Как получить симметричное двухполярное питание из обычного однополярного источника. Какие существуют варианты преобразования. Как работает делитель напряжения на операционном усилителе для создания виртуальной средней точки. Какие преимущества и недостатки у данного метода.
Зачем нужно двухполярное питание
Двухполярное питание часто требуется для работы различных электронных устройств, в первую очередь усилителей и операционных усилителей. Его преимущества:
- Позволяет получить больший размах выходного сигнала
- Упрощает схемотехнику многих устройств
- Необходимо для корректной работы многих микросхем
- Улучшает параметры и характеристики усилителей
Однако не всегда есть возможность использовать полноценный двухполярный источник питания. В таких случаях приходится преобразовывать однополярное напряжение в двухполярное.
Варианты получения двухполярного питания
Существует несколько основных способов преобразования однополярного напряжения в двухполярное:
- Использование трансформатора с отводом от середины вторичной обмотки
- Применение преобразователя на коммутируемых конденсаторах
- Применение преобразователя на индуктивных элементах
- Использование делителя напряжения на резисторах
- Применение активного делителя на операционном усилителе
Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки. Рассмотрим подробнее последний вариант как наиболее универсальный и эффективный.
Принцип работы активного делителя напряжения
Основная идея заключается в создании виртуальной средней точки с помощью операционного усилителя. Схема делителя выглядит следующим образом:
«` «`Принцип работы схемы:
- Резистивный делитель создает опорное напряжение, равное половине входного
- ОУ сравнивает напряжение в средней точке с выходным напряжением
- При отклонении ОУ корректирует выходное напряжение, поддерживая его равным половине входного
- Выходное напряжение становится виртуальной средней точкой
- Относительно этой точки формируется положительное и отрицательное напряжение
Преимущества активного делителя напряжения
Данный метод имеет ряд важных достоинств:
- Простота схемы
- Высокая точность поддержания симметрии напряжений
- Возможность работы с несимметричной нагрузкой
- Малое выходное сопротивление
- Широкий диапазон входных напряжений
- Возможность регулировки выходного напряжения
Благодаря этим преимуществам активный делитель напряжения является одним из лучших вариантов для создания двухполярного питания из однополярного источника.
Недостатки и ограничения
При всех достоинствах у данного метода есть и некоторые недостатки:
- Потребляет ток даже без нагрузки
- Ограниченный выходной ток (зависит от мощности ОУ)
- Возможны проблемы с запуском при больших емкостных нагрузках
- Требует отдельного питания для ОУ
Однако в большинстве случаев эти недостатки некритичны и преимущества перевешивают.
Практическая реализация
Для создания активного делителя напряжения потребуются следующие компоненты:
- Операционный усилитель (например, LM358 или TL072)
- Резисторы для делителя напряжения (2-3 шт)
- Конденсаторы для фильтрации (2-4 шт)
- Дополнительные компоненты в зависимости от требуемых характеристик
Схема собирается согласно приведенному выше рисунку. При необходимости добавляются элементы защиты и стабилизации.
Настройка и проверка работоспособности
После сборки схемы необходимо выполнить ее настройку и проверку:
- Подать входное напряжение
- Проверить наличие симметричного двухполярного напряжения на выходе
- Измерить напряжение смещения нулевой точки
- При необходимости подстроить резисторы делителя
- Проверить работу под нагрузкой
- Убедиться в стабильности напряжений при изменении нагрузки
При правильной настройке схема должна обеспечивать симметричное двухполярное напряжение во всем диапазоне нагрузок.
Заключение
Активный делитель напряжения на операционном усилителе является эффективным способом получения двухполярного питания из однополярного источника. Он обеспечивает высокую точность, стабильность и возможность работы с несимметричной нагрузкой. При правильном проектировании такой преобразователь может стать отличным решением для многих электронных устройств.
Преобразователь однополярного в двухполярное питание
Привет всем любителям радиоконструкторов. В этой статье я расскажу, как сделать преобразователь однополярного напряжения в двухполярное при помощи кит-набора, купленного на али, к слову такие же наборы можно приобрести в радиомагазине вашего города, но цена может значительно отличаться. Данный преобразователь поможешь запитать те схемы, которые требуют двухполярного питания, часто такое питание необходимо усилителям звука.
Перед прочтением подробного описания сборки, предлагаю посмотреть видео о данном наборе.
Для того, чтобы собрать данный преобразователь, понадобится:
* Кит-набор, заказанный на али
* Паяльник, припой, флюс
* Приспособления для пайки, такие как «третья рука»
* Бокорезы
* Мультиметр
А теперь перейдем к самой сборке набора.
