DC düzenlemeli güç kaynağı tasarımıyla ilgili sorunlara çözümler
DC Stabilize Güç Kaynağının Tasarımı
Üç fazlı doğrultucu transformatörün tasarımı şunları içerir: birincil ve ikincil sargıların bağlantı modu, ikincil yan voltajın hesaplanması, birincil ve ikincil yan akımın hesaplanması, kapasitenin hesaplanması ve belirlenmesi ve seçimi yapısal formun. Bunlar arasında primer ve sekonder sargıların bağlantı modu ve sekonder taraf voltajının belirlenmesi anahtar analizimizin içeriğidir. Bu makale, ayrıntılı olarak tanıtmak için örnek olarak bir kademeli motor sürücüsünün üç DC güç kaynağının tasarımını alır.
İkincil yan voltajın belirlenmesi
Sekonder gerilim sadece yük gerilimi (yani tasarlanacak DC regüleli güç kaynağı gerilimi) ve doğrultucu devresi ile ilgili olmayıp, aynı zamanda gerilim dengeleyici cihaz ile de ilgilidir. Yüksek gereksinimleri olan köprü doğrultucu devresi için, voltajı stabilize etmek ve voltajı bir voltaj dengeleyici ile stabilize etmek için kapasitör filtresi kullanın. Düşük gereksinimleri olanlar için voltajı stabilize edemez veya voltajı stabilize etmek için kapasitörler kullanamazsınız. Şekil 1'de gösterildiği gibi artı 7V düşük voltajlı sürücü esas olarak faz kilitleme için kullanılır. Akımı küçük ve voltajı düşük. Tip güç kaynağı ve yüksek frekans, büyük akım ve akım değişim oranı yüksek aşırı gerilim üretecektir, bu nedenle voltajı stabilize etmek için elektrolitik kapasitörler ve akımı sınırlamak için dirençler kullanılmalıdır; artı 12V, küçük akım ve düşük voltajlı bilgisayarların ve entegre devrelerin güç kaynakları için kullanılır. Bununla birlikte, kararlı voltaj ve küçük dalgalanma katsayısı gereklidir, bu nedenle voltajı iki aşamada stabilize etmek için kapasitörler ve üç uçlu regülatörler kullanılır. Farklı voltaj dengeleme yöntemleri için, ikincil voltajın farklı belirleme yöntemleri vardır. Teorik olarak, üç voltajın hesaplama formülleri aynıdır, yani U2=Ud/2.34 veya UL=Ud/1.35 ve hesaplanan üç ikincil voltajın voltajları: 5.2V, 81.5V ve 8.9V, ancak bu tür hesaplamaların sonuçları pratikte uygun değildir. Bu nedenle, bazı büyüklüklerin mühendislik tahmin formülleri ile belirlenmesi gerekir. Örneğin, üç fazlı tersinmez düzeltme sistemi genellikle UL=({{20}}.9 ~1.{{30}})·Ud tahmini formülünü kullanır. , DC tarafı bir elektrolitik kondansatör ile filtrelenirse, çıkışın ortalama değeri artacaktır, bu genellikle UL=Ud/2½ formülüyle tahmin edilir; DC tarafı bir kondansatör ve üç uçlu bir voltaj regülatörü ile stabilize edilirse, kararlılığı genişletmek için Voltaj aralığı, Ud genellikle 3 ~ 6V arttırılmalı ve ardından UL=({ {42}}.9 ~ 1.0) · Ud. Bu şekilde belirlenen üç sekonder voltaj şunlardır: UL7=0.9×7=6.3V, UL110=110/2½=78V, UL12=16×0.{ {43}}.4V.
1. İkincil örnek akım hesabı ve kapasite belirleme
Sekonder akım, yük akımının ve doğrultucu devresinin büyüklüğüne göre belirlenmelidir. Şekil 1'de üç fazlı bir köprü doğrultucu devresi kullanılmış ve üç sekonder akımın etkin değerleri I2=(2/3)½Id: 3.26 A, 6.5A, 1.63A formülü kullanılarak elde edilmiştir. 3 sekonder gerilim ve akım elde edersiniz. Transformatörün primer ve sekonder gücünün yaklaşık olarak eşit olması prensibine göre primer akımı I1=1.45A elde edilebilir, transformatörün kapasitesi S=953VA'dır ve transformatör modeli 1.5kVA'ya göre seçilir.
