Инверторный стабилизатор напряжения схема: Инверторные стабилизаторы напряжения с двойным преобразованием

Содержание

устройство и принцип действия, преимущества

Содержание статьи:

Рынок перенасыщен изобилием выпрямителей напряжения, представленных не одним десятком мировых брендов. Каждый из них разнится по типу питания, функциональным возможностям и принципу стабилизации. Из-за такого разнообразия устройств пользователи не знают, какой модели отдать предпочтение. Самым эффективным является инверторный стабилизатор напряжения, именуемый в народе как нормализатор с двойным преобразованием.

Внутреннее строение

Инверторный стабилизатор передает ток с одинаковой частотой

Инверторный стабилизатор – это автоматический регулятор сетевого напряжения, способный передавать ток с одинаковой частотой и постоянным показателем напряжения, с отклонением не более чем на 0,5% от нормированного значения.

Выпрямители инверторного типа неспроста считаются лучшими на рынке. Они выделяются своим принципом функционирования, основанным на ином строении, нежели электронные нормализаторы.

Выходное напряжение всегда демонстрирует одинаковое значение.

Классический инвертор состоит из таких элементов:

входных фильтров – обозначение ВХ;
выпрямителя и корректора коэффициентного показателя мощности – В и ККМ;
блока конденсаторов – ВИП;
устройства преобразования напряжения постоянного типа в переменное – ИНВ;
микроконтроллера – МК.

Некоторые элементы данной схемы, такие как выпрямитель и преобразователь тока, относятся также к стабилизаторам на базе транзисторной группы IGBT. В их структуру интегрированы биполярные транзисторы с затвором изолированного типа. Вторая особенность – наличие проводника из металл-оксида модели Mosfet.

Принцип работы

Двойной выпрямитель во время функционирования исполняет всего лишь 2 ключевые функции:

преобразовывает ток переменного типа в постоянный;
вторая функция оборотная – преобразовывает ток постоянного типа в переменный.

Первая стадия функционирования включает в работу такие устройства, как корректор показателя мощности и непосредственный выпрямитель. Проще говоря, ток переменного типа является нестабильным и проникает в аппаратуру сквозь фильтр, выпрямляющий его и делающий постоянным. Также фильтрации поддаются и частоты. После таких манипуляций ток приобретает фактически безупречную форму синусоида.

Достоинство состоит в том, что в данной ситуации существенно повышаются мощностные показатели. Коэффициентное соотношение повышения мощности достигает отметки буквально 1,0. После того как фильтр пройден, ток скапливается в конденсаторном блоке – вторичный блок питания.

Далее инверторные нормализаторы функционируют по следующему принципу: постоянный ток, который был выпрямлен и преобразован, движется к инвертору, задача какого – преобразовывать его в ток переменного типа и формировать тот же синусоид. Под воздействием инвертора ток переменного типа обретает показатель напряжения 220 В и частоту со значением 50 Гц.

Особенности инверторных стабилизаторов

Инверторные стабилизаторы напряжения для дома существенно отличаются от выпрямителей электромеханического и релейного типов. Ключевое отличие – отсутствие автоматического трансформатора. Процедуру двойного преобразования можно также сопоставить с переключением обмотки трансформаторов у иных типов нормализаторов. Двухэтапный преобразовательный процесс значительно эффективнее, вследствие чего инверторы и считаются передовыми среди иных устройств.

Каждый скачок напряжения, который вероятен на входе в нормализатор, нивелируется посредством конденсатора. В этом компоненте накапливается энергия, а после передаётся в форме тока переменного типа.

Преимущества

Инверторный стабилизатор имеет массу достоинств, в сравнении с устройствами иного типа. Основные из них:

функционирование в широком спектре входного напряжения – 115-300 В;
стабильность напряжения поддерживается постоянно;
бесшумность функционирования;
габариты и масса инверторного оборудования существенно ниже, чему способствует отсутствие автоматического трансформатора;
высокочастотные выбросы и любые помехи фильтруются прибором;
высокий показатель КПД – от 90%;
быстрота регулирования входного и выходного тока.

Плюсы стабилизатора очень весомы. Встретить их все на приборах иного типа просто невозможно.

Недостатки

Невзирая на массу плюсов, даже однофазный стабилизатор имеет собственные недостатки. Основной из них – высокая цена. Ещё одним минусом можно назвать то, что инверторные приборы понижают диапазон входного вольтажа. Чем больше мощность устройств, подключённых к сети через нормализатор, тем меньше становится этот диапазон.

Условия эксплуатации

Выпрямители инверторного типа довольно неприхотливы в эксплуатации. Лучше всего это выражено на таких характеристиках, как стойкость к температуре окружающей среды и повышенной влажности. Практически все модели данных устройств без проблем функционируют в температурных режимах от -40/+40 градусов. Максимальный показатель выдерживаемой влажности равен 95%.

Однако на включённый стабилизатор не должна попадать вода и смазочные материалы различного типа. Прямое их проникновение внутрь устройства приведёт его в негодность. Даже малейший конденсат внутри способен вывести выпрямитель из строя.

Особенности подключения

Процедура подключения стабилизаторов инверторного типа не очень сложна и не занимает много времени. Тем не менее её лучше поручить мастеру.

Перед подсоединением прибора требуется обесточить всю домашнюю сеть. Подключать выпрямитель можно как перед конкретными устройствами, так и сразу за счётчиком.

Немало моделей инверторов подсоединяется к сети посредством клемм. Вначале подключается входная проводка, которая будет вести подачу тока. Для этого в силовом щитке требуется установить, какой кабель является “нулём”, а какой “фазой”. Про заземление также не стоит забывать.

Провод с “фазой” подсоединяется к клемме – обозначение L или L1. Провод с “нулём” соединяется с нулевой клеммой. Сечение входной проводки не должно быть меньше 2,5 мм.

Критерии выбора

При выборе выпрямителя инверторного типа нужно руководствоваться следующими его характеристиками:

мощность прибора;
уровень допустимой нагрузки;
быстрота выравнивания напряжения;
выходная форма напряжения;

точность указанных параметров;
значение допустимых колебаний;
эксплуатационные условия.

Мощность является самым важным критерием выбора стабилизатора. Данные характеристики прибора избираются в соответствии с тем фактором, какое число потребителей будет к нему подсоединено – одна квартира или весь многоквартирный дом.

Необходимо скрупулёзно подсчитать всю потенциальную нагрузку на выпрямитель. К полученному значению прибавляют 25% мощности на резерв, чтобы прибор не испытывал предельной нагрузки.

Инверторные стабилизаторы с двойным преобразованием

Инверторные выпрямители с двойным преобразованием обладают такими ключевыми особенностями:

Приборы выполняют преобразование напряжения постоянного типа в переменный. Производятся они с применением полупроводниковых элементов IGBT либо же Mosfet, которые устанавливаются на радиаторы.
Управлять выпрямителем можно посредством ШИМ-контроллера.
Приборы с двойным преобразованием имеют хороший уровень защиты от значительных выбросов напряжение электросети.
Управляет функциями прибора специальный микроконтроллер.
Стабилизатор оборудуется кварцевым генератором, благодаря чему гарантируется качественный выходной ток.

Благодаря новым техническим решениям инверторы для дома дают возможность обрести на выходе напряжение с номинальным значением, максимальное отклонение которого не превышает 1%. Стабилизаторы инверторного типа – это единственный прибор, жёстко контролирующий показатель частоты.

Стабилизатор напряжения 220в для дома своими руками схема

Бытовые устройства чувствительны к скачкам напряжения, быстрее подлежат износу, и появляются неисправности. В электрической сети напряжение часто изменяется, снижается, либо возрастает. Это взаимосвязано с отдаленностью источника энергии и некачественной линии питания.

Чтобы подключать приборы к устойчивому питанию, в жилых помещениях применяют стабилизаторы напряжения. На его выходе напряжение обладает стабильными свойствами. Стабилизатор можно приобрести в торговой сети, однако такой прибор можно изготовить своими руками.

Имеются допуски на изменение напряжения не более 10% от номинального значения (220 В). Это отклонение должно быть соблюдено как в большую сторону, так и в меньшую. Но идеальной электрической сети не бывает, и величина напряжения в сети часто меняется, усугубляя тем самым работу подключенных к ней устройств.

Электрические приборы отрицательно реагируют на такие капризы сети и могут быстро выйти из строя, потеряв при этом свои заложенные функции. Чтобы избежать таких последствий, люди применяют самодельные приборы под названием стабилизаторы напряжения. Эффективным стабилизатором стал прибор, выполненный на симисторах. Как сделать стабилизатор напряжения своими руками мы и рассмотрим.

Характеристика стабилизатора

Это устройство стабилизации не будет иметь повышенную чувствительность к изменениям напряжения, подающегося по общей линии. Сглаживание напряжения будет производиться в том случае, если на входе напряжение будет находиться в пределах от 130 до 270 вольт.

Включенные в сеть устройства будут питаться напряжением, имеющим величину от 205 до 230 вольт. От такого прибора можно будет питать электрические устройства, суммарная мощность которых до 6 кВт. Стабилизатор будет производить переключение нагрузки потребителя за 10 мс.

Устройство стабилизатора

Схема устройства стабилизации.

Стабилизатор напряжения по указанной схеме имеет в своем составе следующие части:

Питающий блок, в который входят емкости С2, С5, компаратор, трансформатор, теплоэлектрический диод.
Узел, задерживающий подключение нагрузки потребителя, и состоящий из сопротивлений, транзисторов, емкости.
Выпрямительного моста, измеряющего амплитуду напряжения. Выпрямитель состоит из емкости, диода, стабилитрона, нескольких делителей.
Компаратора напряжения. Его составными частями являются сопротивления и компараторы.
Логического контроллера на микросхемах.
Усилителей, на транзисторах VТ4-12, резисторов, ограничивающих ток.
Светодиодов в качестве индикаторов.
Оптитронных ключей. Каждый из ник снабжается симисторами и резисторами, а также оптосимисторами.
Электрического автомата, либо предохранителя.
Автотрансформатора.

Принцип действия

Рассмотрим, как функционирует стабилизатор напряжения, выполненный своими руками.

После подключения питания емкость С1 находится в состоянии разряда, транзистор VТ1 открытый, а VТ2 закрытый. VТ3 транзистор также остается закрытым. Через него поступает ток на все светодиоды и оптитрон на основе симисторов.

Так как этот транзистор пребывает в закрытом состоянии, то светодиоды не горят, а каждый симистор закрыт, нагрузка выключена. В этот момент ток поступает через сопротивление R1 и приходит на С1. Дальше конденсатор начинает заряжаться.