Шаг первый.
Включаем паяльник и начинаем сборку с резисторов, на плате они обозначены вытянутыми овалами с обозначением сопротивления, например, овал с надписью 2к2 значит, что сюда устанавливается резистор сопротивлением 2,2кОм.
Для определения сопротивления каждого резистора можно воспользоваться несколькими методами. При помощи мультиметра легко и быстро измерить сопротивление резистора, если же мультиметра нет, то вполне рабочим будет метод определения сопротивления по цветовой маркировке или онлайн-калькулятору.
Для удобства я обозначил все 5 резисторов, которые необходимо впаять на плату, соблюдая их номиналы.
Далее необходимо припаять керамические конденсаторы, они маркируются цифрой 104, так же, как и на плате. К слову полярности они не имеют, поэтому положение их контактов никак не повлияет на работу схемы.
Шаг второй.
После установки неполярных конденсаторов переходим к предохранителю, в данной схеме используется самовосстанавливающийся предохранитель, рассчитанный на ток в 3А. При достижении тока в 3А данный предохранитель размыкает цепь, а при снижении тока продолжает свою работу. Устанавливаем его на плату в место, обозначенное UF300.
Шаг третий.
Теперь при помощи «третьей руки» фиксируем положение платы и припаиваем выводы радиокомпонентов к контактным площадкам, используя флюс.
После припаивания откусываем выводы при помощи бокорезов, делаем это аккуратно, чтобы не повредить дорожки на плате.
Шаг четвертый.
На нашей плате также присутствуют элементы, которые необходимо припаять с лицевой стороны, а именно катушки и регуляторы, способ припаивания такой же, как и при пайке SMD компонентов. Наносим флюс на контакты платы и в первую очередь припаиваем диоды, так как припаять их после установленных катушек индуктивности будет неудобно. Припаиваются диоды следующим образом, серая полоска должна совпадать с широкой линией, на плате обозначены надписью SS34, на схеме их всего два.
Должно получиться примерно так, как на фото.
Далее паяем три катушки индуктивности, полярности они не имеют и припаиваются в местах с изображением скругленного квадрата и круга с волнистой линией.
Шаг пятый.
Припаиваем остальные компоненты, расположенные на лицевой стороне, они имеют маркировку как на корпусе, так и на самой плате.
Главное на данном этапе не перегреть ножки, так как это может привести к выводу из строя микросхемы. Некоторые ножки на микросхемах расположены очень близко, поэтому может получиться так, что они спаяются вместе, устранить это можно легко при помощи специального экрана, который впитает в себя лишний припой.
Шаг шестой.
Далее устанавливаем электролитические конденсаторы, плюс это длинный вывод, минус-короткий, также на корпусе показан минусовой контакт.
Таким же образом определяется полярность на светодиодах. На плате конденсаторы подписаны, так что припаиваем их, соблюдая маркировку. После установки конденсаторов припаиваем светодиоды, плюс на плате показан в виде треугольника, минус в виде полоски, еще можно установить светодиоды по срезу, выполненному на его корпусе и маркировке на плате.
Наносим флюс и припаиваем выводы.
И также соблюдая аккуратность удаляем лишние остатки выводов бокорезами.
Шаг седьмой.
Осталось совсем немножко, а именно припаять разъемы подачи питания и колодки выхода питания. Устройство питается, как от микро юсб, так и от разъема 5.5мм.
Припаиваем их на плату, перед этим соединяем колодки вместе, в итоге получается одна длинная. В данной колодке достаточно толстые выводы, так что для ее припаивания лучше использовать паяльник помощнее. В завершении устанавливаем алюминиевые радиаторы на микросхемы, так как они греются при работе.
На этом сборке преобразователя из кит-набора завершена, единственное что остается сделать, это проверить работоспособность. Подаем 9 вольт на штекер 5.5 мм, три светодиода показывают, что плата работает, а именно, один светодиод информирует о том, что есть питание на входе и два светодиода о том, что есть напряжение на выходах 5 вольтовой линии.
Вот данные с мультиметра.
Также возможна некоторая комбинация выводов, можно получить при этом 18, 8 и 9 вольт, помимо стандартных 12+,12-, 5+, 5- и 3.3 вольт.
Всем спасибо за внимание и удачных сборок кит-наборов.
Купить Kit-набор на Aliexpress
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.Двухполярное питание из однополярного источника напряжения
Как сделать двухполярное питание из однополярного источника: трансформатор с одной вторичной обмоткой
Двухполярное питание из однополярного. Хотел бы в этой статье рассказать как я сделал двухполярное питания используя при этом однополярное. Не так давно я для собственных нужд собрал пару усилителей мощности на микросхеме TDA7294, далее для них нужно было подогнать импульсник с двухполярным питанием.
