نوسانات ناگهانی و قابل توجه ولتاژ AC در شبکه منجر به عملکرد ناپایدار تجهیزات الکترونیکی و لوازم الکتریکی خانگی می شود. در موارد شدید، چنین موج‌هایی می‌تواند باعث خرابی و از کار افتادن الکترونیک شود. در این مورد، استفاده از تثبیت کننده های ولتاژ منبع تغذیه ضروری است. کاربران به طور فزاینده ای تثبیت کننده های ولتاژ اینورتر را برای خانه انتخاب می کنند.
نمای کلی تثبیت کننده های ولتاژ
تثبیت کننده های ولتاژ خط AC از لحاظ تاریخی با استفاده از طرح های مدارهای مختلف تکامل یافته اند. در حال حاضر، چندین نوع تثبیت کننده وجود دارد:
- تثبیت کننده های ولتاژ رله؛
- استابلایزرهای سروو الکترومکانیکی؛
- تریستور الکترونیکی یا تریاکتثبیت کننده؛
- تنظیم کننده های ولتاژ اینورتر.
ولتاژ خروجی تثبیت کننده های رله با تغییر سیم پیچ های ترانسفورماتور اصلی توسط کنتاکت های رله های الکترومغناطیسی قدرتمند به صورت مرحله ای تغییر می کند. دقت تثبیت با تعداد سیم پیچ های سوئیچ شده تعیین می شود. می تواند از 5 تا 10 سیم پیچ وجود داشته باشد. هنگام تغییر از یک سیم پیچ به سیم پیچ مجاور، ولتاژ خروجی مقدار خود را تقریباً (15-20) V تغییر می دهد.
در تثبیت کننده های الکترومکانیکی، یک سرو درایو DC برس گرافیتی کلکتور جریان را در امتداد پیچ های سیم پیچ اتوترانسفورماتور حرکت می دهد. مقدار سیگنال کنترل به تفاوت بین ولتاژ ورودی و ولتاژ مرجع مربوط به 220 ولت بستگی دارد. هنگامی که اختلاف حذف شد، دستگاه کنترل موتور سروو وارد حالت ردیابی می شود.
در تثبیت کننده های الکترونیکی، سوئیچینگ سیم پیچ های ترانسفورماتور مورد استفاده توسط محرک ها توسط کنترل کننده کنترل می شود.
واحد سوئیچینگ بر روی تریاک های نیمه هادی یا تریستور ساخته شده است. عملکرد کنترلر توسط نرم افزار نصب شده در کارخانه محصول تعیین می شود.
اصل عملکرد تثبیت کننده اینورتر
عملکرد تثبیت کننده ولتاژ اینورتر بر اساس اصل تبدیل مضاعف است. ابتدا ولتاژ AC ورودی به DC تبدیل می شود و سپس تبدیل معکوس انجام می شود. اطمینان از پایداری خروجی دستگاهولتاژ متناوب 220 ولت توسط الکترونیک تثبیت کننده های ولتاژ اینورتر انجام می شود.
ترانسفورماتور قدرت حجیم ندارد. ترکیب تثبیت کننده ها شامل اجزای الکترونیکی زیر است:
- فیلتر LC ورودی شبکه؛
- یکسو کننده تمام موج دیود نیمه هادی؛
- دستگاه تصحیح ضریب توان؛
- بلاک خازن های ذخیره سازی؛
- مبدل اینورتر؛
- نوسانگر ساعت کوارتز با فرکانس پایدار؛
- فیلتر خروجی بالا گذر؛
- کنترل کننده ریزپردازنده.
فیلتر شبکه ورودی غیرفعال برای حذف تداخل فرکانس بالا و صاف کردن نوسانات کوتاه در ولتاژ شبکه استفاده می شود. یکسو کننده ولتاژ متناوب را به ولتاژ مستقیم تبدیل می کند که بخشی از انرژی الکتریکی آن در بلوکی از خازن های الکترولیتی با ظرفیت بالا ذخیره می شود. آنها یک منبع پشتیبان هستند که در صورت خرابی ولتاژ شبکه یا خاموش شدن کوتاه مدت آن به کار می آیند.
وظیفه اصلاح کننده این است که برق گرفته شده از شبکه را عادی کند و از اضافه بار تثبیت کننده در طول کار آن جلوگیری کند. اینورتر مبدل ولتاژ AC را از DC بازیابی می کند. به دلیل مشارکت یک نوسان ساز کوارتز در عملکرد آن، ولتاژ خروجی به شکل یک سینوسی خالص با فرکانس 50 هرتز با خطای بیش از 0.5٪ است.
کنترل کننده عملکرد مدارهای تثبیت ولتاژ خروجی را کنترل می کند و وضعیت تک تک بلوک ها را ارزیابی می کند.دستگاه هایی با صدور نتایج به عناصر نمایشگر. در صورتی که مقدار ولتاژ ورودی از محدوده تنظیم تعیین شده توسط مشخصات فنی فراتر رود، دستور می دهد تا به طور خودکار عملکرد تثبیت کننده را خاموش کند.