Диапазон выдержки идет три секунды. За этот период производятся все процессы перехода. После их окончания срабатывает триггер Шмитта на основе транзисторов VТ1 и VТ2. После этого открывается 3-й транзистор и подключается нагрузка.

Напряжение, выходящее с 3-й обмотки Т1, выравнивается диодом VD2 и емкостью С2. Далее ток поступает на делитель на сопротивлениях R13-14. Из сопротивления R14, напряжение, величина которого прямо зависит от величины напряжения, включена в каждый неинвертирующий компараторный вход.

Число компараторов становится равным 8. Они все выполнены на микросхемах DА2 и DА3. В то же время на инвертируемый вход компараторов подходит постоянный ток, подающийся с помощью делителей R15-23. Дальше вступает в действие контроллер, осуществляющий прием входного сигнала каждого компаратора.

Стабилизатор напряжения и его особенности

Когда напряжение входа становится меньше 130 вольт, то на выходах компараторов появляется логический уровень малого размера. В этот момент транзистор VТ4 находится в открытом виде, первый светодиод мигает. Эта индикация сообщает о наличии низкого напряжения, что означает невозможность выполнения регулируемым стабилизатором своих функций.

Все симисторы закрытии и нагрузка отключена. Когда напряжение находится в пределах 130-150 вольт, то сигналы 1 и А имеют свойства высокого значения логического уровня. Такой уровень имеет низкое значение. В таком случае транзистор VТ5 открывается, и начинает сигнализировать второй светодиод.

Оптосимистор U1.2 открывается, так же, как и симистор VS2. Через симистор будет протекать нагрузочный ток. Затем нагрузка зайдет в верхний вывод катушки автотрансформатора Т2.

Если напряжение входа 150 – 170 В, то сигналы 2, 1 и В имеют повышенное значение логического уровня. Другие сигналы имеют низкий уровень. При таком напряжении входа транзистор VТ6 открывается, 3-й светодиод включается. В этот момент 2-й симистор открывается и ток поступает на второй вывод катушки Т2, являющийся 2-м сверху.

Собранный самостоятельно стабилизатор напряжения на 220 вольт будет соединять обмотки 2-го трансформатора, если уровень напряжения входа достигнет соответственно: 190, 210, 230, 250 вольт. Чтобы сделать такой стабилизатор, необходима печатная плата 115 х 90 мм, изготовленная из фольгированного стеклотекстолита.

Изображение платы можно отпечатать на принтере. Затем с помощью утюга переносят это изображение на плату.

Изготовление трансформаторов

Изготовить трансформаторы Т1 и Т2 можно самостоятельно. Для Т1, мощность которого 3 кВт, необходимо применить магнитопровод с поперечным сечением 1,87 см², и 3 провода ПЭВ – 2. 1-й провод диаметром 0,064 мм. Им наматывают первую катушку, с количеством витков 8669. Другие 2 провода применяются для образования остальных обмоток. Провода на них должны быть одного диаметра 0,185 мм, с числом витков 522.

Чтобы не изготавливать самому такие трансформаторы, можно применить готовые варианты ТПК – 2 – 2 х 12 В, соединенные последовательно.

Чтобы изготовить трансформатор Т2 на 6 кВт, применяют магнитопровод тороидальной формы. Обмотку наматывают проводом ПЭВ – 2 с числом витков 455. На трансформаторе необходимо вывести 7 отводов. Первые 3 из них наматываются проводом 3 мм. Остальные 4 отвода наматываются шинами сечением 18 мм². С таким сечением провода трансформатор не нагреется.

Отводы выполняют на таких витках: 203, 232, 266, 305, 348 и 398. Витки считают с нижнего отвода. В этом случае электрический ток сети должен поступать по отводу 266 витка.

Детали и материалы

Остальные элементы и детали стабилизатора для самостоятельной сборки приобретаются в торговой сети. Перечислим их перечень:

Симисторы (отптроны) МОС 3041 – 7 шт.
Симисторы ВТА 41 – 800 В – 7 шт.
КР 1158 ЕН 6А (DА1) стабилизатор.
Компаратор LМ 339 N (для DА2 и DА3) – 2 шт.
Диоды DF 005 М (для VD2 и VD1) – 2 шт.
Резисторы проволочные СП 5 или СП 3 (для R13, R14 и R25) – 3 шт.
Резисторы С2 – 23, с допуском 1% – 7 шт.
Резисторы любого номинала с допуском 5% – 30 шт.
Резисторы токоограничивающие – 7 шт, для пропускания ими тока 16 миллиампер (для R 41 – 47) – 7 шт.
Конденсаторы электролитические – 4 шт (для С5 – 1).
Конденсаторы пленочные (С4 – 8).
Выключатель, оснащенный предохранителем.

Оптроны МОС 3041 заменяются на МОС 3061. КР 1158 ЕН 6А стабилизатор можно менять на КП 1158 ЕН 6Б. Компаратор К 1401 СА 1 можно установить в качестве аналога LM 339 N. Вместо диодов можно использовать КЦ 407 А.

Микросхему КР 1158 ЕН 6А надо устанавливать на теплоотвод. Для его изготовления применяют алюминиевую пластинку 15 см². Также на него необходимо установить симисторы. Для симисторов допускается применять общий теплоотвод. Площадь поверхности должна превышать 1600 см². Стабилизатор необходимо снабдить микросхемой КР 1554 ЛП 5, выступающей в качестве микроконтроллера. Девять светодиодов располагаются так, что попадают в отверстия на панели прибора спереди.

Если устройство корпуса не дает установить их таким образом, как на схеме, то их размещают на другой стороне, где расположены печатные дорожки. Светодиоды необходимо устанавливать мигающего типа, но можно монтировать и немигающие диоды, при условии, что они будут светиться ярким красным светом. Для таких целей применяют АЛ 307 КМ или L 1543 SRC – Е.

Можно выполнить сборку более простых исполнений приборов, но они будут иметь определенными особенностями.

Достоинства и недостатки, отличия от заводских моделей

Если перечислять достоинства стабилизаторов, изготовленных самостоятельно, то основным достоинством является низкая стоимость. Производители приборов часто завышают цены, а своя сборка в любом случае обойдется меньшей стоимостью.

Другим преимуществом можно определить такой фактор, как возможность простого ремонта своими руками устройства, Ведь кто, если не вы знаете лучше устройство, собранное своими руками.

В случае поломки хозяин прибора сразу найдет неисправный элемент и заменит его на новый. Простая замена деталей создается таким фактором, что все детали приобретались в магазине, поэтому их можно будет легко снова купить в любом магазине.

Недостатком самостоятельно собранного стабилизатора напряжения необходимо выделить его сложную настройку.

Простейший стабилизатор напряжения своими руками

Рассмотрим, каким образом можно изготовить самостоятельно стабилизатор на 220 вольт собственными руками, имея под рукой несколько простых деталей. Если в вашей электрической сети напряжение значительно снижено, то такой прибор подойдет вам как нельзя кстати. Чтобы его изготовить, понадобится готовый трансформатор, и несколько простых деталей. Лучше взять такой пример прибора себе на заметку, так как получается неплохое устройство, обладающее достаточной мощностью, например, для микроволновки.

Для холодильников и различных других бытовых устройств понижение напряжения сети очень вредно, больше чем повышение. Если поднять величину напряжения сети, применяя автотрансформатор, то во время уменьшения напряжения сети на выходе прибора напряжение будет нормальной величины. А если в сети напряжение станет в норме, то на выходе мы получим повышенное значение напряжения. Например, возьмем трансформатор на 24 В. При напряжении на линии 190 В на выходе устройства получится 210 В, при значении сети 220 В на выходе получится 244 В. Это вполне допустимо и нормально для работы бытовых устройств.

Для изготовления нам понадобится основная деталь – это простой трансформатор, но не электронный. Его можно найти готовый, либо изменить данные на уже имеющемся трансформаторе, например, от сломанного телевизора. Трансформатор будем соединять по схеме автотрансформатора. Напряжение на выходе будет получаться примерно на 11% выше напряжения сети.

При этом нужно соблюдать осторожность, так как во время значительного перепада напряжения в сети в большую сторону, на выходе устройства получится напряжение, которое значительно превышает допустимую величину.

Автотрансформатор будет добавлять к напряжению линии сети всего 11%. Это значит, что мощность автотрансформатора берется также на 11% от мощности потребителя. Например, мощность микроволновки равна 700 Вт, значит трансформатор берем 80 Вт. Но лучше брать мощность с запасом.

Регулятор SA1 дает возможность, если нужно, подсоединять нагрузку потребителя без автотрансформатора. Конечно, это не полноценный стабилизатор, но зато для его изготовления не требуется больших вложений и много времени.

Трехфазный стабилизатор напряжения: схемы подключения, выбор

Качество электроэнергии это не абстрактное понятие, а набор определенных показателей, регулируемых нормами ГОСТа 32144-2013. Соответственно, производители электрооборудования, для обеспечения функциональности своей продукции, также должны ориентироваться на нормированные характеристики питающих сетей. Но что делать в случаях перепадов или скачков напряжения в электрической сети, проявление которых не поддается прогнозированию? Самый оптимальный вариант решения задачи – установить трехфазный стабилизатор напряжения.

Устройство и принцип работы

Практикуется два варианта исполнения трехфазных стабилизаторов:

Единая конструкция, включающая в себя три контура стабилизации, независимых друг от друга.
Три однофазных стабилизатора (одного типа), подключенных «звездой» и размещенных в одной стойке.

Исполнение 3-х фазных стабилизаторов: единая (1) и модульная (2) конструкции

Единые конструкции, как правило, применяются для стабилизации питания маломощных потребителей. В этом случае моноблочная конструкция обойдется дешевле модульных стабилизаторов, не если выйдет из строя один из контуров нормализации напряжения, в ремонт придется сдавать всю установку.

Основное преимущество модульной конструкции заключается в том, что при неисправности одного из блоков стабилизации функция «байпас» включает подачу питание напрямую, минуя проблемный модуль. Это позволяет не прерывать подачу электроэнергии, пока производится ремонт и не требует доставки в мастерскую всей конструкции.

Что касается принципа работы трехфазных стабилизаторов, то он такой же, как у однофазных приборов, которые мы уже рассматривали, в одной из предыдущих публикаций.

Типы трехфазных стабилизаторов напряжения

Классификация приборов, обеспечивающих нормализацию качества электроэнергии, производится в зависимости от их принципа действия и способа управления. На текущий момент применяются следующие виды стабилизаторов:

Электронные (тиристорные), устройства данной группы управляются автоматически, то есть отсутствует необходимость настройки пользователем. Широко применяются для защиты бытовых электрических приборов от перекоса фаз, скачков напряжения и т.д.
Сервоприводные (электромеханические), трехфазные модели выпускаются под рабочее напряжение 0,4-11,0 кВ, как правило, предназначены для промышленного использования.
Релейные, в настоящее время данный вид стабилизаторов вытесняется более современными моделями с электронными ключами.
Феррорезонансные.
Инверторные.