Электронные компоненты для импульсного блока питания у меня были заготовлены не полностью, а собранные усилители протестировать хотелось уже сейчас. Силового транса с двумя вторичками, да еще и с необходимым мне напряжение, в моем загашнике конечно не нашлось.
Но зато у меня хранились на всякий случай пара мощных трансов, каждый только с одной вторичной обмоткой, и причем на разные напряжения. Вообщето у меня была своя задумка как выйти из этого положения исходя из наличия имеющихся деталей. Поэтому поискав в Интернете дополнительную информацию я начал делать схему, с помощью которой можно было бы с одной вторичной обмотки снять напряжение имеющее две разные полярности.
Конечно в устройстве, которое способно обеспечить двухполярное питание из однополярного, ничего сложного нет, но я думаю для начинающих радиолюбителей он будет полезна:
Необходимые электронные компоненты:
| ОБОЗНАЧЕНИЕ | ТИП | НОМИНАЛ | КОЛИЧЕСТВО | КОММЕНТАРИЙ |
| VDS1,VDS2 | Выпрямительный диодный мост | Любой на нужное напряжение и ток | 2 | Распространенные KBU-610, KBU-810 |
| C1,C5 | Электролит | 4700 мкФ 50В | 2 | |
| C2,C6 | Конденсатор неполярный | 100 нФ | 2 | Пленка или керамика |
| C3,C4 | Электролит | 470 мкФ 100В | 2 |
Предложенная в этой публикации схема электронного устройства для конвертирования двухполярного питания из однополярного работает только с переменным входным напряжением, входной постоянный ток для нее не приемлем. Принцип работы этого модуля заключается в том, чтобы получить от одной вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение с двумя полярными значениями.
Диоды для выпрямителя выбирайте такие, чтобы выдерживали ток в 2,5 больше, чем максимальный ток потребления усилителя или любого другого устройства куда вы намерены его ставить. В моем распоряжении оказались плоские мостовые выпрямители KBL рассчитанные на ток 15А и напряжение 400V. Вот как на фото ниже:
Это конечно очень жирно, на этот усилитель ставить такие мощные мосты, но для проверки работоспособности аппарата пришлось ставить их. В дальнейшем я их конечно заменю, например, на 4 амперные RBA401У с напряжением 100v, такие мосты свободно обеспечат корректную работу усилителя. Вообщето сейчас выбор мостов большой, не только по электрическим параметрам, но и по типу корпуса.
В случае применения вами данного модуля на устройствах требующих напряжения питания больше 50v, тогда нужно будет установить электролиты C1 и C5 с напряжением соответствующему рабочему напряжению устройства, ну разумеется с запасом. Если у вас не под рукой емкостей с номиналом, который указан на схеме, то можно поставить четыре кондера по 2200µF, соединив параллельно по два в каждое плечо.
Конденсаторы C2,C6 можно ставить пленочные или керамические, отлично подходят высоковольтные конденсаторы с полипропиленовым диэлектриком, которые можно извлечь из ненужных блоков питания применяющихся в компьютере.
В качестве силового источника питания я использовал тороидальный трансформатор, имеющий только одну выходную обмотку с напряжением 30v и потребляемой мощностью мощностью немного больше 55V·A. В итоге, на концах выходной цепи выпрямителя получилось ±43v постоянного напряжения.
Во время тестирования усилителя я его нагрузил по полной, и мощность в нагрузке составила, где то 38W при падении напряжения 24v на максимальной мощности. Но в таком слишком большом падение, ясное дело, виноват маломощный трансформатор. Электронные компоненты установленные на печатной плате были абсолютно холодными.
Снимаем двухполярное питание с одной вторичной обмотки
В заключение хочу сказать, что такое устройство отлично работает, никаких нареканий к нему нет.
Файл печатной платы в формате .lay: Скачать Dvuhpolyarka
⚡️Преобразователь напряжения однополярного в двухполярное
На чтение 4 мин. Опубликовано Обновлено
При макетировании схем, содержащих ОУ, требуется двухполярное питание.
Если имеется только один однополярный источник, получить двухполярное питание можно с помощью устройств, содержащих искусственную среднюю точку.
Простейшее из них состоит из делителя напряжения, образованного двумя резисторами с одинаковой мощностью, средняя точка которою соединена с выходным общим проводом, имеющим нулевой потенциал.
