"Akım sınırlayıcı direnç" çok çıkışlı izole sürücü devresi ve kısa devre akım sınırlayıcıdaki uygulaması
Bir omuz kazanın sırt çantası
Bu ne kadar zor?
Bir şans ver!
_
Uzun basın tanıma
1. Giriş
Güç elektroniği teknolojisinin hızlı gelişimi, güç elektroniği cihazlarının uygulamasını giderek daha yaygın hale getirmiştir. Şu anda, izole bir güç kaynağının gerekli olduğu güç elektroniği cihazlarında, birincil ve ikincil devreleri içeren bağımsız bir çalışma güç kaynakları seti kurulmaktadır. Devre karmaşıktır, verimliliği düşüktür, boyutu büyüktür, maliyeti yüksektir ve güvenilirliği düşüktür; bazı güç elektroniği cihazları Voltaj pompalı özel bir tek güç kaynağı sürücü devresi kullanmak, karmaşık çok kanallı izole edilmiş yardımcı güç kaynaklarından tasarruf sağlayabilir, ancak bu ayrılmış devrenin sınırlamaları nedeniyle, yüksek voltaj, yüksek güç ve özel ihtiyaçlara sahip diğer durumlara uygulanamaz.
Üç fazlı köprü katı hal kısa devre arıza akım sınırlayıcı, daha yüksek voltaj seviyelerine sahip güç şebekeleri için uygundur Devre Şekil 1'de gösterilmiştir. Devredeki her bir tristör, dayanım voltaj seviyesini artırmak için, birden fazla izole edilmiş çıkış devresi ile seri olarak bağlanmıştır. Sayın, bu makale yalıtılmış güç kaynağını akım sınırlayıcıya uygular ve deneysel sonuçlar devrenin güvenilirliğini doğrular.
Şekil 1 Üç fazlı köprü katı hal kısa devre hatası akım sınırlayıcı
2 Sistem yapısı
Çok çıkışlı izole güç sürücü devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. Ana devrenin yardımcı güce ihtiyaç duyduğu yüksek frekanslı transformatör izolasyon dönüşümünü gerçekleştirmek için bir dizi ortak AC barası kullanır ve düzeltme, filtreleme ve stabilizasyondan sonra ihtiyaç duyulan şey haline gelir. DC gerilimi. Dağıtılmış güç kaynağı yöntemi, çok kanallı izolasyon çıktısının zorluğunu çözer ve gerçek devrede güç kaynağı nesnesine çok yakın olabilir ve parazit olasılığını azaltır. İzolasyon transformatörünün izolasyon voltajı da nispeten yüksek yapılabilir ve birincil ve ikincil tarafların dağıtılmış kapasitansı nispeten küçüktür.
Şekil 2 Çoklu çıkış sürücü devresi güç kaynağı modu
3 çalışma prensibi
Tahrik devresinin yapı blok diyagramı Şekil 3'teki gibi gösterilmektedir. Kesikli çerçeve 1, bir doğrultucu ve doğrusal voltaj dengeleme devresidir ve kesikli çerçeve 2, güçlü bir tetikleyiciye sahip bir tahrik devresidir.
Şekil 3 Sürücü devresinin blok şeması
3.1 Yüksek frekans transformatörünün eşdeğer devresi
Yüksek frekanslı bir transformatörün eşdeğer devresi Şekil 4'te gösterilmektedir. Bunlar arasında, Lm, transformatörün birincil uyarma endüktansıdır, transformatör oranı 1: N'dir, yüksek frekanslı kare dalga akım kaynağıdır, Vo, transformatör çıkış voltajıdır ve io, transformatör çıkış akımıdır. Transformatörün birincil sargısının sadece bir dönüşü olduğu için,
Lm = (1)
Görev oranı D = 0.5 olduğunda, transformatörün çalışma dalga formu Şekil 5'te gösterilmektedir.
Şekil 4 Transformatör eşdeğer devresi
Şekil 5 Transformatör çalışma dalga formu
Stage, Vo yüksektir, iL doğrusal olarak yükselir ve artışı
iL1 = dt = (t1 t0) = DT = (2)
Faz, Vo düşük, iL doğrusal olarak azalır ve artışı
iL2 = iL1 = - 3
Çıkış akımı
io = (4)
3.2 Doğrusal voltaj regülatörü ve aşırı akım koruma devresi
Güç kaynağı bir akım kaynağı sinyali olduğundan, voltaj dengeleme devresi paralel bir doğrusal voltaj dengeleme yöntemini kullanır Devre Şekil 6'da gösterilmiştir. R1 bir akım sınırlayıcı görevi görür, R2, R3, R4 ve Z1 bir voltaj regülatör devresi oluşturur, Z1 bir TL431 hassas voltaj regülatörü tüpü kullanır ve R5, V1 ve S1 bir aşırı akım koruma devresi oluşturur.Giriş akımı çok büyük olduğunda, V1 açılır ve S1 geçidi Son derece yüksek bir seviyede açılır, böylece Z1'den akan akımı sınırlar ve sonraki devreyi korur.
Şekil 6 Doğrusal voltaj regülatörü ve aşırı akım koruma devresi
3.3 Güçlü tetik devresi
Güçlü tetikleme devresi Şekil 7'de gösterilmektedir. Giriş düşen kenar geldiğinde, kondansatör üzerindeki gerilim aniden değişemeyeceği için 2. noktadaki potansiyel düşük olur ve güçlü bir tetikleme darbesi çıkar, düşen kenardan sonra kondansatör şarj olmaya başlar ve 2. noktadaki potansiyel yükselir. > Vref'te güçlü tetik biter. Güçlü tetik genişliği , formül (5) 'e göre hesaplanır.