Кратко опишем особенности перечисленных выше видов.

Релейные

В основу работы приборов данной группы заложен дискретный принцип нормализации электроэнергии. Для этого осуществляется переключение между обмотками блоков трансформаторов, чтобы повысить или понизить уровень выходных напряжений, с целью максимального приближения к номинальным параметрам. Коммутация обмоток осуществляется при помощи силовых реле, за работу которых отвечает электронный блок управления.

Ниже представлено фото релейного однофазного модуля с обозначением основных элементов.

Основные элементы релейного стабилизатора

Обозначения:

А – Электронный блок контроля работы.
В – Блок коммутации.
С – Стабилизирующий трансформатор.

Тиристорные

В качестве базовой основы данного вида стабилизаторов используется тот же принцип что и у релейных модификаций. Единственное отличие заключается в блоке коммутации, где вместо силовых реле используются электронные ключи – тиристоры или симисторы (сдвоенные тиристоры), что отразилось в названии приборов этого типа.

Устройство стабилизатора Vektor Energy на электронных ключах

Обозначения:

А – Автотрансформатор.
В – Электронные ключи (в данной модели используются симисторы).
С – Блок управления.

Иногда тиристорные стабилизаторы называют электронными, что тоже считается правильным, поскольку тиристоры, по сути, являются электронными ключами.

Электромеханические

Основным элементом данной конструкции является автотрансформатор, снабженный подвижным токосъемником. За счет перемещения последнего производится плавное управление коэффициентом трансформации, что позволяет корректировать линейное напряжение в однофазных и трехфазных сетях, обеспечивая высокую точность стабилизации.

В ранних моделях данного вида управление выходным напряжением осуществлялась вручную. Сегодня этот процесс полностью автоматизирован, перемещение токосъемника по обмотке автотрансформатора обеспечивает сервопривод, управляемый электронным контролером. Ниже представлено изображение трехфазного стабилизатора электромеханического типа и основные элементы одного из его модулей.

Особенности конструкции релейного стабилизатора

Обозначения:

А – Сервопривод, перемещающий токосъемник.
В – Плата управления.
С – Токосъемный механизм.
D – Автотрансформатор.

Феррорезонансные

Данный вид можно без преувеличения назвать прародителем бытовых нормализаторов напряжения. В нашей стране их широкое применение началось в середине 50-х годов прошлого века, когда ламповые телевизоры и другая бытовая техника стали доступны широким слоям населения.

В основу работы этого прибора заложен феррорезонансный эффект, в ходе которого устанавливается электромагнитное взаимодействие двух дросселей с насыщаемым и не насыщаемым сердечниками. Основные элементы такой конструкции представлены ниже.

Основные элементы феррорезонансного стабилизатора

Обозначения:

A – Трансформатор.
В – Дроссель с насыщаемым сердечником (выходной).
С – Дроссель с не насыщаемым сердечником (входной).
D – Сглаживающий конденсатор.

Инверторные

Это наиболее современная разработка нормализаторов питания. Принцип работы таких устройств коренным образом отличается от более ранних модификаций. В основу положено двойное преобразование. То есть, на первом этапе входной переменный ток преобразуется в постоянный. На втором этапе производится обратное инвертирование в синусоидальное напряжение с максимальным приближением к номинальным параметрам электрической сети.

Блок схема и устройство инверторного стабилизатора

Обозначения:

А – Входной фильтр.
B – Блок преобразования и коррекции сетевого напряжения.
С – Управляющий блок и входящие в него исполнительные элементы.
D – Контролер управления электронными ключами.
Е – Сглаживающий емкостной фильтр.
F – Инверторный преобразователь.

Гибридные приборы

Гибридные типы устройств комбинируют в себе свойства двух стабилизаторов, например, электромеханического и тиристорного. При небольших скачках напряжения нормализация осуществляется при помощи электромеханической составляющей, когда уровень превышает рабочий диапазон, электронные ключи осуществляют перекоммутацию обмоток трансформатора. Благодаря такой комбинации гибридные стабилизаторы позволяют использовать преимущества того или иного способа нормализации напряжения, правда, следует учитывать, что недостатки тоже суммируются.

Преимущества и недостатки

Предлагаем ознакомиться с плюсами и минусами различных типов нормализаторов напряжения, перечисленных выше. Начнем с релейного типа:

Преимущества, к таковым следует отнести: относительно невысокую стоимость и быстродействие (в пределах 20,0 – 40,0 мс).
Недостатки:

Не подходит для промышленного применения из-за недостаточной выходной мощности.
Большая дискретность и погрешность, последняя может быть на уровне 7,5%.
Небольшой уровень перегрузочной устойчивости (около 120%-160%).
Применение механических контактов существенно сокращает срок эксплуатации (как правило, не более 5-ти лет).

Теперь рассмотрим особенности моделей, в которых применяются электронные ключи:

Плюсы:

Достаточно высокое быстродействие (около 20-ти мс).
Большой рабочий ресурс (порядка 10-и – 20-и лет).

Основные минусы: высокая дискретность и низкая устойчивость к перегрузке.

У электромеханических приборов также имеются свои сильные и слабые стороны, к первым можно отнести:

Плавное изменение уровня напряжения.
Высокая скорость быстродействия и низкая погрешность стабилизации.
Перегрузочная устойчивость может составлять 500%-1000%.
Широкий диапазон рабочей температуры (от -25°С до 55°С ) и большой эксплуатационный ресурс (30 лет и более).

Что касается недостатков, то у электромеханических моделей их всего два: значительный вес и высокая стоимость.

У феррорезонансных стабилизаторов напряжения самый продолжительный срок эксплуатации (до 50-и лет), небольшой уровень погрешности (порядка 1%) и вполне приемлемая перегрузочная устойчивость (до 300%). Но данному виду присущи специфические недостатки, а именно характерный гул при работе, большой вес и габариты, а также сравнительно высокая стоимость.

Инверторные модели обладают более широким диапазоном входных напряжений, чем у других модификаций нормализаторов. Помимо этого они обеспечивают высокую точность выходного напряжения (погрешность составляет не более 1%) и его плавное регулирование. Инверторные приборы обладают небольшим весом, малыми габаритами и значительным рабочим ресурсом (до 25-и лет эксплуатации). К сожалению, относительно небольшой запас выходной мощности не позволяет использовать такие модели на промышленных предприятиях и объектах.

Что касается гибридных моделей, то их достоинства и недостатки определяются составляющими.

Схемы подключения

Подключение стабилизаторов на 3 фазы осуществляется в соответствии с прилагающийся инструкцией, пример типовой схемы показан ниже.

Типовое подключение 3-х фазного стабилизатора

При подключении 3 однофазных блоков для нормализации сети 380 В, или более высокого напряжения, питающего промышленное оборудование, может быть задействована схема подключения, представленная ниже.

Подключение 3-х однофазных блоков стабилизации

Обратим внимание, что обеспечить надежную защиту техники, запитанной от 3-х фазной сети, стабилизируемой от трех отдельных однофазных устройств, необходимо использовать блок синхронизации. Пример такого подключения показан ниже.

Подключение 3-х модулей с применением блока синхронизации

Обозначения:

А – Электросчетчик.
В – Блок синхронизации.
С – Распределительный шкаф, для подключения нагрузки.
D, Е, F – Однофазные модули нормализации напряжения.

Как выбрать – основные критерии

Перечисли факторы, требующие особого внимания при выборе стабилизатора:

Тип электросети, в зависимости от этого используют однофазные или трехфазные нормализаторы.
Качество электроэнергии. То есть, в насколько широком диапазоне происходят колебания напряжения. Соответственно, выбирается модель с соответствующими показателями.
Суммарная мощность нагрузки должна соответствовать номинальной мощности нормализатора. Например, если общая нагрузка 3 кВт, то прибор должен быть рассчитан на мощность 3 и более киловатт. Для повышенной надежности защиты электроприборов рекомендуется иметь запас по мощности.
С какой скоростью прибор регулирует напряжение, если этот параметр критичен, следует отдать предпочтение релейным, тиристорным или инверторным моделям.
Точность параметров выходного напряжения (величина погрешности), при повышенных требованиях рекомендуется использовать высокоточные трехфазные феррорезонансные или инверторные нормализаторы. Они обеспечивают высочайший уровень точности.

Рекомендуем с осторожностью относиться к изделиям неизвестных китайских брендов, низкая цена — единственное их достоинство. При этом, в большинстве своем, они не могут обеспечить стабильное напряжение при приближении к номинальной нагрузке.

Типовые часто задаваемые вопросы от читателей

Как подобрать стабилизатор напряжения для водяного насоса мощностью 1,3 кВт?

Чтобы подобрать наиболее подходящий в вашем случае тип стабилизатора напряжения рекомендую отталкиваться от основных рабочих параметров. Для этого рассмотрите наиболее важные критерии:

Мощность стабилизатора напряжения – дефицит мощности приведет к недееспособности устройства при подключении слишком большой нагрузки, а ее чрезмерный избыток приведет к необоснованным затратам. Поэтому вы должны определиться –к стабилизатору будет подключаться только насос, тогда хватит и 2 кВт мощности. Если вы планируете запитать от него весь дом или группу бытовых приборов, то мощность стабилизатора напряжения выбирается по их суммарной нагрузке.

Диапазон стабилизации – определяет минимальный и максимальный предел напряжения, в рамках которых стабилизатор напряжения может выдавать требуемые 230 В для питания нагрузки. Поэтому предварительно вы должны сориентироваться, до какого предела опускается или выше какого поднимается напряжение в домашней цепи. Оба этих параметра не должны выходить за пределы диапазона стабилизации.

Тип стабилизации – чтобы выбрать из представленных на рынке вариантов также стоит обратиться к параметрам напряжения в домашней цепи. Если отсутствуют значительные скачки, снижение или нарастание напряжения происходит плавно, то можно приобрести более дешевые модели ступенчатых стабилизаторов, к примеру, электронный. Если для вашего района характерны коммутационные переходные процессы, существенная просадка напряжения, то лучше взять бесступенчатый стабилизатор напряжения с двойной трансформацией.

Инверторный стабилизатор напряжения TEPLOCOM ST-1000 INVERTOR: фото, характеристики, сертификаты

Код товара: 717

Инверторный стабилизатор напряжения с двойным преобразованием энергии. Мощность нагрузки 1000 ВА. Синусоидальная форма выходного напряжения. Нижний диапазон напряжения сети 100—150 В, верхний диапазон 290—300 В в зависимости от загрузки. Точность выходного напряжения ±2%. Принудительная система охлаждения. Быстрое и простое подключение (не сложнее удлинителя). Гарантия 5 лет.