[info]В силовой электротехнике для питания асинхронных двигателей, насосов применяют преобразователь частоты в Москве, который можно купить по дешёвой цене. [/info]
Недостаток такого устройство – отсутствие стабилизации нулевого потенциала при разбалансе токов нагрузки плеч. Повысить стабильность нулевого потенциала можно, используя активные элементы, управляемые указанными токами.
На рис.1 показана схема такого устройства. Оно подкупает своей простотой, но не является работоспособной из-за наличия «зоны чувствительности» транзисторов, ширина которой равна удвоенному падению напряжения на их эмиттерных переходах и составляет 0,6В для германиевых транзисторов и 1,4 В для кремниевых.
Благодаря наличию этой зоны при полной симметрии токов нагрузки плеч оба транзистора VT1, VT2 заперты, их внутренние сопротивления составляют сотни килоом, что для нулевого провода практически означает обрыв цепи. Такое состояние схемы является неустойчивым и под воздействием дестабилизирующих факторов один из транзисторов, например верхний, открывается.
Его внутреннее сопротивление составляет десятки ом и путь для протекания тока нагрузки нижнею плеча освобождается. Нижний транзистор остается закрытым, и ток нагрузки верхнего плеча через него практически не протекает. Это состояние схемы также является неустойчивым, и через некоторое время под воздействием теx же дестабилизирующих факторов состояние транзисторов изменяется на обратное, верхний транзистор закрывается, нижний открывается и т.д.
Таким образом, благодаря случайным флуктуационным процессам процессам, протекающим в схеме на рис.1 в ней имеет место временная нестабильность параметров общего провода проходное сопротивление (вплоть до обрыва цепи для тока нагрузки одного из плеч) и скачкообразное изменение нулевого потенциала на величину, численно равную ширине «зоны нечувствительности» транзисторов, что для источников питания совершенно недопустимо.
Все сказанное в полной мере относится ко всем усилителям мощности звуковой частоты, в которых выходные транзисторы включены по аналогичной схеме, благодаря описанным процессам, в динамиках их акустических систем в «режиме молчания»
прослушиваются хаотические щелчки, в номинальном режиме работы из-за искажений типа ступенька неверное воспроизведение тембра электрическою сигнала, а при отсутствии конденсатора, включенного между базами и эмиттерами, самовозбуждение в области ВЧ.
На рис.2 показан доработанный вариант рассмотренной ранее схемы, свободный от перечисленных недостатков. Транзисторы VT1, VГ2 поставлены в режим А, и через них протекает сквозной ток Iо. При указанных на схеме номиналах резисторов Iо=1,1А точная установка производится резистором R, а плавность установки обеспечивается введением резисторов R8, R9. Симметрия выходных напряжений плеч регулируется резистором R1.
При увеличении тока нагрузки нижнего плеча возрастают базовый и эмиттерный токи транзистора VT1, увеличивается эмиттерный и уменьшается базовый потенциалы, под воздействием которых транзистор призакрывается, уменьшая указанный ток нагрузки. При уменьшении тока нагрузки нижнего плеча реакция транзистора VT1 будет противоположной.
Аналогично работает нижний транзистор VT2. Кроме того, каждый из регулирующих транзисторов оказывает шунтирующее воздействие но смежное плечо. Таким образом, стабилизация потенциала общего провода производится при одновременном воздействии обоих описанных факторов.
На рис 3 показано схема, содержащая меньше элементов, в которой транзисторы используются в режиме источников тока. Так как в таком режиме они управляются потенциалом лучше, чем в режиме единичного усиления по напряжению, эффективность данной схемы примерно в 6,5 раза выше предыдущей. Принцип работы остается таким же.
Наилучшего результата по стабилизации нулевого потенциала общего провода можно добиться, применяя ОУ. Такая схема показана на рис.4. Вся величина старческого коэффициента усиления ОУ задействована на обеспечение 100% ООС. Он следит за разностью потенциалов ±(UA-UB) в точках А и В схемы и поддерживает эту величину на минимальном уровне с высокой точностью.
При обязательном равенстве резисторов R10=R13, R11=R12 точную установку сквозного тока Iо = 1,1А можно уменьшить либо подбором дискретных резисторов R11=R12, либо введением регулировочной цепи, показанной штрихованной линией. Плавность установки Iо достигается введением дополнительных резисторов R14, R15.
Для приведенных схем входные и выходные параметры примерно одинаковы. Напряжение плеча 15В. Ток нагрузки плеча 1А. Мощность, потребляемая плечом, 15Вт. Напряжение первичного источника 30В. Ток, потребляемый oт первичного источника, 2,2А. Мощность, потребляемая от первичного источника, 66Вт. КПД 45%.