1. Sekonder sargının bağlantı modunun belirlenmesi
Üç fazlı trafo sargıları isteğe göre yıldız veya üçgen şeklinde bağlanabilir. Üç fazlı doğrultma devreleri genellikle yüksek güçlü doğrultma için kullanılır (yani, yük gücü 4kW'ın üzerindedir) ve transformatörler genellikle iki tipe bağlanır: Y/Δ ve Δ/Y. Δ/Y bağlantısı, güç hattı akımının sinüs dalgasına daha yakın olan iki adıma sahip olmasını sağlayabilir ve harmonik etki küçüktür ve kontrol edilebilir düzeltme devresi daha çok kullanılır; Y/Δ bağlantısı, ikincil Sargı akımını azaltarak tek fazlı AC güç sağlayabilir, genellikle yüksek güçlü diyot doğrultucu devrelerinde kullanılır; küçük güçlü üç fazlı transformatörler için, bazen Y/Y tipine bağlanır, ancak bu bağlantı yöntemi elektrik şebekesine harmonikler getirecektir. Ama ne de olsa gücü küçük ve etkisi küçük. Kısacası seçim yaparken sadece elektrik şebekesine olan etkiyi göz önünde bulundurmamalı, aynı zamanda sargı akımını en aza indirmeli ve sargı yalıtım seviyesini de düşürmeliyiz. Şekil 1'de 7V ve 12V akımları nispeten küçüktür, voltaj düşüktür ve yıldız bağlantı yöntemi seçilir; 110V akım büyüktür ve voltaj çok yüksek değildir ve sargıdaki akımı büyük ölçüde azaltabilen, sargı telinin çapını azaltabilen ve sargının uzunluğunu uzatabilen Δ-şekilli bağlantı yöntemi seçilir. hizmet ömrü; birincil sargının hat voltajı yüksek (380V) olmasına rağmen, trafo kapasitesi sadece 2kW ve birincil akım 1.45A'dır, bu nedenle yıldız bağlantı yöntemi sargının voltajını ve sargının yalıtımını azaltabilir.
Doğrultucu devre tasarımı
Üç fazlı doğrultucu devresi genellikle üç fazlı bir yarım dalga doğrultucu devresine ve üç fazlı bir köprü doğrultucu devresine sahiptir. Üç fazlı köprü doğrultucu devresinin çıkış ortalama voltajı yüksek, voltaj dalgalanması küçük ve kalite faktörü yüksek olduğundan, köprü doğrultucu devresi sıklıkla kullanılır. Köprü kolundaki diyot tipi seçimi esas olarak anma gerilimi ve anma akımı ile belirlenir ve anma akımı ve gerilimi, ortalama yük akımı ve gerilimi ile belirlenir. Hesaplama formülü: ID=(1/3)½·Id, ID( AV)=ID / 1.57, UDn=(1 ~ 2) 2½·U2, model doğrultucunun değeri, ID (AV) ve UDn ile diyot kılavuzu kontrol edilerek belirlenebilir.
