Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berterusan, teknologi penyongsang telah berkembang dengan lebih meluas. Penyelidikan mengenai bekalan kuasa penyongsang juga telah berkembang lebih jauh. Pada masa ini, sebagai tambahan kepada penyongsang frekuensi kuasa, penyongsang frekuensi tinggi juga telah mula menduduki pasaran pembangunan bekalan kuasa penyongsang dan dijangka menggantikan penyongsang frekuensi kuasa. Walaupun penyongsang frekuensi tinggi menebus kekurangan penyongsang frekuensi kuasa seperti saiz yang besar, frekuensi rendah, dan kecekapan rendah, mereka masih tidak dapat menggantikan sepenuhnya peranan penyongsang frekuensi kuasa. Berbanding dengan penyongsang frekuensi tinggi, penyongsang frekuensi kuasa mempunyai kelebihan tersendiri. Skim reka bentuk bekalan kuasa penyongsang bebas berdasarkan pengubah frekuensi kuasa dicadangkan di sini.
1. Reka bentuk struktur bekalan kuasa penyongsang
Rajah 1 ialah gambar rajah blok bekalan kuasa penyongsang berdasarkan modulasi lebar nadi (PWM) teknologi. Seluruh litar memilih input DC voltan rendah dan menyongsangkannya kepada voltan AC melalui litar penyongsang jambatan penuh. Ia dirangsang kepada nilai puncak terkadar oleh litar rangsangan frekuensi kuasa, dan kemudian voltan AC yang memenuhi keperluan dikeluarkan melalui litar penapis. Secara amnya, ia diperlukan untuk mengeluarkan 220V/50Hz AC.
2. Reka bentuk litar perkakasan bekalan kuasa penyongsang
2.1 teknologi PWM
Asas teori teknologi kawalan PWM ialah teorem impuls. Gelombang sinus digunakan sebagai gelombang modulasi untuk menggunakan gelombang modulasi lebar nadi bipolar (SPWM) dengan amplitud keluaran pembawa yang sama dan lebar nadi berubah mengikut gelombang sinus. Isyarat gelombang segi empat sama ini ditambah kepada songsang Tiub kuasa penyongsang jambatan boleh ubah dikawal untuk menghidupkan dan mematikan, dan akhirnya bentuk gelombang keluaran AC yang hampir kepada ideal diperolehi. Teknologi ini menjadikan litar perkakasan mudah dan meningkatkan kecekapan bentuk gelombang keluaran. Rajah 2 ialah gambarajah pendawaian dan bentuk gelombang SPWM menggunakan peranti U3988 untuk mengawal jambatan penyongsang. 0UTA dan 0UTB ialah pin keluaran bagi jujukan nadi SPWM gelombang sinus. Isyarat yang dikeluarkan oleh kedua-dua pin ini secara amnya perlu melalui litar kawalan mati sebelum dihantar ke penyongsang. Tukar jambatan.
2.2 Peranan pengubah frekuensi kuasa dalam litar penyongsang
Input bekalan kuasa penyongsang frekuensi kuasa biasanya DC voltan rendah, yang menggunakan litar penyongsang jambatan penuh untuk mengawal voltan AC keluaran dengan menjejaskan kekerapan pensuisan tiub kesan medan. Nilai puncak ke puncak voltan AC gelombang sinus output 220V ialah 620V, manakala voltan input diperbetulkan bekalan kuasa penyongsang am ialah 310V. Agar penyongsang mengeluarkan voltan AC gelombang sinus 220V tanpa herotan, voltan DC di hadapan penyongsang mestilah 680 ~870V. Kerana voltan masukan penyongsang am jauh lebih kecil daripada nilai ini, pengubah keluaran mesti ditambah untuk meningkatkan voltan keluaran penyongsang melebihi nilai puncak terkadar sebelum ia boleh digunakan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3.
Litar ini menggunakan struktur litar penukaran jambatan penuh. Keluaran penukar ini bukan satu wayar hidup dan satu wayar neutral, tetapi dua wayar hidup. Namun begitu, wayar neutral biasanya diperlukan apabila menyambung kepada beban. Jika tiada pengubah pengasingan keluaran dan wayar hidup disambung dengan tegar kepada wayar neutral, bekalan kuasa penyongsang tidak akan berfungsi dengan baik. Rajah 4 menunjukkan arah aliran semasa semasa gelombang separuh positif pengubah bukan keluaran.