مشخصات تثبیت کننده ها
هنگام انتخاب تثبیت کننده ولتاژ AC شبکه خانگی، باید به مشخصات فنی اصلی آن توجه زیادی کرد که شامل موارد زیر است:
- حداکثر توان بار مجاز که تثبیت کننده می تواند با حفظ پارامترهای کیفیت ولتاژ شبکه ارائه دهد؛
- نوسانات مجاز ولتاژ شبکه، که در آن ولتاژ در خروجی تثبیت کننده با در نظر گرفتن الزامات استانداردهای کیفیت، مقدار خود را حفظ می کند؛
- سرعت تراز، که زمان پاسخ رگولاتور به تغییرات کوتاه‌مدت تغییر سریع ولتاژ شبکه را تعیین می‌کند تا ولتاژ خروجی را بدون تغییر نگه دارد؛
- شکل سیگنال خروجی، در حالت ایده آل به یک سینوسی نزدیک می شود؛
- دقت پارامترهای ولتاژ تثبیت شده؛
- درجه حفاظت که توانایی تثبیت کننده را برای عملکرد در شرایط دماهای شدید و سطوح رطوبت نسبی بالا تعیین می کند؛
- فاکتور شکلی که ابعاد تثبیت کننده را تعیین می کند؛
- سطح تداخل ایجاد شده توسط دستگاه به تجهیزات اطراف.
یک عامل اضافی مؤثر در انتخاب تثبیت کننده ممکن است وجود عناصر نشانه و سیگنال بصری باشد.
باید کاربر را به طور کامل در مورد مقادیر ورودی و پارامترهای تثبیت شده مطلع کند و در مورد وقوع شرایط بحرانی هشدار دهد.
ویژگی های تثبیت کننده های اینورتر
غیاب ترانسفورماتورهای فرومغناطیسی حجیم با ساختار پیچیده سیم پیچ در آنها طراحی را تا حد زیادی تسهیل کرد. تثبیت کننده های ولتاژ اینورتر حاوی قطعات متحرک سروو درایوها نیستند، که نیازی به نگهداری دوره ای آنها در حین کار ندارد و عملکرد تثبیت کننده ها را تقریبا بی صدا می کند. دستگاه های نیمه هادی IGBT یا MOSFET که با استفاده از فناوری های مدرن تولید می شوند به عنوان عناصر قدرت استفاده می شوند.
استفاده از ژنراتورهای ساعت کوارتز به شما امکان می دهد یک ولتاژ متناوب خروجی دریافت کنید که شکل آن به یک سینوس خالص نزدیک می شود. راه حل های مدار به شما امکان می دهند شکل غیر ایده آل ولتاژ ورودی را اصلاح کنید. همه عملکردها توسط یک میکروکنترلر کنترل می شوند.
عملکرد تثبیت کننده اینورتر
طرح و راه حل های فنی اجرا شده در تثبیت کننده های ولتاژ اینورتر امکان تولید محصولات نهایی را فراهم می کند که عملکرد آنها به طور قابل توجهی با سایر انواع تثبیت کننده ها برای بهتر شدن تفاوت دارد. تولید کنندگان پیشرو داخلی و خارجی خطوط تولید طراحی شده برای سطوح مختلف قدرت مصرف کنندگان ایجاد می کنند. آنها از 300 VA شروع می شوند. تنظیم کننده ولتاژ اینورتر 10 کیلو وات (kVA) آخرین مورد در این سری نیست.
در مورد سایر شاخص ها. تثبیت کننده های ولتاژ اینورتر با تبدیل مضاعف، ولتاژ تثبیت شده 220 ولت را در خروجی با انحراف بیش از 1٪ با تغییرات ولتاژ شبکه در محدوده 90-310 ولت حفظ می کنند. خطای خواندن فرکانس از 0.5٪ تجاوز نمی کند. سرعت تثبیت در سطح 10 میلی ثانیه است که امکان استفاده از ابزارهای اندازه گیری دقیق را به عنوان بار فراهم می کند. در این حالت، سرکوب کامل نویز ضربه ای انجام می شود.
نتیجه گیری
تثبیت کننده های ولتاژ اینورتر به تدریج بازار تثبیت کننده های شبکه را تسخیر می کنند. پس از خواندن مطالب مقاله، خوانندگان متوجه خواهند شد که این سزاوار است. راه حل های فنی و مدار استفاده شده در چنین محصولاتی، دستیابی به عملکردی را ممکن می سازد که برای انواع دیگر تثبیت کننده ها دست نیافتنی است. کاهش تدریجی قیمت آنها مزایایی را که کاربران چنین دستگاه هایی پس از خرید آنها دریافت می کنند، توجیه می کند.