Filtreleme ve voltaj dengeleyici devre tasarımı
1), filtre devresi ve cihaz seçimi
Doğrultucu filtre devresi genellikle kapasitörler, indüktörler ve RC gibi filtre devrelerine sahiptir. Endüktif filtreleme, titreşimli akıma karşı elektromotor kuvveti oluşturmak ve akım değişimini engellemek için endüktans kullanılarak gerçekleştirilir. Endüktans ne kadar büyük olursa, filtreleme etkisi o kadar iyi olur. Genellikle yük akımının büyük olduğu ve filtreleme gereksinimlerinin yüksek olmadığı alanlarda kullanılır. RC filtre devresi, dirençler ve kondansatörler bağlanarak kullanılan bir filtre devresidir. Direnç, DC voltajının bir kısmını azaltacağından, DC çıkış voltajı azalacaktır, bu nedenle sadece küçük akım devreleri için uygundur. Kapasitör filtreleme, düzeltilmiş çıkış voltajını kararlı hale getirmek için kapasitörün şarj etme ve boşaltma etkisini kullanmaktır ve voltaj genliği artar, filtreleme etkisi iyidir ve çeşitli doğrultma devreleri için uygundur. Filtre kondansatörünün seçimi esas olarak tipinin, kapasitesinin ve dayanma gerilimi değerinin belirlenmesidir. Yaygın olarak kullanılan doğrultucu filtre kapasitörleri, alüminyum elektrolitik, tantal elektrolitik, polyester ve monolitik kapasitörleri içerir. Alüminyum elektrolitik kapasitörler, büyük kaçak akıma, düşük dayanım voltajına ve çalışma sıcaklığına (artı 70 dereceye kadar), ancak büyük kapasiteye sahiptir; tantal elektrolitik kapasitörler, alüminyum elektrolitik kapasitörlere göre küçük kaçak akıma, daha yüksek dayanma gerilimine ve çalışma sıcaklığına sahiptir ve genellikle daha yüksek gereksinimler için kullanılır; polyester kapasitörler, büyük yalıtım direncine, düşük kayıp, düşük çalışma sıcaklığına (artı 55 dereceye kadar), küçük kapasiteye, ancak yüksek dayanım voltajına sahiptir; yekpare kapasitörler boyut olarak küçük ve dayanma gerilimi yüksek yapılabilir. Performans ve termal performans nispeten kararlıdır, ancak kapasite küçüktür. Genel olarak, doğrultulmuş çıkış akımı büyük olduğunda, voltajı filtrelemek ve stabilize etmek için elektrolitik kapasitörler kullanılmalıdır; çıkış akımı küçükse, filtreleme için sıradan kapasitörler veya elektrolitik kapasitörler kullanılabilir. DC çıkış voltajı dalgalanma katsayısı gereksinimlerine sahipse veya yüksek frekanslı gürültüyü önlemek için elektrolitik kapasitörler kullanın Küçük kapasiteli polar olmayan kapasitörlerle paralel olarak kullanılması daha iyidir: küçük kapasiteli kapasitörler yüksek dereceli harmonikleri filtreleyebilir Titreşimli DC'de ve elektrolitik kapasitörler, büyük değerli düşük frekanslı bileşenleri filtreleyebilir ve voltaj stabilizasyon aralığı geniştir ve etkisi iyidir. Doğrultma ve filtreleme devresi, kapasitörün çok fazla kapasite ve dayanım voltajı gerektirmez. Genel olarak, kapasitörün kapasitesi çıkış akımına göre tahmin edilir. Çıkış akımı büyükse, kapasite büyük olacaktır; akım küçükse, kapasite küçük olacaktır. Ancak kapasite çok büyükse çıkış voltajı değeri düşecek ve çok küçükse voltaj dalgalanması büyük ve kararsız olacaktır. Kapasiteyi belirlemek için Tablo 1'e bakın. Dayanma gerilimi değeri genellikle bağlı devrenin çalışma geriliminin 1,5 ila 2 katıdır.
2), voltaj regülatör devresi ve cihaz seçimi
İki tür voltaj dengeleyici devre vardır: ayrık bileşenli voltaj dengeleyici devre ve entegre voltaj dengeleyici devrenin temel olarak düşük voltajlı ve küçük akımlı devreyi düzeltmek için kullanıldığı entegre voltaj dengeleyici devre. . Seçim yaparken, önce pozitif güç kaynağı veya negatif güç kaynağı, ayarlanabilir veya sabit olup olmadığı seriyi belirlemeli ve ardından anma gerilimi ve anma akımına göre belirli bir model seçmelisiniz; aynı zamanda, voltaj dengeleyici doğrultucu devresine bağlandığında, giriş terminalinde bir kısa devreyi önlemek için I/O terminaline bir diyot bağlamak, giriş terminali ile arasına küçük bir kondansatör bağlamak gibi bazı Koruyucu bileşenler zemin, giriş voltajı genliğini vb. sınırlayabilir.
DC güç kaynağının tasarımı teoride nispeten basittir, ancak belirli mühendislik tasarımında daha fazla analiz, araştırma, uygulama ve özet gereklidir.