Ia boleh dilihat daripada Rajah 4 itu disebabkan oleh akses garis neutral, arus beban tidak melalui tiub penerus dan tiub kuasa penyongsang selepas melalui beban, tetapi mengalir terus kembali ke terminal input talian neutral sesalur kuasa. Dalam kes ini, Rajah Tiub kuasa penerus dan penyongsang di dalam kotak bertitik tengah tidak berfungsi. Mengikut prosedur kerja biasa, arus beban hendaklah mengalir melalui tiub penerus dan tiub kuasa penyongsang kedua-dua litar jambatan. Rajah 5 menunjukkan arah aliran arus apabila terdapat separuh gelombang positif pengubah keluaran. Apabila hujung keluaran disambungkan kepada pengubah pengasingan, yang menengah (akhir input beban) daripada pengubah boleh disambungkan kepada garis neutral kuasa sesalur, sekali gus membentuk sistem bekalan kuasa yang boleh dipercayai. Dapat dilihat bahawa pengubah keluaran pengasingan adalah komponen penting dalam litar jambatan penyongsang, menjadikan litar penyongsang boleh dipercayai dan stabil.
2.3 Litar perlindungan
U3988 mempunyai voltan rujukan terbina dalam untuk perlindungan undervoltage dan perlindungan terlalu panas. Ia hanya perlu membahagikan voltan melalui perintang. Apabila voltan lebih rendah daripada voltan rujukan, U3988 akan dikunci untuk berhenti mengeluarkan denyutan. Sebagai tambahan, dari segi perlindungan semasa, bergantung kepada arus beban, terdapat fungsi perlindungan tiga peringkat: perlindungan cepat, kelewatan pendek dan kelewatan yang lama.
3. Kekurangan litar kuasa penyongsang
Transformer pengasingan disambungkan untuk tujuan mengubah voltan dan mengasingkan garis neutral, dan tidak mempunyai fungsi mengasingkan gangguan dan mutasi beban penimbal. Terdapat lapisan penebat antara primer dan sekunder pengubah. Mereka membentuk kapasitor C dengan kapasiti tertentu. Reaktans kapasitif kapasitor adalah berkadar songsang dengan frekuensi, itu dia:
Dalam formula, Xc ialah reaktans kapasitif bagi kemuatan teragih setara antara transformer primer dan sekunder, dalam Ω. f ialah kekerapan isyarat gangguan, dalam Hz. C ialah kemuatan teragih setara antara primer dan sekunder pengubah, dalam F.
Ia boleh dilihat daripada persamaan (1) bahawa semakin tinggi frekuensi, semakin kecil reaktansi kapasitif, itu dia, semakin tinggi frekuensi isyarat gangguan, lebih mudah untuk laluan kapasitif dilalui. Oleh kerana kekerapan isyarat gangguan am adalah sangat tinggi, mereka boleh didorong terus melalui pengubah untuk mengganggu beban. Jika gangguan frekuensi rendah datang, ia akan mengubah beban gangguan secara berkadar mengikut nisbah penjelmaan pengubah. Oleh kerana pengubah tidak mempunyai fungsi anti-gangguan, penapis input dan output biasanya ditambah pada hujung input dan output jambatan penyongsang.
Oleh kerana sambungan pengubah pengasingan, peranti frekuensi rendah seperti induktor dan kapasitor akan disambungkan, yang bukan sahaja meningkatkan saiz litar itu sendiri tetapi juga meningkatkan penggunaan kuasa litar dan mengurangkan kecekapan output litar. Dengan pembangunan beransur-ansur peranti frekuensi tinggi dan berharga rendah seperti transformer elektronik, kos pengeluaran pengubah frekuensi kuasa telah meningkat secara relatif, dan kos pengeluaran papan litar yang direka untuk sistem ini juga telah meningkat dengan sewajarnya.
4 Kesimpulan
Melalui analisis di atas, struktur litar dan ciri-ciri bekalan kuasa penyongsang frekuensi kuasa diperkenalkan secara menyeluruh. Litar yang direka ini menggabungkan fungsi canggih peranti digital dan fungsi pengasingan pengubah frekuensi kuasa untuk mencapai tujuan reka bentuk litar yang mudah dan boleh dipercayai.