基于ULM2003和固態繼電器的穩壓器的設計
發布時間:2019-07-12 11:31:06來源:
目前,國內外用于電力系統穩定網絡電壓保證電壓質量的交流穩壓器是以電動調壓補償式電力穩壓器為主,補償式交流穩壓器是90年代初發展起來的新產品。其結構主要由電動調壓器、補償變壓器及檢測控制電路組成。它自動檢測輸出電壓,并根據實測電壓的高低,驅動可逆伺服電機,調整碳刷接觸的有載調壓器,改變調壓器輸出電壓的方向及大小。接于調壓器輸出端的補償變壓器輸出電壓相應變化,由于補償變壓器輸出端與電源串聯,穩壓器輸出電壓為電源電壓與補償電壓的矢量和,使補償后的輸出電壓保持穩定。這種電路的主要特點是效率高,穩壓效果好,適于作大功率電力穩壓器,容量可達1 000KVA左右。補償式交流穩壓器目前在我國方興未艾,但產品仍存在的一些問題有待解決:這種交流穩壓器的電動調壓器體積大,造價昂貴,消耗大量硅鋼片,電磁線。
應變速度慢,由電壓變化到開始動作需05以上,碳刷移動調整電壓速度十分緩慢,因此在電源電壓和負荷發生突變時,不能及時補償。
在電源電壓和負荷頻繁變化的場合,穩壓效果也欠佳。
在頻繁的動作中,碳刷極易磨損或斷裂,使產品的可靠性及壽命受到嚴重影響。
由伺服電機,蝸輪蝸桿組成的傳動機構復雜維護檢修困難111.另外一種傳統的穩壓器一般采用電壓比較器控制帶有觸點的繼電器完成電壓切換,這種穩壓器由于原器件的原因不能克服自身功率小、故障率高等缺點,這對用電器而言同樣可能造成損害121. UL2003結合輔助電路檢測輸入電壓,利用固態繼電器切換變壓器不同繞組來控制輸出電壓,比較終使輸出電壓穩定,該穩壓器具有高品質因數、輸出功率大、反應速度快等特點。解決了傳統穩壓器不能克服的難題。
1固態繼電器、UL2003簡介固態繼電器內部結構固態繼電器又稱光控可控硅,是一種過零觸發。:200901型交流控制器件(AC-SS)如內部電路主要包括輸入電路、光電耦合器、過零觸發電路、開關電路(包括雙向可控硅)、保護電路(RC吸收網絡)。當在輸入端加輸入信號VI(?般為3~12V)、并且交流負載電源電壓通過零點時,雙向可控硅被觸發,將負載電源接通。固態繼電器具有驅動功率小、無觸點、噪音低、抗干擾能力強,吸合、釋放時間短、壽命長,能與TIL CMOS電路兼容,可取代傳統的電磁繼電器131.復合管構成7反相器41,相對應關系為①入一出、②入一出⑧為公共地、⑨內部接7只續流二極管,不帶感性負載時⑨可懸空不用,內部復合管如所示。
整機電路如圖中⑥為輸入端,為輸出端,輸入的交流電壓加于變壓器B主繞組,其它升壓繞組與主繞組構成自耦變壓器,次級繞組中的電壓一方面以Br整流、C濾波再經7805進行穩壓后,得到5 V電壓為6只光控可控硅態繼電器)供電,經R為V~ V提供偏置電壓,另外5V電壓直接接于固態繼電器被控端(輸出端)同時次級繞組中的電壓還經半波整流CO濾波后形成取樣電壓,為提高穩定的靈敏度,CO選取較小容量電容151.設輸入電壓為U,次級繞組中的電壓為次,取樣電壓為U取,則三者之間的關系為:XI入~D的門限電壓取07V即取樣電壓在使D反向擊穿(導通)的基礎上,每加07VD~D就會加一個導通,即將取樣電壓按07V的幅度分成若干個數量級,而此時對應的輸入電壓變化量與的關系為V取樣電壓就會變化07V從而可把輸入電壓120240V每隔20V作為一個數量級來劃分。此時輸入電壓各三極管二極管及UL2003和SSRSR工作的情況表1電路在不同電壓下元件工作與輸出電壓對應表輸入電壓取樣電壓導通情況2003工作情況工作情況輸出電壓(取電大值)D通不工作均不導通D通⑦內反相器工作V通⑦⑥內反相器工作V通⑦⑥⑤內反相器工作V通通⑦⑥⑤④內反相器工作V通⑦內反相器工作V通通⑦-②內反相器工作V通通240V(與輸入相同)通⑦-①內反相器工作均不導通注:表中輸出電壓指輸入電壓在給定范圍內比較大輸入時的輸出電壓。
由表可以看出當輸入電壓在120 V~240V之間時,輸出電壓均在230V左右,完全可滿足一般用電器要求,當輸入電壓低于120V時,取樣電壓不能使D ~D任一二極管導通,UMZ003內部反相器均不工作,SR均不能導通,而輸入電壓高于240V時,取樣電壓使D ~:均導通。U1MZ003所有反相器均工作,V~V均應失去偏置而截止,SR~SR仍不能導通,電源無輸出,完成過壓、欠壓保護。
LED用于指示輸入電壓范圍。
3元件參數:普通發光管;SR ~SSR根據負載電流大小選取;Br1A全橋;C470MF/50VC 10MF/50VC:1MF/50VB根據輸出功率按圖中參數繞制。
4結語穩壓器經實際檢測,完全可以在電網電壓波動較大的城鎮、農村或電壓經常突變的場合應用。適用于阻性、容性、感性負載;具有穩壓范圍寬、欠壓保護、過壓保護功能等特點。
傳統穩壓器采用一般繼電器切換或電動調壓來達到穩壓的目的,這就勢必產生切換或調壓時的電壓跳變16,其輸出電壓失真度較高,響應速度也會大大降低,精度更難保證;而且傳統穩壓器的觸點具有一定接觸電阻,不具備大電流的抗沖擊能力。該設計采用固態繼電器,可有效克服上述缺點,所以該穩壓器還具有響應速度快、精度高、失真度低、抗負載沖擊能力強等特點。
設計較好的解決了目前穩壓器存在的問題,為用戶提供了性能價格比高,應變速度快的高品質交流穩壓裝置,是傳統穩壓器升級換代的理想產品,在提高穩壓電源性能方面有著積極的意義。