستقر باستخدام طريقة التحكم هذه. الفكرة الرئيسية هي التحكم في جهد الشبكة من خلال التغذية المرتدة السلبية ، مع ثبات 0. 1 في المائة ، وتشويه شكل موجة بنسبة 1 في المائة ، وقوة 100 فولت أمبير. نظرًا للاختيار المحدود للأجهزة في ذلك الوقت ، لا يمكن لسرعة الحماية مواكبة المشكلات الأخرى ، ولا يمكن تعميم هذا النوع من إمدادات الطاقة المنظمة وتطبيقها. بعد ذلك ، تم تحسين مخطط التصميم الأصلي واختيار الجهاز ودائرة إدخال الحماية السريعة وما إلى ذلك باستخدام المقارنة اللحظية وتقنية إصلاح شكل الموجة. بعد العديد من التحسينات والاختبارات ، فإن مصدر الطاقة المستقر بتيار متردد 300VA المصنوع للتحقق من عدادات الطاقة الكهربائية له وظائف عملية ، والقياس الفعلي يصل إلى المؤشرات التالية:
عندما يتغير جهد شبكة الإدخال بمقدار زائد 1 0 بالمائة ، مقاسة بمقياس الفولتميتر الرقمي ، فإن أقصى ثبات لجهد الخرج لا يتجاوز زائد 0.03 بالمائة / 3 دقائق ، ويكون تشوه شكل الموجة الناتج هو<0.5%.
يتميز مصدر الطاقة المنظم بالخصائص التالية:
(1) تتكون جميع الدوائر من أجهزة تمثيلية يسهل تحديدها ورخيصة ؛
(2) مبدأ العمل في مزود الطاقة هو أن الطاقة المنخفضة تتحكم في الطاقة العالية ، ولها كفاءة عالية. تحتاج فقط إلى جعل قوة تحكم 30 VA لتحقيق خرج طاقة 300VA ؛
(3) لا يحتاج أنبوب الطاقة الناتج إلى أنبوب مدمج. عندما تكون الطاقة الناتجة للجهاز بالكامل 300 فولت أمبير ، نظرًا لأن هناك حاجة إلى قوة تحكم 30 فولت أمبير فقط ، يمكن استخدام زوج من الأنابيب عالية الطاقة فقط للإخراج ، ولا يلزم تبديد الحرارة المبرد بالهواء ؛
(4) قدرة قوية ضد التدخل. أثناء الاختبار ، يتم إجراء عملية اللحام الكهربائي ثلاثية الطور على نفس خط إمداد الطاقة في نفس غرفة مصدر الطاقة ، ولا يقفز جهد الخرج ؛
(5) يحتوي مصدر الطاقة المنظم الذي يتم إنتاجه بشكل مستقل بواسطة المساعد وفقًا لهذا التصميم على نفس المؤشرات الفنية ، مما يدل على أن طريقة التصميم متسقة للغاية.
5. في الختام:
طريقة المقارنة اللحظية - تقنية إصلاح شكل الموجة المبدأ الأساسي لعمل مصدر طاقة منظم هو مقارنة قيمة أخذ العينات لجهد الإدخال مع الجهد المرجعي لمعرفة عيب شكل الموجة ، ثم تحسين وإصلاح شكل موجة جهد الدخل وتثبيته السعة عن طريق تغيير جهد التحكم ، لتحقيق الغرض من استقرار جهد الخرج. يتمثل جوهرها في استخدام مصدر طاقة منخفض الطاقة للتحكم في الحصول على خرج جهد ثابت ذي سعة كبيرة. إنها طريقة لتثبيت جهد التيار المتردد تدمج بين البيئة الخضراء وحماية البيئة والتنقية والكفاءة العالية والكفاءة العالية. يتميز مصدر الطاقة الذي يتم تنظيمه بالتيار المتردد والذي تم تطويره باستخدام هذه التقنية بخصائص التكلفة المنخفضة ، والمؤشر العالي ، والتكلفة المنخفضة ، والتحكم السهل ، ويمكن أيضًا توسيعه إلى مصدر طاقة منظم عالي الطاقة وفقًا للاحتياجات.
إن استخدام طريقة تثبيت الجهد هذه يمكن أن يوفر مصدر طاقة بجهد تيار متردد ثابت عالي الجودة للبحث العلمي ، وغرفة الكمبيوتر ، والمعدات الطبية ، ومعدات الأتمتة الصناعية ، ومعدات الاتصال ، ونظام الإضاءة ، والمعدات السمعية والبصرية وغيرها من المعدات.