= - (R1 R2) C1ln (5)
Burada: V1O, kapasitör şarj olmaya başladığında 1. noktadaki voltajdır;
V1C, karşılaştırıcı döndüğünde 1. noktadaki kritik voltajdır.
Şekil 7 Güçlü tetik devresi
4 Deneysel sonuçlar
Şekil 1'de gösterilen üç fazlı köprü katı hal kısa devre arıza akım sınırlayıcısını kullanarak, izole edilmiş güç kaynağının parametreleri aşağıdaki gibidir: yüksek frekanslı transformatör çalışma frekansı 100kHz, birincil taraf 1 dönüş, ikincil taraf iki çıkış, sırasıyla 3 dönüş ve 1 dönüş . Ana devre çıkışı, gerekli DC voltajı olacak şekilde düzeltilir, filtrelenir ve stabilize edilir. Yardımcı devrenin çıkışı, tristörün kapanma sürecini hızlandırması için bir ters akım sağlayan negatif bir seviyeye doğrultulur ve filtrelenir. Şekil 8, giriş kare dalga akım kaynağı dalga biçimini göstermektedir. Şekil 9, ikincil yan akım dalga biçimini gösterir.
Şekil 8 Kare dalga akım kaynağı dalga biçimi
Şekil 9 Transformatör sekonder tarafının çıkış akımı dalga formu
Lm'yi artırmak, histerezis kaybını azaltabilir, çekirdek kaybını azaltabilir ve transformatör iletim verimliliğini artırabilir. Çekirdeğin aynı boyutta olması durumunda, denklem (1) 'den daha büyük bir nispi geçirgenliğe r sahip bir çekirdek seçilmesinin Lm'yi artırabileceği görülebilir. Amorf demir çekirdek, yüksek bir nispi geçirgenliğe sahiptir ve bu, demir çekirdeğin histerezis kaybını azaltabilir. Şekil 10, amorf ve ferrit çekirdekli transformatörün ikincil yan ana devresinin çıkış akımı dalga biçimini gösterir. Şekil 10'dan, amorf demir çekirdeğin mevcut dalga biçiminin dalga başı düşme oranının nispeten düşük olduğu, yani AiL'nin nispeten küçük olduğu görülebilmektedir.
Şekil 10 Amorf ve ferrit sekonder taraf arasındaki ana devre çıkış akımı dalga formlarının karşılaştırılması
Ölçülen akım değeri ve devre çalışma verimliliği Tablo 1'de listelenmiştir. Bunlar arasında Lm, mıknatıslama endüktansıdır; iL, mıknatıslama endüktansı üzerindeki akım artışıdır; Is birincil akımın etkin değeridir; I21 ve I22, sırasıyla ikincil çıkış akımının etkin değerleridir; , transformatör dönüşüm verimidir. Tablo 1'den, şekilsiz demir çekirdeğin daha büyük bir mıknatıslama endüktansına sahip olmasına rağmen, amorf demir çekirdeğin çok düşük bir dirence sahip olması nedeniyle, anahtarlama frekansı yüksek olduğunda, girdap akımı kaybı büyüktür ve toplam kaybı ferritinkinden daha yüksek hale getirir. . Tablo 1'den, transformatör sargısının dönüş sayısı çok küçük olmasına rağmen, demir çekirdeğin, akım kaynağı güç kaynağı modu nedeniyle hala iyi enerji transfer özelliklerine ve düşük kaçak akıma sahip olduğu da görülebilir.
tablo 1
Çekirdek tipi Lm / HiL / AIs / AI21 / AI22 / A /% Ferrit 92.12.350.650.1187.7 Amorf (demir bazlı) 650.292.350.610.1283Şekil 11 ve Şekil 12, sürücü devre çıkışı Vo'nun ve yükselen kenar genişlemesinin deneysel dalga biçimleridir.Dalga biçiminin yükselen kenarı, tristörün hızlı bir şekilde açılmasını sağlayan yaklaşık 1s'dir ve tetikleyicinin güvenilirliğini sağlamak için güçlü tetik genişliği 100s'dir. Optik fiber sinyalin sonunda çıkış yaklaşık -0,8V olup, cihazın kapanması için ters akım sağlar, kapanma sürecini hızlandırır ve kapatmanın güvenilirliğini sağlar.
Şekil 11 Sürücü sinyal çıkışı Vo
Şekil 12 Yükselen kenar genişleme dalga formu
5. Sonuç
Bu makalede sunulan çok çıkışlı izolasyonlu sürücü devresi, dağıtılmış akım kaynağı güç kaynağını kullanır.Bu yöntem, çok kanallı izole çıkışın zorluğunu çözer ve gerçek devrede güç kaynağı nesnesine yakın olabilir ve parazit olasılığını azaltır. , Transformatör sargısının dönüş sayısı azalır ve enerji aktarım verimliliği daha yüksektir. Tahrik devresinin çıkışı güçlü bir tetikleyiciye sahiptir ve dik yükselen kenar, cihazın güvenilir bir şekilde iletilmesini sağlar. Sürücü devresi ayrıca çeşitli motor hız kontrol sistemleri ve servo sistemleri, orta frekanslı güç kaynağı sistemleri ve diğer güç elektronik cihazları için uygundur ve geniş uygulama olanaklarına sahiptir.