Стабилизаторы напряжения инверторного типа преобразуют переменное напряжение в постоянное и далее преобразуют постоянное напряжение опять в переменное, но уже с устойчивыми характеристиками. Данные устройства успешно применяют для обеспечения работы аудио-видео техники класса Hi-End, медицинского оборудования, прецизионного измерительных оборудования.

Типы стабилизаторов напряжения

Стабилизаторы со ступенчатым регулированием

Принцип работы

Основные детали стабилизаторов этого типа — автотрансформатор состоящий из нескольких обмоток и устройство коммутации, которое переключает эти обмотки.

На входе устройства находится электронная плата, которая анализирует сетевое напряжение и управляет переключателями, которые подают напряжение на выход от соответствующего вывода обмотки автотрансформатора.

Количество обмоток и , соответственно, ступеней может варьироваться от 4 до 9. Чем больше ступеней, тем точнее регулируется напряжение.

Быстродействие ступенчатых СН достигает 5-7 мсек.

Переключателями могут служить:

электромеханические реле
тиристоры, симисторы

Преимущество реле — отсутствие искажения формы напряжения, недостаток — ограниченная долговечность

Преимущества электронных переключателей — долговечность, недостатки — искажение формы напряжения, чувствительность к помехам в сети.

Недостатки

Так как СН этого типа регулируют напряжение ступенями, то на его выходе напряжение колеблется в определённых пределах, например, для стабилизатора с напряжение 220 В+/- 8% на выходе получим 203-237 В.

Это хорошо видно на графике:

Это основной недостаток ступенчатых ступенчатых преобразователей.

Основные преимущества:

небольшой размер
невысокая стоимость
возможность работы с перегрузкой
широкий диапазон входного напряжения
практически бесшумная работа

Все эти достоинства оценили потребители, и сейчас большинство пользуется именно этими ПН.

Схема ступенчатого стабилизатора

Схема релейного стабилизатора:

Схема тиристорного (симисторного) стабилизатора

Для увеличения точности регулирования напряжения применяют двухкаскадные схемы — первая грубая регулировка и второй каскад — для увеличения точности.

Вот как выглядит такой стабилизатор внутри:

Электромеханические стабилизаторы напряжения (сервоприводные)

Принцип работы

Главные детали в данных стабилизаторах — автотрансформатор и электромеханический переключатель, сервопривод.

Сервопривод представляет из себя бегунок, который движется по по виткам трансформатора и снимает с них нужное напряжение.

Недостатки

низкая надёжность
небольшой срок службы
низкая скорость реакции на изменение напряжения
шум при переключении

В качестве съёмного бегунка используют угольные щётки, поэтому срок службы и надёжность оставляют желать лучшего.

Во время работы слышен характерны звук искрения в щёточном механизме.

Скорость реакции примерно, 1 с на 10% изменения напряжения от номинала, поэтому при больших и резких скачках, например, работе сварочного аппарата, данный тип СН не сможет корректно стабилизировать напряжение.

Основные неисправности механических СН — залипание сервоприводного механизма и истирание бегунка-щётки.

Преимущества

низкая стоимость
точность регулирования
не вносит искажений на выходе

Сервоприводный двигатель отрабатывает колебания напряжения, с точностью 2-3%.

А стоимость из-за простоты конструкции невысокая, и такие стабилизаторы доступны по цене.

Стоит отметить, что сейчас появились роликовые механические СН, в которых вместо угольной щётки используется подвижный ролик — долговечность и надёжность таких стабилизаторов на порядок выше.

Схема электромеханического стабилизатора

Схема бегункового механизма:

Фото сервопривода в электромеханическом СН:

Инверторные стабилизаторы.

Ещё их называют стабилизаторы с двойным преобразованием или «онлайн стабилизаторы»

Принцип работы

СН этого типа преобразуют переменное напряжение сети в постоянное, после чего из постоянного формируют переменное со стабильными параметрами частоты, уровня и формы.

Таким образом параметры выходного напряжения не зависят от параметров входного.

Схема инверторного стабилизатора

ВФ — входные фильтры

ККМ — корректор коэффициента мощности

ИНВ — преобразователь постоянного напряжения в переменное

ВИП — вторичный источник питания

МК — микроконтроллер, управляющий работой всей схемы

Преимущества инверторных стабилизаторов

широкий диапазон входного напряжения
стабильные параметры выходного напряжения
бесшумность
небольшие габариты и вес
фильтрация помех и высокочастотных выбросов из сети
высокий КПД
защита по превышению тока в нагрузке

Инверторы способны работать от 100 В! При этом имеется снижение отдаваемой мощности (до 50%). Но это всё равно отличный показатель по сравнению с другими типами СН. Верхний предел доходит до 300 В.

При этом форма выходного сигнала — чистая синусоида, со стабильной частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Эти параметры не зависят от параметров входного сигнала, а задаются внутренним генератором. Стабильность держится в пределах +/- 05-1%.

Преобразователи способны работать с небольшой перегрузкой — до 120%. При увеличении мощности нагрузки стабилизатор плавно ограничивает ток, не давая выходить мощности за опасные пределы. Также есть защиты от скачков напряжения и перегрева самого прибора.

Современный уровень развития электроники позволяет разместить довольно мощные стабилизаторы в небольшом корпусе, сравнительно маленького веса.

КПД, благодаря современной элементной базе и наличию встроенного корректора коэффициента мощности переваливает за 90 %.

Очень часто такие преобразователи совмещают с аккумуляторными батареями, получая ИБП — источник бесперебойного питания или UPS. Это позволяет питать потребителей электроэнергии даже при полном отключении электричества.

Недостатки инверторного стабилизатора

Недостатком таких СН является цена. Но всё равно их используют всё чаще. А стоимость данных приборов будет снижаться по мере развития электроники и элементной базы для неё.

схема + инструктаж по сборке

Регулировка инерционного стабилизатора изображения для фотокамеры

Если вы используете грузики, положение центра тяжести которых нельзя изменить (как на фото), то отрегулировать горизонт можно путём поворота вертикальной планки на небольшой угол в узле её крепления. Перед регулировкой, один из винтов отпускается, а второй затягивается не до конца. После чего, планка устанавливается в нужно положение, и оба винта затягиваются.

Если в камере нет электронного индикатора уровня, то для юстировки горизонтального положения камеры можно использовать внешний пузырьковый уровень.

Если отказаться от установки быстросъёмной площадки, и использовать стандартный фото винт, то такой стабилизатор можно изготовить за пару часов.

А вот идея, как можно приподнять фото винт от фотовспышки над горизонтальной планкой. Давным-давно использовал это решение здесь>>>

Процесс изготовления стабилизатора на 220 В своими руками

Для начала нужно взять подходящий по размерам (примерно 120×90 мм) кусок фольгированного текстолита для изготовления печатной платы. Саму схему можно перенести на плоскость при помощи утюга и распечатанной на бумаге принципиальной схемы:

Получив необходимую архитектуру, можно приступать к намотке трансформаторов (можно купить и готовые ТПК-2-2, на 12В и соединить их последовательно, но можно изготовить самостоятельно). Для намотки каждого транса потребуется магнитопровод сечением 1.87 см2 и три провода. Первая обмотка – 8669 витков провода сечением 0.064 мм. Две другие обмотки выполняются уже проводом с площадью сечения 0.185 мм, и каждая из них будет содержать по 522 витка.

Второй трансформатор отличается – он собирается на тороидальном магнитопроводе, но количество витков уже будет 455. Второй трансформаторный блок должен содержать 7 отводов, и если для первых трех достаточно провода 3мм2, то для остальных необходимо применять шину с площадью сечения не менее 18 мм2. Это позволит избежать нагревания при работе устройства, и повысит общую безопасность.

После сборки трансформаторов, их необходимо соединить последовательно согласно схеме, приведенной ниже:

Остальные комплектующие для сборки нужно покупать. Приобретя все необходимое, можно приступать к сборке прибора согласно принципиальной электрической схеме

Важно помнить, что микросхема контроллера и симисторы необходимо монтировать на охлаждающем радиаторе с применением термопроводящей пасты или клея

Собрав все элементы воедино, вы получите надежный и качественный прибор с характеристиками, которые удовлетворят все бытовые потребности обычного жилого дома.

Если же подобная схема для вас сложна – лучше выбрать иной вариант самодельного стабилизатора, к примеру – релейный тип. Схема такого стабилизатора напряжения на 220 В не такая сложная, как у симисторного варианта, и ее обычно приводят как пример во всех журналах для радиолюбителей:

Схема проста, и содержит в себе 3 блока стабилизации, с разным порогом напряжения. Каждый из них состоит из стабилитрона и резисторов. Кроме блоков, в схеме есть два транзисторных ключа, управляющих электромагнитными реле. Благодаря простоте и относительной надежности, такой прибор станет отличной альтернативой более сложным устройствам.

Что нужно для подключения

Помимо самого стабилизатора, вам понадобится ряд дополнительных материалов:

трехжильный кабель ВВГнГ-Ls

Сечение провода должно быть точно таким же, как и на вашем вводном кабеле, который приходит на рубильник или автомат главного ввода. Так как через него будет идти вся нагрузка дома.

выключатель трехпозиционный

Данный выключатель в отличие от простых, имеет три состояния:

123

Можно использовать и обычный модульный автомат, но при такой схеме, если понадобится отключиться от стабилизатора, придется каждый раз полностью обесточивать весь дом и перекидывать провода.

Есть конечно же режим байпас или транзит, но чтобы перейти на него, нужно соблюдать строгую последовательность. Подробнее об этом будет сказано ниже.

С данным переключателем, вы одним движением целиком отсекаете агрегат, а дом остается со светом напрямую.

провод ПУГВ разных цветов

Вы должны четко понимать, что стабилизатор напряжения устанавливается строго до электросчетчика, а не после него.

Ни одна энергоснабжающая организация вам не разрешит подключиться по другому, как бы вы не доказывали, что тем самым, кроме эл.оборудования в доме, вы хотите защитить и сам прибор учета.

Стабилизатор имеет свой холостой ход и также потребляет эл.энергию, даже работая без нагрузки (

Инверторный стабилизатор Штиль ИнСтаб IS1000 0,8кВт настенный

Инверторный стабилизатор Штиль ИнСтаб IS1000 1000ВА/800Вт обновленная модель 2020 года

Главным отличием от старой модели — это конвенционное (естественное) охлаждение.

Благодаря новому корпусу вертикальной формы и установленному радиатору, охлаждение стабилизатора происходит конвекционным способом (естественным бесшумным).

