Metoder for å håndtere problemer i utformingen av DC regulert strømforsyning
1. Introduksjon
Med den raske utviklingen av kraftelektronikkteknologi er DC-strømforsyning mye brukt, og kvaliteten påvirker direkte ytelsen til elektrisk utstyr eller kontrollsystemer. For tiden er de grunnleggende koblingene til ulike likestrømforsyninger på markedet omtrent de samme, inkludert AC-strømforsyning, AC-transformator (kan noen ganger ikke brukes), likeretterkrets, filterspenningsregulatorkrets osv. Denne artikkelen tar utformingen av DC strømforsyning drevet av tre-fase AC strømforsyning som et eksempel, og introduserer løsningene på noen problemer i utformingen av DC strømforsyning. Og i praktisk anvendelse forklares problemet med bruk av flere likestrømregulerte strømforsyninger i serie.
.Design av DC regulert strømforsyning
2.1 Utforming av likerettertransformator
Utformingen av den trefasede likerettertransformatoren inkluderer: tilkoblingsmodusen til primær- og sekundærviklingene, beregning av sekundærsidespenning, beregning av primær- og sekundærsidestrøm, beregning og bestemmelse av kapasiteten og valg av strukturformen. Blant dem er tilkoblingsmodusen til primær- og sekundærviklingene og bestemmelsen av sekundærsidespenningen innholdet i nøkkelanalysen vår. Denne artikkelen tar designet av tre likestrømsforsyninger til en trinnmotordriver som et eksempel for å introdusere i detalj. Det skjematiske diagrammet er vist i figur 1.
1. Bestemmelse av sekundærsidespenningen
Sekundærspenningen er ikke bare relatert til belastningsspenningen (det vil si den DC-regulerte strømforsyningsspenningen som skal designes) og likeretterkretsen, men også relatert til spenningsstabiliserende enheten. For brolikeretterkretsen med høye krav, bruk kondensatorfilter for å stabilisere spenningen og stabilisere spenningen med en spenningsstabilisator. For de med lave krav kan du ikke stabilisere spenningen eller bruke kondensatorer for å stabilisere spenningen. Som vist i figur 1, brukes pluss 7V lavspentdrift hovedsakelig for faselåsing. Strømmen er liten og spenningen er lav. Type strømforsyning og høy frekvens, stor strøm og strøm endringshastighet vil produsere høy overspenning, så elektrolytiske kondensatorer bør brukes for å stabilisere spenningen og motstander for å begrense strømmen; pluss 12V brukes til strømforsyninger til datamaskiner og integrerte kretser, med liten strøm og lav spenning. Det kreves imidlertid stabil spenning og liten krusningskoeffisient, så kondensatorer og tre-terminale regulatorer brukes til å stabilisere spenningen i to trinn. For forskjellige spenningsstabiliseringsmetoder har sekundærspenningen forskjellige bestemmelsesmetoder. I teorien er beregningsformlene for de tre spenningene de samme, det vil si U2=Ud/2.34 eller UL=Ud/1.35, og de beregnede tre sekundærspenningene. Spenningene er: 5.2V, 81,5V og 8,9V, men resultatene av slike beregninger egner seg ikke i praksis. Derfor må noen mengder bestemmes av tekniske estimeringsformler. For eksempel bruker det trefasede irreversible rettingssystemet generelt formelen UL=({{20}}.9 ~1.{{30}})·Ud-estimat , hvis DC-siden filtreres av en elektrolytisk kondensator, vil gjennomsnittsverdien av utgangen øke, noe som vanligvis estimeres med formelen UL=Ud/2½; hvis DC-siden er stabilisert av en kondensator og en tre-terminal spenningsregulator, for å utvide stabiliteten Spenningsområdet, bør Ud generelt økes med 3 ~ 6V, og deretter estimeres med formelen UL=({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. De tre sekundære spenningene som er bestemt på denne måten er: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{ {43}}.4V.
