基于ULM2003和固態(tài)繼電器的穩(wěn)壓器的設(shè)計
發(fā)布時間:2019-07-12 11:31:06來源:
目前,國內(nèi)外用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)電壓保證電壓質(zhì)量的交流穩(wěn)壓器是以電動調(diào)壓補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器為主,補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器是90年代初發(fā)展起來的新產(chǎn)品。其結(jié)構(gòu)主要由電動調(diào)壓器、補(bǔ)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(jù)實測電壓的高低,驅(qū)動可逆伺服電機(jī),調(diào)整碳刷接觸的有載調(diào)壓器,改變調(diào)壓器輸出電壓的方向及大小。接于調(diào)壓器輸出端的補(bǔ)償變壓器輸出電壓相應(yīng)變化,由于補(bǔ)償變壓器輸出端與電源串聯(lián),穩(wěn)壓器輸出電壓為電源電壓與補(bǔ)償電壓的矢量和,使補(bǔ)償后的輸出電壓保持穩(wěn)定。這種電路的主要特點是效率高,穩(wěn)壓效果好,適于作大功率電力穩(wěn)壓器,容量可達(dá)1 000KVA左右。補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器目前在我國方興未艾,但產(chǎn)品仍存在的一些問題有待解決:這種交流穩(wěn)壓器的電動調(diào)壓器體積大,造價昂貴,消耗大量硅鋼片,電磁線。
應(yīng)變速度慢,由電壓變化到開始動作需05以上,碳刷移動調(diào)整電壓速度十分緩慢,因此在電源電壓和負(fù)荷發(fā)生突變時,不能及時補(bǔ)償。
在電源電壓和負(fù)荷頻繁變化的場合,穩(wěn)壓效果也欠佳。
在頻繁的動作中,碳刷極易磨損或斷裂,使產(chǎn)品的可靠性及壽命受到嚴(yán)重影響。
由伺服電機(jī),蝸輪蝸桿組成的傳動機(jī)構(gòu)復(fù)雜維護(hù)檢修困難111.另外一種傳統(tǒng)的穩(wěn)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(wěn)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(jié)合輔助電路檢測輸入電壓,利用固態(tài)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(wěn)定,該穩(wěn)壓器具有高品質(zhì)因數(shù)、輸出功率大、反應(yīng)速度快等特點。解決了傳統(tǒng)穩(wěn)壓器不能克服的難題。
1固態(tài)繼電器、UL2003簡介固態(tài)繼電器內(nèi)部結(jié)構(gòu)固態(tài)繼電器又稱光控可控硅,是一種過零觸發(fā)。:200901型交流控制器件(AC-SS)如內(nèi)部電路主要包括輸入電路、光電耦合器、過零觸發(fā)電路、開關(guān)電路(包括雙向可控硅)、保護(hù)電路(RC吸收網(wǎng)絡(luò))。當(dāng)在輸入端加輸入信號VI(?般為3~12V)、并且交流負(fù)載電源電壓通過零點時,雙向可控硅被觸發(fā),將負(fù)載電源接通。固態(tài)繼電器具有驅(qū)動功率小、無觸點、噪音低、抗干擾能力強(qiáng),吸合、釋放時間短、壽命長,能與TIL CMOS電路兼容,可取代傳統(tǒng)的電磁繼電器131.復(fù)合管構(gòu)成7反相器41,相對應(yīng)關(guān)系為①入一出、②入一出⑧為公共地、⑨內(nèi)部接7只續(xù)流二極管,不帶感性負(fù)載時⑨可懸空不用,內(nèi)部復(fù)合管如所示。
整機(jī)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(gòu)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(jīng)7805進(jìn)行穩(wěn)壓后,得到5 V電壓為6只光控可控硅態(tài)繼電器)供電,經(jīng)R為V~ V提供偏置電壓,另外5V電壓直接接于固態(tài)繼電器被控端(輸出端)同時次級繞組中的電壓還經(jīng)半波整流CO濾波后形成取樣電壓,為提高穩(wěn)定的靈敏度,CO選取較小容量電容151.設(shè)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(guān)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(dǎo)通)的基礎(chǔ)上,每加07VD~D就會加一個導(dǎo)通,即將取樣電壓按07V的幅度分成若干個數(shù)量級,而此時對應(yīng)的輸入電壓變化量與的關(guān)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(shù)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(yīng)表輸入電壓取樣電壓導(dǎo)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(dǎo)通D通⑦內(nèi)反相器工作V通⑦⑥內(nèi)反相器工作V通⑦⑥⑤內(nèi)反相器工作V通通⑦⑥⑤④內(nèi)反相器工作V通⑦內(nèi)反相器工作V通通⑦-②內(nèi)反相器工作V通通240V(與輸入相同)通⑦-①內(nèi)反相器工作均不導(dǎo)通注:表中輸出電壓指輸入電壓在給定范圍內(nèi)比較大輸入時的輸出電壓。
由表可以看出當(dāng)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(dāng)輸入電壓低于120V時,取樣電壓不能使D ~D任一二極管導(dǎo)通,UMZ003內(nèi)部反相器均不工作,SR均不能導(dǎo)通,而輸入電壓高于240V時,取樣電壓使D ~:均導(dǎo)通。U1MZ003所有反相器均工作,V~V均應(yīng)失去偏置而截止,SR~SR仍不能導(dǎo)通,電源無輸出,完成過壓、欠壓保護(hù)。
LED用于指示輸入電壓范圍。
3元件參數(shù):普通發(fā)光管;SR ~SSR根據(jù)負(fù)載電流大小選取;Br1A全橋;C470MF/50VC 10MF/50VC:1MF/50VB根據(jù)輸出功率按圖中參數(shù)繞制。
4結(jié)語穩(wěn)壓器經(jīng)實際檢測,完全可以在電網(wǎng)電壓波動較大的城鎮(zhèn)、農(nóng)村或電壓經(jīng)常突變的場合應(yīng)用。適用于阻性、容性、感性負(fù)載;具有穩(wěn)壓范圍寬、欠壓保護(hù)、過壓保護(hù)功能等特點。
傳統(tǒng)穩(wěn)壓器采用一般繼電器切換或電動調(diào)壓來達(dá)到穩(wěn)壓的目的,這就勢必產(chǎn)生切換或調(diào)壓時的電壓跳變16,其輸出電壓失真度較高,響應(yīng)速度也會大大降低,精度更難保證;而且傳統(tǒng)穩(wěn)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(shè)計采用固態(tài)繼電器,可有效克服上述缺點,所以該穩(wěn)壓器還具有響應(yīng)速度快、精度高、失真度低、抗負(fù)載沖擊能力強(qiáng)等特點。
設(shè)計較好的解決了目前穩(wěn)壓器存在的問題,為用戶提供了性能價格比高,應(yīng)變速度快的高品質(zhì)交流穩(wěn)壓裝置,是傳統(tǒng)穩(wěn)壓器升級換代的理想產(chǎn)品,在提高穩(wěn)壓電源性能方面有著積極的意義。