Применение

Инверторный стабилизатор Штиль ИнСтаб IS1000 предназначен для защиты любого ответственного оборудования с питанием 220В и мощностью не более 800Вт.

Стабилизатор Штиль IS1000 идеально подходит для защиты любой нагрузки критичной к входному напряжению. Это может быть автоматика газового котла, аудио или видео аппаратура, светодиодное освещение, компрессорное оборудование и холодильники. По умолчанию, выходное напряжение стабилизаторов ИнСтаб настроено на 220В с точностью 2%. Время реакции на изменение входного напряжения равно 0мс. Такая точность и быстродействие полностью исключают возможность выхода из строя подключаемого к стабилизатору оборудования от некачественного напряжения.

Схема двойного преобразования напряжения позволяет полностью избавиться от скачков напряжения и помех входной сети, что позволяет использовать данный стабилизатор напряжения для питания Hi-Fi и Hi-End аппаратуры. Аудио-любители подтвердили улучшение звучания аудио-аппаратуры при использовании стабилизаторов серии ИнСтаб.

Напряжение

Однофазный стабилизатор напряжения Штиль IS 1000 работает в диапазоне входного напряжения от 90В до 310В. Точность выходного напряжения во всем входном диапазоне равна 220В +-2%. На графике показаны результаты мониторинга инверторного стабилизатора Штиль на протяжении 19 часов, которые показывают отсутствие флуктуаций на выходе стабилизатора при значительных изменениях во входной сети.

Установка

Стабилизатор Штиль IS1000 в новом корпусе предназначен для настенного размещения. С тыльной стороны корпуса имеются технологические отверстия для крепления на стену. Дюбель-гвозди идут в комплекте со стабилизатором.

Подключение

Для подключения нагрузки к стабилизатору Штиль IS1000 используется одна розетка европейского стандарта. При необходимости подключения нескольких нагрузок, к стабилизатору можно подключить свой удлинитель с несколькими розетками. При этом суммарная нагрузка не должна превышать мощность стабилизатора.

Для подключения стабилизатора к входной сети используется шнур с евровилкой.

Индикация

На фронтальной части стабилизатора расположен ЖК дисплей, отображающий основные параметры стабилизатора.

1) Входное напряжения в Вольтах.
2) При нажатии на кнопку отражает следующие параметры: выходное напряжение в Вольтах, мощность нагрузки в Вольт-амперах, температура внутри корпуса стабилизатора.
3) Аварийные сообщения.
4) Шкала нагрузки стабилизатора до 80%.
5) Максимальный уровень нагрузки.

Защита

ИнСтаб IS1000 защищает нагрузку от перепадов входного напряжения, от стабильно низкого или высокого напряжения, от короткого замыкания в сети.

Стабилизатор ИнСтаб IS1000 имеет встроенную защиту от импульсных помех (грозозащиту) и интеллектуальную защиту нагрузки от возможных неисправностей и сбоев в работе стабилизатора.

Особенности

Время реакции стабилизаторов серии ИнСтаб на изменение входного напряжения равно 0 мс. Это достигается за счет использования схемы двойного преобразования. Основными частями стабилизатора являются выпрямитель и инвертор. Выпрямитель преобразует входное переменное напряжение в постоянное, затем инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное стабилизированное 220В с чистой синусоидой.

Благодаря встроенному накопителю энергии стабилизатор ИнСтаб способен питать нагрузку стабилизированным напряжением на протяжении 200мс при полном кратковременном пропадании напряжения в сети.

Инверторный стабилизатор Штиль ИнСтаб IS1000 имеет встроенный радиатор для охлаждения, благодаря этому его работа абсолютно бесшумная.

Гарантия

Гарантийный срок эксплуатации Штиль IS1000 составляет 24 месяца. Факт гарантии подтверждает защитная пломба на корпусе стабилизатора, отряжающая подлинность происхождения и дату производства.

Технические параметры:

Модель	IS1000	IS1500	IS2000	IS2500	IS3000	IS3500
Выходная мощность, ВА/Вт	1000/800	1500/1125	2000/1500	2500/2000	3000/2500	3500/2750
Топология	инверторный (с двойным преобразованием)
Исполнение	настенное			настенное/настольное
Принцип регулировки	полное цифровое управление на базе цифрового сигнального микропроцессора
Входные характеристики
Тип входной сети	220
Рабочий диапазон входного напряжения, В	165-310 при нагрузке 100%, 135-310 при нагрузке 80%, 90-310 при нагрузке 60%
Допустимый диапазон входного напряжения, В	90-310
Нижний порог отключения нагрузки, В	90
Нижний порог подключения нагрузки, В	110
Верхний порог отключения нагрузки, В	310
Верхний порог подключения нагрузки, В	290
Диапазон входного напряжения в режиме байпас, В	187-245
Номинальная входная частота, Гц	50
Диапазон входной частоты	43-57 (50±14%)
Входной коэффициент мощности	0,99
Максимальный входной ток, А	5,2	7,3	10	13	17	18
Потребляемая мощность в режиме холостого хода, Вт	30			40
Плавный пуск	да
Выходные характеристики
Форма выходного сигнала	чистая синусоида
Номинальное выходное напряжение, В	220/230/240 (по умолчанию — 220, настраивается на заводе)
Точность поддержания выходного напряжения	±2%
Номинальная выходная частота, Гц	50
Максимальный выходной ток, А	4,5	6,8	9	11,3	14	15,9
Коэффициент нелинейных искажений, %	< 1,5 % при линейной нагрузке, <3% при нелинейной нагрузке
Крест-фактор	3:1
Перегрузочная способность (уровень нагрузки — в процентах от номинального значения)	105-150% не менее 5 с
КПД, %	до 97
Быстродействие (время реакции на изменение входного напряжения), мс	0
Защита
Перегрузка по выходу	электронная защита c восстановлением
Короткое замыкание	электронная защита c восстановлением
Перегрев	электронная защита c восстановлением
Защита от импульсных помех, грозозащита	варистор (2 кВ, 1/50 мкс)
Защита от аварии сети (входное напряжение за пределами диапазона 90 В — 310 В)	электронная защита c восстановлением
Защита от неисправности и сбоев в работе стабилизатора	электронная аварийная защита
Индикация и сигнализация
ЖК-дисплей со светодиодной индикацией	отображение рабочего состояния системы и основных входных и выходных параметров, 1 кнопка управления для выбора отображаемой информации, светодиодные индикаторы: норма, авария
Подключение
Входная сеть	кабель с трёхполюсной вилкой			клеммное подключение (L, N, PE)
Нагрузка (выходные разъёмы)	F-type EURO розетки с заземлением (1 шт. )			F-type EURO розетки с заземлением (2 шт.), клеммы
Надежность и эксплуатационные характеристики
Установка	в помещении
Диапазон рабочей температуры, ⁰С	от +5 до +40
Диапазон температуры хранения,⁰С	от -40 до +40
Тип охлаждения	конвенционное (безвентиляторное)	комбинированное (конвенционное/вентиляторное)		вентиляторное
Относительная влажность, %	от 0 до 90 (без конденсата)
Рабочая высота, м	до 3000 м над уровнем моря
Степень защиты от пыли и влаги	IP20
Срок службы, лет	10
Наработка на отказ, ч	≥150000
Гарантия, мес	24
Механические характеристики
Габариты (ВхШхГ), мм	300х187х78			205х370х103
Масса, кг	3			5
Цвет корпуса	серый
Стандарты и сертификаты
Сертификаты	Сертификат соответствия таможенного союза (ЕАС)
Климатическое исполнение	УХЛ 4. 2 (ГОСТ 15150)

Схема регулятора напряжения солнечной панели

В статье подробно рассказывается, как построить простую схему контроллера регулятора солнечной панели в домашних условиях для зарядки небольших батарей, таких как батарея 12 В, 7 Ач, с помощью маленькой солнечной панели

Использование солнечной панели

солнечные панели и их функции. Основные функции этих удивительных устройств — преобразование солнечной энергии или солнечного света в электричество.

В основном солнечная панель состоит из отдельных частей отдельных фотоэлектрических элементов.Каждая из этих ячеек способна генерировать небольшую электрическую мощность, обычно от 1,5 до 3 вольт.

Многие из этих ячеек на панели подключены последовательно, так что общее эффективное напряжение, генерируемое всем блоком, достигает пригодных для использования выходов 12 или 24 вольт.

Ток, генерируемый устройством, прямо пропорционален уровню солнечного света, падающего на поверхность панели. Электроэнергия, вырабатываемая солнечной панелью, обычно используется для зарядки свинцово-кислотной батареи.

Свинцово-кислотный аккумулятор, когда он полностью заряжен, используется с инвертором для получения необходимого сетевого напряжения переменного тока для питания дома. В идеале солнечные лучи должны падать на поверхность панели, чтобы она функционировала оптимально.

Однако, поскольку солнце никогда не бывает неподвижным, панели необходимо постоянно отслеживать путь солнца или следовать за ним, чтобы генерировать электричество с высокой эффективностью.

Если вы заинтересованы в создании автоматической системы солнечных панелей с двумя трекерами, вы можете обратиться к одной из моих предыдущих статей.Без солнечного трекера солнечная панель сможет выполнять преобразования только с эффективностью около 30%.

Возвращаясь к нашим фактическим дискуссиям о солнечных панелях, это устройство можно считать сердцем системы в том, что касается преобразования солнечной энергии в электричество, однако генерируемое электричество требует большого количества измерений, прежде чем его можно будет эффективно использовать в предыдущей системе привязки сетки.

Зачем нам солнечный регулятор

Напряжение, получаемое от солнечной панели, никогда не бывает стабильным и резко меняется в зависимости от положения солнца и интенсивности солнечных лучей и, конечно же, от степени падения на солнечную панель.

Это напряжение, если оно подается на аккумулятор для зарядки, может вызвать повреждение и ненужный нагрев аккумулятора и связанной с ним электроники; поэтому может быть опасным для всей системы.

Для регулирования напряжения от солнечной панели обычно используется цепь регулятора напряжения между выходом солнечной панели и входом батареи.

Эта схема гарантирует, что напряжение от солнечной панели никогда не превышает безопасное значение, необходимое для зарядки аккумулятора.

Обычно для получения оптимальных результатов от солнечной панели минимальное выходное напряжение от панели должно быть выше, чем требуемое напряжение зарядки аккумулятора, то есть даже в неблагоприятных условиях, когда солнечные лучи не являются резкими или оптимальными, солнечная панель все равно должна быть способен генерировать напряжение, превышающее, скажем, 12 вольт, что может быть напряжением заряжаемой батареи.

Доступные на рынке солнечные регуляторы напряжения могут быть слишком дорогими и не такими надежными; однако изготовление одного такого регулятора дома с использованием обычных электронных компонентов может быть не только забавным, но и очень экономичным.