2. Gjeldende beregning og kapasitetsbestemmelse av primær- og sekundærtilfeller
Sekundærstrømmen bør bestemmes i henhold til størrelsen på laststrømmen og likeretterkretsen. I figur 1 brukes en trefaset brolikeretterkrets, og de effektive verdiene til de tre sekundærstrømmene oppnås ved å bruke formelen I2=(2/3)½Id: 3,26 A, 6,5A, 1,63A , får du 3 sekundærspenninger og strømmer. I henhold til prinsippet om at primær- og sekundæreffekten til transformatoren er tilnærmet like, kan primærstrømmen I1=1.45A oppnås, kapasiteten til transformatoren er S=953VA, og transformatormodellen velges i henhold til 1,5kVA.
3. Bestemmelse av tilkoblingsmodusen til primær- og sekundærviklingene
Trefase transformatorviklinger kan kobles i stjerne- eller deltaform etter behov. Trefase likerettingskretser brukes vanligvis til høyeffekts likeretting (det vil si at lasteffekten er over 4kW), og transformatorene er vanligvis koblet til to typer: Y/Δ og Δ/Y. Δ/Y-forbindelsen kan få kraftlinjestrømmen til å ha to trinn, som er nærmere sinusbølgen, og den harmoniske påvirkningen er liten, og den kontrollerbare likerettingskretsen brukes mer; Y/Δ-tilkoblingen kan gi enfaset vekselstrøm, og reduserer den sekundære viklingsstrømmen som vanligvis brukes i diodelikeretterkretser med høy effekt; for trefasetransformatorer med liten effekt kobles den noen ganger til Y/Y-type, selv om denne tilkoblingsmetoden vil introdusere harmoniske til strømnettet. Men tross alt er kraften liten og virkningen liten. Kort sagt, når vi velger, bør vi ikke bare vurdere innvirkningen på strømnettet, men også minimere viklingsstrømmen og redusere viklingsisolasjonsnivået. I figur 1 er 7V- og 12V-strømmene relativt små, spenningen er lav, og stjernekoblingsmetoden er valgt; 110V-strømmen er stor, og spenningen er ikke for høy, og den Δ-formede tilkoblingsmetoden er valgt, noe som kan redusere strømmen i viklingen sterkt, redusere diameteren på viklingstråden og utvide lengden på viklingen. Service liv; selv om linjespenningen til primærviklingen er høy (380V), er transformatorkapasiteten bare 2kW, og primærstrømmen er 1,45A, så stjernekoblingsmetoden kan redusere spenningen til viklingen og isolasjonen til viklingen.
2.2 Utforming av likeretterkrets
Trefase likeretterkretsen har vanligvis en trefase halvbølge likeretterkrets og en trefase bro likeretterkrets. Siden den gjennomsnittlige utgangsspenningen til den trefasede brolikeretterkretsen er høy, spenningsrippelen er liten, og kvalitetsfaktoren er høy, brukes brolikeretterkretsen ofte. Valget av diodetype på broarmen bestemmes hovedsakelig av dens merkespenning og merkestrøm, og merkestrømmen og spenningen bestemmes av gjennomsnittlig belastningsstrøm og spenning. Beregningsformelen er: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1.57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, modellen av likeretteren kan bestemmes ved å sjekke diodemanualen med ID (AV) og UDn.