Вы также можете прочитать об этой цепи регулятора напряжения на 100 Ач

Принципиальная схема

ПРИМЕЧАНИЕ : ПОЖАЛУЙСТА, УДАЛИТЕ R4, ПОСКОЛЬКУ ЭТО НЕ ВАЖНО. ВЫ МОЖЕТЕ ЗАМЕНИТЬ ЕГО ПРОВОДНИК.

Конструкция печатной платы на стороне дорожек (R4, диод и S1 не включены … R4 на самом деле не важен и может быть заменен перемычкой.

Как это работает

Ссылаясь на предлагаемую схему регулятора напряжения солнечной панели, мы видим дизайн, в котором используются самые обычные компоненты, но при этом удовлетворяет требованиям в соответствии с нашими спецификациями.

Одна микросхема LM 338 становится сердцем всей конфигурации и отвечает за выполнение желаемых регуляторов напряжения в одиночку.

Показанная схема регулятора солнечной панели соответствует стандартному режиму конфигурации IC 338.

Входной сигнал поступает на показанные точки входа ИС, а выход для батареи — на выход ИС. Кастрюля или предустановка используются для точной установки уровня напряжения, который можно рассматривать как безопасное значение для батареи.

Зарядка с контролируемым током

Эта схема контроллера солнечного регулятора также предлагает функцию управления током, которая гарантирует, что аккумулятор всегда получает фиксированный заданный ток зарядки и никогда не перегружается. Модуль можно подключить, как показано на схеме.

Соответствующие указанные позиции могут быть легко подключены даже неспециалистом. Остальные функции выполняются схемой регулятора. Переключатель S1 должен быть переключен в режим инвертора, когда батарея полностью заряжена (как показано на индикаторе).

Расчет зарядного тока для батареи

Зарядный ток может быть выбран соответствующим образом путем выбора номинала резисторов R3. Это можно сделать, решив формулу: 0,6 / R3 = 1/10 батареи Ач. Предварительно установленный VR1 настроен на получение необходимого зарядного напряжения от регулятора.

Солнечный регулятор с использованием IC LM324

Для всех систем солнечных панелей эта единственная схема гарантированно эффективного регулятора на основе IC LM324 предлагает энергосберегающий ответ на зарядку аккумуляторных батарей свинцово-кислотного типа, обычно встречающихся в автомобилях.

Не считая цены на солнечные элементы, которые, как предполагается, будут перед вами для использования в различных других планах, солнечный регулятор сам по себе стоит ниже 10 долларов.

В отличие от ряда других шунтирующих регуляторов, которые перенаправляют ток через резистор после полной зарядки аккумулятора, эта схема отключает источник питания от аккумулятора, устраняя необходимость в громоздких шунтирующих резисторах.

Как работает схема

Как только напряжение батареи упадет ниже 13. 5 вольт (обычно напряжение холостого хода 12-вольтовой батареи), транзисторы Q1, Q2 и Q3 включаются, и зарядный ток проходит через солнечные панели, как задумано.

Активный зеленый светодиод показывает, что батарея заряжается. Когда напряжение на клеммах батареи приближается к напряжению холостого хода солнечной панели, операционный усилитель A1a отключает транзисторы Q1-Q3.

Эта ситуация фиксируется до тех пор, пока напряжение батареи не упадет до 13,2 В, после чего запуск процесса зарядки батареи снова восстанавливается.

В отсутствие солнечной панели, когда напряжение батареи продолжает падать с 13,2 В до примерно 11,4 В, что означает, что батарея полностью разряжена, A1b, выход переключается на 0 В, заставляя подключенный КРАСНЫЙ светодиод мигать с частотой, установленной нестабильный мультивибратор A1c.

В этой ситуации мигает с частотой 2 герца. ОУ A1d дает ссылку на 6 V, чтобы сохранить переключения порогов на 11,4 V и уровни 13,2 В.

Предлагаемая схема регулятора LM324 рассчитана на токи до 3 ампер.

Для работы с более значительными токами может быть необходимо увеличить базовые токи Q2, Q3, чтобы гарантировать, что все эти транзисторы могут поддерживать насыщение во время сеансов зарядки.

Солнечный регулятор электроэнергии с использованием микросхемы IC 741

Большинство типичных солнечных панелей обеспечивают около 19 В без нагрузки. Это позволяет получить падение напряжения на выпрямительном диоде на 0,6 В при зарядке свинцово-кислотного аккумулятора на 12 В. Диод предотвращает прохождение тока батареи через солнечную панель в ночное время.

Эта установка может быть отличной, пока аккумулятор не перезаряжается, так как аккумулятор 12 В может легко перезарядиться до уровня выше 1 В 5, если источник зарядки не контролируется.

Падение напряжения, вызванное последовательным проходом BJT, обычно составляет приблизительно 1,2 В, что кажется слишком высоким для эффективной работы почти всех солнечных панелей.

Оба вышеуказанных недостатка эффективно устранены в этой простой схеме солнечного регулятора. Здесь энергия от солнечной панели поступает в аккумулятор через реле и выпрямительный диод.

Как работает схема

Когда напряжение аккумулятора увеличивается до 13,8 В, контакты реле щелкают, так что транзистор 2N3055 начинает подзаряжать аккумулятор до оптимального значения 14,2 В.

Этот уровень напряжения полной зарядки можно установить немного ниже, несмотря на то, что большинство свинцово-кислотных аккумуляторов начинают выделять газ при 13,6 В. Это выделение газов значительно увеличивается при перенапряжении.

Контакты реле срабатывают при падении напряжения аккумулятора ниже 13,8 В. Питание от батареи не используется для работы схемы.

Фет работает как источник постоянного тока.

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Схема, работа и его применение

Устройство инвертора напряжения

Как правило, многие люди запутались в инверторе и преобразователе напряжения и принципах их работы.Инвертор — это электрическое устройство, которое преобразует мощность постоянного тока в мощность переменного тока и соответственно увеличивает или снижает уровень напряжения. Для сравнения: преобразователь изменяет уровень напряжения, но не меняет его тип. Таким образом, в преобразователях переменное напряжение по-прежнему будет переменным, а постоянное напряжение — постоянным. Инверторы становятся все более популярными вместе с солнечными энергосистемами, где мы получаем низковольтный источник постоянного тока для питания обычных устройств, работающих от 110 В или 220 В переменного тока.

Инверторы используются в большом количестве приложений, связанных с электроэнергетикой. Инверторы напряжения делятся на три категории: инверторы с широтно-импульсной модуляцией, преобразователи прямоугольной формы и однофазные инверторы с компенсацией напряжения.

Принцип работы инвертора напряжения

?

Основная идея каждой схемы инвертора состоит в том, чтобы создавать колебания с использованием заданного постоянного тока и передавать эти колебания через первичную обмотку трансформатора путем усиления тока. Это первичное напряжение затем повышается до более высокого напряжения в зависимости от количества витков в первичной и вторичной катушках.

Большинство инверторов имеют конструкцию с регулируемым напряжением и переменной частотой. Они состоят из секции преобразователя, секции конденсатора шины и секции инвертирования. В секции преобразователя используются полупроводниковые устройства для выпрямления (преобразования) входящего фиксированного напряжения трехфазного переменного тока фиксированной частоты в постоянное напряжение, которое хранится в конденсаторной батарее шины.

Там он становится постоянным источником тока для силовых устройств, которые расположены в так называемой инвертирующей секции. Инвертирующая секция поглощает мощность от блока конденсаторов шины постоянного тока, инвертирует ее обратно в симулированные синусоидальные волны трехфазного переменного тока переменного напряжения и переменной частоты, которые обычно используются для изменения скорости трехфазного асинхронного двигателя.

Инвертор напряжения

Шаги по созданию схемы инвертора напряжения

Различные шаги по созданию инвертора напряжения включают следующие

Необходимые компоненты

Макетная плата для размещения всех компонентов и пайки всего на
Микросхема LM555IC — это сердце схемы
Значения резисторов, конденсаторов и диодов показаны на схеме ниже.
Цветные светодиоды и источник питания

Добавьте микросхему LM555

Поместите микросхему LM555IC на макетную плату, которая является сердцем всей схемы
Подайте источник напряжения и GND
Подключите два контакта от контакта 6 к контакту 2 и подключите два резистора R1, R2
Добавьте конденсатор C1
Остерегайтесь положительного и отрицательного подключений конденсатора
Светодиод имеет две клеммы, а именно положительный и отрицательный, где более короткая ножка — отрицательная клемма

IC LM555 Генератор импульсов на микросхеме

Разработка схемы путем соединения компонентов

Схема инвертора напряжения показана ниже, в которой используется хорошо известная микросхема таймера LM555IC. Принципиальная схема разделена на три части, а именно осциллятор, выпрямитель и регулятор напряжения. Генератор используется для преобразования постоянного тока в переменный, специальный тип выпрямителя используется для преобразования переменного тока в постоянный и, наконец, регулятор напряжения.

Схема инвертора напряжения

Генератор используется для преобразования постоянного тока в переменный, специальный тип выпрямителя используется для преобразования переменного тока в постоянный и, наконец, стабилизатор напряжения.
Эта ИС в приведенной выше схеме подключена как генератор. Максимальный период цикла достигает 0.6933 × (R1 + R2) × C1 сек, а низкий период достигает 0,693 × R2 × C1 сек. При значениях R1, R2 и C1 это генерирует прямоугольную волну приблизительно 1,3 кГц на контакте-3.
Соединение двух диодов обеспечивает выпрямление и, конечно же, генерирует сигнал постоянного тока, но не так, как обычные диодные мосты.
Когда на контакте 3 ИС высокий уровень, диод D1 включается и проводит ток, и, таким образом, ИС заряжает конденсатор С2. Когда вывод 3 переключается на низкий уровень, диод D1 выключается и блокирует ток.
Будет заряжен конденсатор C2, и теперь положительная сторона конденсатора находится на уровне 0 В. Тогда другая сторона должна быть -VCC, если мы пренебрегаем порогом диода D1 на некоторое время.
Это означает, что диод D2 работает, и конденсатор C2 заряжает C3 напряжением -Ve. А конденсатор С3 работает как сглаживающий конденсатор.
Это означает, что диод D2 работает, и конденсатор C2 заряжает C3 напряжением -Ve. А конденсатор С3 работает как сглаживающий конденсатор.
Как сказано, напряжение отпускания должно быть управляемым.Лучше всего сделать сменный делитель напряжения с одним переменным резистором и постоянным резистором. Здесь объединены R3 и Q1, Q1 — полевой транзистор с P-каналом.
Перед тем, как включить эту схему, вы можете попробовать использовать регулятор напряжения как Vcc и понизить R3 и Q1. Хотя в конструкции H0420 вывод напряжения LC не мог производить достаточный ток для питания Микросхема IC.
Кроме того, для этой ИС требуется источник питания напряжением 4,5 В. Есть и другие реализации IC.КМОП-версия микросхемы с низким энергопотреблением будет подчиняться источнику питания вывода напряжения LC H0420. КМОП-версия микросхемы с низким энергопотреблением будет подчиняться источнику питания вывода напряжения LC H0420.

Применение инвертора напряжения

Инверторы — это практичное устройство и полезная часть оборудования для множества различных приложений. Любому, кто хочет запустить ноутбук или другое электронное устройство в автомобиле или доме на колесах, необходим инвертор.

Различные инверторы могут иметь разные функции, что делает их более подходящими для различных конкретных приложений.Доступны очень маленькие инверторы, которые подключаются к автомобильному прикуривателю с одной трехконтактной розеткой переменного тока в качестве выхода.

Большие инверторы обычно проектируются для встраивания в электрическую систему здания. Некоторые инверторы предлагают выходное напряжение 240 В.

Типы инверторов можно разделить на категории по форме выходного сигнала, типу переключателя, технологии переключения и частоте.

Итак, это все о шагах по созданию схемы инвертора напряжения. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или проектов в области электрики и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, в чем основная функция инвертора ?

Вход 12 В, выход 220 В, 250 Вт.

Схема инвертора PWM 250 Вт SG3524.

Здесь показана схема инвертора с ШИМ мощностью 250 Вт, построенная на микросхеме SG3524. SG3524 — это интегрированная схема импульсного регулятора, которая имеет все основные схемы, необходимые для создания импульсного регулятора в несимметричном или двухтактном режиме. Построена в схемотехника внутри SG3524 включают в себя широтно-импульсный модулятор, генератор, источник опорного напряжения, усилитель ошибки, схему защиты от перегрузки, драйверы и т. д. выходныхSG3524 составляет основу этой схемы инвертора PWM, которая может корректировать свое выходное напряжение в зависимости от изменений выходной нагрузки. В инверторе без ШИМ изменение выходной нагрузки напрямую влияет на выходное напряжение (при увеличении выходной нагрузки выходное напряжение уменьшается, и наоборот), но в инверторе ШИМ выходное напряжение остается постоянным в диапазоне выходной нагрузки.

Принципиальная схема инвертора PWM мощностью 250Вт.

Схема инвертора PWM

По поводу схемы.

Резистор R2 и конденсатор C1 задают частоту внутреннего генератора микросхемы.Предустановку R1 можно использовать для точной настройки частоты генератора. Выводы 14 и 11 являются выводами эмиттера внутреннего транзистора драйвера ИС. Коллекторные выводы транзисторов драйвера (выводы 13 и 12) связаны вместе и подключены к шине +8 В (выход 7808). Две последовательности импульсов 50 Гц, сдвинутые по фазе на 180 градусов, доступны на выводах 14 и 15 ИС. Это сигналы, которые управляют последующими транзисторными каскадами. Когда сигнал на выводе 14 высокий, включается транзистор Q2, который, в свою очередь, включает транзисторы Q4, Q5, Q6, когда ток течет от источника +12 В (батареи), подключенного в точке a (отмеченной меткой a) через верхнюю половину первичная обмотка трансформатора (T1) идет на землю через транзисторы Q4, Q5 и Q6.В результате во вторичной обмотке трансформатора индуцируется напряжение (из-за электромагнитной индукции), и это напряжение вносит вклад в верхний полупериод выходного сигнала 220 В. В течение этого периода на выводе 11 будет низкий уровень, и его последующие этапы будут неактивными. Когда 11 вывод IC становится высоким, Q3 включается, и в результате Q7, Q8 и Q9 также будут включены. Ток течет от источника +12 В (отмечен меткой a) через нижнюю половину первичной обмотки трансформатора и опускается на землю через транзисторы Q7, Q8, Q9, а результирующее напряжение, индуцированное на вторичной обмотке T2, вносит вклад в нижний полупериод Форма выходного сигнала 220 В.

Секция регулирования выходного напряжения схемы инвертора работает следующим образом. Выход инвертора (выход T2) отводится от точек, обозначенных b, c, и подается на первичную обмотку трансформатора T2. Трансформатор T2 понижает это высокое напряжение, мост D5 выпрямляет его, и это напряжение (будет пропорционально выходному напряжению инвертора) подается на контакт 1 (инвертирующий вход усилителя внутренней ошибки IC) через R8, R9, R16 и это напряжение сравнивается с внутренним опорным напряжением.Это напряжение ошибки будет пропорционально отклонению выходного напряжения от желаемого значения, и ИС регулирует рабочий цикл сигналов возбуждения (на выводах 14 и 12), чтобы вернуть выходное напряжение к желаемому значению. Предварительную установку R9 можно использовать для регулировки выходного напряжения инвертора, поскольку он напрямую регулирует величину напряжения, возвращаемого с выхода инвертора в секцию усилителя ошибки.

IC2 и связанные с ней компоненты производят питание 8 В от источника 12 В для питания ИС и связанных с ней схем.Диоды D3 и D4 представляют собой свободно вращающиеся диоды, которые защищают транзисторы каскада драйвера от скачков напряжения, которые возникают при переключении первичных обмоток трансформатора (T2). R14 и R15 ограничивают базовый ток Q4 и Q7 соответственно. R12 и R13 — это понижающие резисторы для Q4 и Q7, которые предотвращают их случайное включение. C10 и C11 предназначены для обхода шума с выхода инвертора. C8 — конденсатор фильтра для регулятора напряжения IC 7808. R11 ограничивает ток через светодиодный индикатор D2.

Примечания.

Установите SG3524 на держателе.
Все конденсаторы, кроме C10 и C11, должны быть рассчитаны на напряжение не менее 15 В.
Preset R9 может использоваться для регулировки выходного напряжения инвертора.
Preset R1 может использоваться для настройки рабочей частоты инвертора.
Транзисторы в каскаде драйвера требуют радиатора.
T2 — это трансформатор 220 В первичной обмотки, вторичной обмотки 12 В, 1 А.
T1 — это трансформатор 12-0-12 В первичный, 220 В вторичный, 300 ВА.
Драйверные транзисторы необходимо изолировать от радиатора с помощью листов слюды. Монтажные комплекты для этих транзисторов легко доступны на рынке.
Дополнительный алюминиевый радиатор с ребрами может быть прикреплен к 7808.
Если мост на 1 А недоступен, сделайте его, используя четыре диода 1N4007.

% PDF-1.3 % 1683 0 объект > endobj xref 1683 133 0000000016 00000 н. 0000003016 00000 н. 0000003137 00000 п. 0000003812 00000 н. 0000004049 00000 н. 0000004594 00000 н. 0000004928 00000 н. 0000004950 00000 н. 0000005076 00000 н. 0000005098 00000 н. 0000005227 00000 н. 0000005500 00000 н. 0000006601 00000 п. 0000006623 00000 н. 0000006752 00000 н. 0000006774 00000 н. 0000006904 00000 н. 0000006926 00000 н. 0000007057 00000 н. 0000007079 00000 п. 0000007209 00000 н. 0000007494 00000 н. 0000007762 00000 н. 0000007784 00000 н. 0000007913 00000 п. 0000007935 00000 п. 0000007957 00000 н. 0000007979 00000 н. 0000008109 00000 п. 0000008131 00000 п. 0000008262 00000 н. 0000008284 00000 н. 0000008415 00000 н. 0000008437 00000 н. 0000008567 00000 н. 0000008589 00000 н. 0000008720 00000 н. 0000008742 00000 н. 0000008874 00000 н. 0000008896 00000 н. 0000009027 00000 н. 0000009049 00000 н. 0000009179 00000 н. 0000009201 00000 н. 0000009332 00000 п. 0000009354 00000 п. 0000009486 00000 н. 0000009508 00000 н. 0000009639 00000 н. 0000009661 00000 п. 0000009791 00000 н. 0000009813 00000 н. 0000009944 00000 н. 0000009966 00000 н. 0000010098 00000 п. 0000010120 00000 п. 0000010250 00000 п. 0000010272 00000 п. 0000010401 00000 п. 0000010423 00000 п. 0000010554 00000 п. 0000010576 00000 п. 0000010707 00000 п. 0000010729 00000 п. 0000010860 00000 п. 0000010882 00000 п. 0000011012 00000 п. 0000011034 00000 п. 0000011163 00000 п. 0000011185 00000 п. 0000011316 00000 п. 0000011338 00000 п. 0000011468 00000 п. 0000011490 00000 п. 0000011619 00000 п. 0000011641 00000 п. 0000011767 00000 п. 0000011789 00000 п. 0000011916 00000 п. 0000011939 00000 п. 0000012504 00000 п. 0000012527 00000 п. 0000013208 00000 п. 0000013231 00000 п. 0000013766 00000 п. 0000013789 00000 п. 0000014524 00000 п. 0000014548 00000 п. 0000016346 00000 п. 0000016369 00000 п. 0000017200 00000 н. 0000017223 00000 п. 0000018256 00000 п. 0000018279 00000 п. 0000019347 00000 п. 0000019370 00000 п. 0000020558 00000 п. 0000020580 00000 п. 0000020930 00000 п. 0000020955 00000 п. 0000034053 00000 п. 0000034077 00000 п. 0000039714 00000 п. 0000039738 00000 п. 0000044359 00000 п. 0000044383 00000 п. 0000050743 00000 п. 0000050767 00000 п. 0000058470 00000 п. 0000058494 00000 п. 0000065705 00000 п. 0000065729 00000 п. 0000073537 00000 п. 0000073561 00000 п. 0000081853 00000 п. 0000081877 00000 п. 00000

00000 п. 00000

00000 п. 0000098493 00000 п. 0000098517 00000 п. 0000104135 00000 п. 0000104159 00000 н. 0000107691 00000 п. 0000107715 00000 н. 0000110106 00000 п. 0000110129 00000 н. 0000110723 00000 п. 0000110746 00000 н. 0000111296 00000 н. 0000111320 00000 н.

0000113709 00000 н. 0000003195 00000 н. 0000003789 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1684 0 объект > endobj 1685 0 объект > endobj 1814 0 объект > ручей Hb`pa`f`g«d @

(PDF) Регулирование выходного напряжения инвертора в случае изменения нагрузки

Содержимое этой работы может быть использовано на условиях Creative Commons Attribution 3.0 лицензия. Любое дальнейшее распространение

этой работы должно содержать указание на автора (авторов) и название работы, цитирование журнала и DOI.