2.3 Design av filtrerings- og spenningsstabiliserende krets
1. Filterkrets og enhetsvalg
Likeretterfilterkretsen har vanligvis filterkretser som kondensatorer, induktorer og RC. Induktiv filtrering realiseres ved å bruke induktansen til å generere motelektromotorisk kraft til den pulserende strømmen og hindre strømendringen. Jo større induktans, jo bedre filtreringseffekt. Den brukes vanligvis i feltet der belastningsstrømmen er stor og filtreringskravene ikke er høye. RC-filterkretsen er en filterkrets som brukes til å koble sammen motstander og kondensatorer. Siden motstanden vil redusere en del av DC-spenningen, vil DC-utgangsspenningen reduseres, så den er kun egnet for små strømkretser. Kondensatorfiltrering er å bruke lade- og utladingseffekten til kondensatoren for å gjøre den likerettede utgangsspenningen stabil, og spenningsamplituden øker, filtreringseffekten er god, og den er egnet for forskjellige likeretterkretser. Valget av filterkondensatoren er hovedsakelig bestemmelsen av type, kapasitet og motstandsspenningsverdi. Vanlige brukte likeretterfilterkondensatorer inkluderer aluminiumelektrolytiske, tantalelektrolytiske, polyester- og monolittiske kondensatorer. Elektrolytiske kondensatorer av aluminium har stor lekkasjestrøm, lav motstandsspenning og driftstemperatur (opptil pluss 70 grader), men stor kapasitet; tantal elektrolytiske kondensatorer har liten lekkasjestrøm, høyere tåle spenning og driftstemperatur enn aluminium elektrolytiske kondensatorer, og brukes vanligvis for høyere krav steder; polyesterkondensatorer har stor isolasjonsmotstand, lavt tap, lav driftstemperatur (opptil pluss 55 grader), liten kapasitet, men høy tåle spenning; monolittiske kondensatorer kan gjøres små i størrelse og høye i tåle spenning. Ytelsen og termisk ytelse er relativt stabil, men kapasiteten er liten. Generelt, når den likerettede utgangsstrømmen er stor, må elektrolytiske kondensatorer brukes for å filtrere og stabilisere spenningen; hvis utgangsstrømmen er liten, kan vanlige kondensatorer eller elektrolytiske kondensatorer brukes til filtrering. Hvis DC-utgangsspenningen har krav til krusningskoeffisient eller for å forhindre høyfrekvent støy, bruk elektrolytiske kondensatorer. Det er bedre å brukes parallelt med ikke-polare kondensatorer med liten kapasitet: kondensatorer med liten kapasitet kan filtrere ut harmoniske av høy orden i pulserende DC, og elektrolytiske kondensatorer kan filtrere ut lavfrekvente komponenter med stor verdi, og spenningsstabiliseringsområdet er bredt og effekten er god. Rettings- og filtreringskretsen krever ikke for mye kapasitet og tåler spenningen til kondensatoren. Generelt estimeres kapasiteten til kondensatoren i henhold til utgangsstrømmen. Hvis utgangsstrømmen er stor, vil kapasiteten være stor; hvis strømmen er liten, vil kapasiteten være liten. Men hvis kapasiteten er for stor, vil utgangsspenningsverdien reduseres, og hvis den er for liten, vil spenningsrippelen være stor og ustabil. Se tabell 1 for å bestemme kapasiteten. Motstandsspenningsverdien er vanligvis 1,5 til 2 ganger arbeidsspenningen til den tilkoblede kretsen.
2. Spenningsregulatorkrets og enhetsvalg
Det er to typer spenningsstabiliserende kretser: diskret komponentspenningsstabiliserende krets og integrert spenningsstabiliserende krets, blant hvilke integrerte spenningsstabiliserende kretser hovedsakelig brukes til å likerette kretser med lav spenning og liten strøm. . Når du velger, må du først bestemme serien, om det er en positiv strømforsyning eller en negativ strømforsyning, om den er justerbar eller fast, og deretter velge en spesifikk modell i henhold til dens nominelle spenning og merkestrøm; samtidig, når spenningsstabilisatoren er koblet til likeretterkretsen, vil noen beskyttelseskomponenter, for eksempel koble en diode til I/O-terminalen for å forhindre kortslutning ved inngangsterminalen, koble en liten kondensator mellom inngangsterminalen og bakken, kan begrense inngangsspenningsamplituden osv.
Utformingen av DC-strømforsyning er relativt enkel i teorien, men ytterligere analyse, forskning, praksis og oppsummering er nødvendig i spesifikk ingeniørdesign.