Опубликовано по лицензии IOP Publishing Ltd

1234567890 ‘’ “»

Sustainable Buildings and Cities IOP Publishing

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 353 (2018) 012021 doi: 10.1088 / 1757-899X / 353/1/012021

Регулирование выходного напряжения инвертора в случае нагрузки

Изменение

Омар ДИОУРИ, Фатима ЭРРАХИМИ, Наджия ES-SBAI

Лаборатория возобновляемых источников энергии и интеллектуальных систем, факультет естественных наук и

технологий, Университет Сиди Мохамеда Бен Абделлаха, Фес, Марокко

Электронная почта: omar. [email protected]

Аннотация. В фотоэлектрических устройствах постоянного / переменного тока стабильность выходного напряжения инвертора

играет очень важную роль в электрических системах. Такая фотоэлектрическая система состоит из инвертора

, который позволяет преобразовывать непрерывную энергию в альтернативную энергию, используемую в системах

, работающих под напряжением 230 В. Выход этого инвертора может быть подключен к одиночной нагрузке

или более, при этом вторая нагрузка добавляется параллельно с первой нагрузкой.В данном случае

свидетельствует о падении напряжения на выходе инвертора. Эта проблема влияет на правильное функционирование

электрических нагрузок. Поэтому наш вклад состоит в том, чтобы решить эту проблему, скомпенсировав падение напряжения

с помощью повышающего преобразователя на входе инвертора. Этот повышающий преобразователь будет играть роль компенсатора

, который будет обеспечивать необходимое напряжение на инвертор для увеличения

напряжения на нагрузках. Но использования этого повышения без управления им недостаточно, потому что

генерирует напряжение, которое зависит от рабочего цикла управляющего сигнала. Для стабилизации выходного напряжения

инвертора мы использовали пропорциональное, интегральное и производное регулирование (ПИД), что позволяет

генерировать необходимый управляющий сигнал для повышения напряжения, чтобы иметь хорошее регулирование

. выходного напряжения инвертора.Наконец, мы решили проблему падения напряжения

даже при изменении нагрузки.

1. Введение

Растущий спрос на энергию и отрицательное влияние ископаемого топлива требуют увеличения производства электроэнергии

за счет возобновляемых источников энергии [1]. Энергия ветра, топливные элементы и солнечные фотоэлектрические элементы используются для удовлетворения необходимых требований нагрузок

и подачи этой зеленой электроэнергии в сеть. Это можно назвать микросетью

[2].В фотоэлектрических приложениях существует множество структур, используемых для взаимодействия с нагрузками или сетью. Для реализации этого интерфейса

используется силовая электроника, такая как преобразователь постоянного тока в постоянный и инвертор постоянного тока в переменный. В литературе используется множество топологий

силовых электронных систем с целью повышения эффективности за счет минимизации количества переключателей

, уменьшения общих гармонических искажений (THD) и регулирования напряжения и тока

, которые вводятся в сеть. [3].С другой стороны, управление этими преобразователями предлагает эффективный инструмент в

, регулирующий некоторые параметры или регулирующий подачу мощности [4]. Большинство исследований сосредоточено на том, как

извлечь максимальную мощность с помощью алгоритма «Возмущать и наблюдать» [5] и управления нечеткой логикой [6]. Он также ориентирован на определение степени заряда аккумулятора с помощью фильтра Калмана [7] и Neural

Networks [8]. Однако для некоторых приложений требуется выходное напряжение 230 В. В случае изменения нагрузки

напряжение постоянного тока повышающего преобразователя должно поддерживаться около желаемого значения, и следует избегать явления падения напряжения

. Следовательно, необходимо использовать схему управления, чтобы

регулировал выходное напряжение переменного тока системы таким образом, чтобы гарантировать стабильность. В повышающем преобразователе постоянного / постоянного тока

используются пропорциональные интегральные (ПИ) контроллеры для регулирования напряжения на шине постоянного тока [4-9]. Однако схема инвертора напряжения

А

Наш программируемый MP3-плеер имеет интерфейс к ЖК-дисплею с контроллером HD44780.Это буквенно-цифровые ЖК-дисплеи с от одной до 4 строк текста и от 16 до 40 символов в строке. Однако эти ЖК-дисплеи (и ЖК-дисплеи в целом) существуют в двух вариантах: те, которые требуют положительного управления LC напряжение и те, которым требуется отрицательное напряжение LC-возбуждения. Модель H0420 ( программируемый MP3-плеер, о котором я упоминал ранее) поддерживает только ЖК-дисплеи с положительное управляющее напряжение LC, потому что он получает питание непосредственно от общего (асимметричный) сетевой адаптер питания.

Инвертор напряжения (который создает отрицательное напряжение из положительного) будет позволяют подключать ЖК-дисплей с отрицательным напряжением возбуждения LC к H0420.(Отрицательное) выходное напряжение должно регулироваться, поскольку оптимальное Напряжение возбуждения LC зависит от угла обзора и температуры. H0420 уже имеет вывод для положительного управляющего напряжения LC между 0 В и + 5 В. Наши схема должна «перехватить» этот вывод и изменить его, чтобы создать отрицательное напряжение.

Схема

На изображении ниже показана схема инвертора напряжения, которая сосредоточена вокруг хорошо известная микросхема таймера 555. Схема состоит из трех частей: генератора, преобразующего постоянный ток в переменный, специальный выпрямитель, который преобразует переменный ток в постоянный (но теперь отрицательный), и регулятор напряжения. Между прочим, ни одно из значений компонентов не является критичным.

Микросхема таймера 555 подключена как генератор. Как подробно описано во многих книги и статьи, «высокий период» цикла занимает 0,693 × (R1 + R2) × C1 секунды и низкий период занимает 0,693 × R2 × C1 секунды. При значениях R1, R2 и C1, это дает почти прямоугольную волну на частоте 1,3 кГц на выводе 3.

Два диода выглядят как половина выпрямительного моста и действительно производят сигнал постоянного тока, но иначе, чем обычные диодные мосты.Когда вывод 3 из 555 высокий, диод D1 проводит (а диод D2 блокируется) и, таким образом, 555 заряжает конденсатор С2. Когда на контакте 3 устанавливается низкий уровень, D1 блокируется. Еще есть заряд в C2 и на стороне «+» конденсатора теперь нулевой уровень (потому что контакт 3 временно находится под нулевым напряжением). На другой стороне должен быть минус VCC, если мне позволено пока игнорировать порог D1. Это, в свою очередь, означает, что диод D2 проводит и что C2 заряжает C3 . .. отрицательным напряжением. Конденсатор С3 действует как сглаживающий конденсатор.

Как уже говорилось, выходное натяжение должно быть управляемым (т. Е. Регулируемым). Легкий способ для этого нужно сделать регулируемый делитель напряжения с одним постоянным резистором и одним переменный резитор. Это комбинация R3 и Q1; Q1 — P-канальный переход Полевой транзистор, для которого я использовал J175.

Конечные ноты

Из-за порога напряжения на диодах выходной диапазон составляет от нуля вольт. примерно до -3,8 В (с Vcc на 5 В). Отношение к управляющему напряжению (вход в схеме), а выходное напряжение не является линейным.Эта не было важным для моего приложения, но это нужно упомянуть.

Прежде чем перейти к этой схеме, я попытался использовать управляющее напряжение как Vcc, и отбросьте R3 и Q1. Однако в конструкции H0420 вывод напряжения управления LC не мог производить ток, достаточный для питания микросхемы 555. Кроме того, стандарт 555 требуется источник питания не менее 4,5 В. Есть альтернативные реализации модели 555: маломощная версия CMOS модели 555 будет соответствовать текущему питанию вывода напряжения LC-привода H0420, и существуют версии, которые работают от 3В. тоже.Я не пробовал их, но вместо этого выбрал делитель напряжения R3 / Q1 и стабильный Vcc 5В.

Эта схема подходит для экспериментальной платы 12 на 5 контактов с нормальным компоненты. Вы можете сделать его меньше с помощью специальной печатной платы и еще меньше, используя Компоненты SMD. Я вставил печатную плату прямо в ленточный кабель, соединяющий ЖК-дисплей. к H0420 (контакты заземления, напряжения VCC и LC близки вместе в ленточном кабеле).

Инвертор напряжения зарядного насоса
: 1.8-5,3 В, 60 мА
Обзор
Эта плата представляет собой инвертор напряжения накачки заряда, который преобразует входное напряжение от 1,8 В до 5,3 В в соответствующее отрицательное выходное напряжение с типичным КПД более 80%. Инвертор может обеспечивать непрерывный выходной ток 60 мА в большей части своего рабочего диапазона, что делает его простым решением для приложений, требующих отрицательного источника питания с меньшей мощностью, включая схемы смещения датчиков и биполярные схемы операционного усилителя.
В отличие от регулятора напряжения, который производит постоянное выходное напряжение из диапазона входных напряжений, этот инвертор не имеет установленного выходного напряжения; Отрицательное выходное напряжение модуля изменяется пропорционально положительному входному напряжению, которое он получает. Однако вы можете получить регулируемое отрицательное напряжение, запитав инвертор предварительно регулируемым напряжением питания. Например, при фиксированном питании 5 В модуль выдает на выходе фиксированное значение –5 В; при входном напряжении 3,3 В выходной сигнал равен −3.3 В. Обратите внимание, что величина выходного напряжения уменьшается с увеличением выходного тока; пожалуйста, посмотрите графики внизу этой страницы для более подробной характеристики.
Характеристики
Входное напряжение: от 1,8 В до 5,3 В
Отрицательное выходное напряжение инвертируется со входа
Стандартный длительный выходной ток: 60 мА
<200 мкА типичный ток покоя без нагрузки
Использование инвертора
Подключения
Инвертор напряжения имеет три соединения: входное напряжение (VIN), заземление (GND) и выходное напряжение (VOUT). Три соединения обозначены на задней стороне печатной платы, и они расположены с шагом 0,1 дюйма по краю платы для совместимости с беспаечными макетными платами, разъемами и другими прототипами, использующими сетку 0,1 дюйма. Вы можете припаять провода непосредственно к плате или припаять либо прямую вилку 3 × 1, либо прямоугольную вилку 3 × 1, которая входит в комплект.
Входное напряжение, VIN, должно быть между 1,8 В и 5,3 В. Выходное напряжение, VOUT, инвертируется по сравнению с входным (номинально, VOUT = −VIN).
Типичный КПД и выходной ток
КПД этого инвертора, определяемый как (мощность на выходе) / (мощность на входе), является важным показателем его производительности, особенно когда речь идет о сроке службы батареи или нагреве. Как показано на графике ниже, этот преобразователь напряжения обычно имеет КПД от 80% до 90%.
Максимально достижимый выходной ток составляет не менее 60 мА непрерывно в большей части рабочего диапазона инвертора напряжения, но при входных напряжениях ниже примерно 2.