Читайте также статьи: Преобразователь напряжения 12/220 без силового трансформатора
Преобразователь однополярного напряжения в двухполярное
РадиоКот >Схемы >Питание >Преобразователи и UPS >Преобразователь однополярного напряжения в двухполярное
Всем привет!
Надеюсь, никто не будет оспаривать частую необходимость двухполярного питания?
А также частую невозможность получить его стандартными средствами, типа трансформатора с выводом от середины обмотки?
Делитель из резисторов? Да, можно, только вот в этом случае никто не гарантирует вам симметричности
напряжений в плечах, а соответственно и симметричности выходного сигнала,
если речь идет об усилителе с двухполярным питанием. Так что смотрим на схему и вникаем.
Максимальное входное напряжение для этой схемы составляет 30 вольт.
Таким образом, на выходе, мы получаем +/-15 вольт.
Ток нагрузки — 1А.
Принцип действия преобразователя похож на работу компенсационного стабилизатора напряжения. Микросхема DA1 сравнивает образцовое напряжение, подаваемое на неинвертирующий вход с резистивного делителя R1-R3 с напряжением, поступающим на инвертирующий вход с выхода устройства. В соответствии с этим корректируется выходной сигнал, регулирующий отпирание/запирание выходных транзисторов. Максимальное напряжение ограничено только напряжением питания операционного усилителя. А выходной ток — установленными выходными транзисторами. Такая вот полезная штука.
Табличка с элементами, чуть не забыл.
Обозначение на схеме |
Номинал |
C1 |
100мкФх25В |
C2 |
100мкФх25В |
|
|
R1 |
510 |
R3 |
510 |
R2 |
1кОм |
R5 |
200 |
R4 |
10кОм |
|
|
T1 |
КТ815 |
T2 |
КТ816 |
|
|
DA1 |
К140УД7 |
Удачи, все вопросы — в Форум.
Как вам эта статья? | Заработало ли это устройство у вас? |
Простая схема получения из однополярного источника питания двухполярное
Зачастую, источники двухполярного питания обладают неизменяемым напряжением на выходе. Стремление малыми затратами из нерегулируемого двухполярного источники питания сконструировать регулируемый лабораторный блок питания обычно не к чему хорошему не приводит, так как это ведет к дисбалансу выходных напряжений (по амплитуде) противоположных полярностей. Для осуществления такого варианта приходится значительно «утяжелять» схему.
Существует также вариант, когда к однополярному блоку питания прибавляют электронный узел, который формирует отрицательное напряжение из положительного. Но данный вариант двухполярного источника так же имеет дисбаланс противоположных напряжений и не позволяет использовать в блоках питания с плавной регулировкой выходного напряжения.
В данной статье приводится еще один оригинальный вариант двухполярное питание из однополярного имеющий право на существования. Это приставка – делитель напряжения, построенная на операционном усилителе LM358, к обычному однополярному источнику питания, которая позволяет получить полноценное двухполярное напряжение на выходе.
В качестве источника входного напряжения может выступать любой блок питания с напряжением 7…30 вольт, причем на выходе будет получено напряжение 3…14,5 вольт.
В процессе работы, данный делитель не искажает выходные параметры однополярного источника питания. Данная приставка-делитель может выдержать нагрузку до 10 ампер, не искажая напряжение, как по положительному, так и по отрицательному каналу. Например, если в отрицательной цепи двухполярного источника питания подключена нагрузка с током потребления 9 ампер, а в положительной 0,2 ампер, то разница между отрицательным и положительным напряжением будет менее 0,01 вольта.
Следует заметить, что только наличие регулятора в однополярном блоке питания может обеспечить изменение выходного в двухполярном, в противном случае регулировка будет невозможна.
Описание приставки-делителя однополярного напряжения в двухполярное
Операционный усилитель LM358 (DA1) замеряет разность потенциалов между общим проводом и средней точкой делителя напряжения, собранного на сопротивлениях R1, R2, R3. При изменении данной разницы ОУ LM358 приводит к стабилизации выходного напряжения, уменьшая его или увеличивая.
Когда на схему подано входное напряжение, емкости С1 и С2 заряжаются половинным напряжением питания. При сбалансированной нагрузке, данные напряжения и будут выходным напряжением двухполярного источника питания.
Теперь проанализируем ситуацию, когда к выходу двухполярного блока питания подсоединена несбалансированная нагрузка, к примеру, сопротивление нагрузки в положительной цепи значительно ниже сопротивления нагрузки подсоединенной к отрицательной цепи.
Поскольку к емкости С1 параллельно подсоединена нагрузка (диод VD1 и небольшое сопротивление нагрузки), то емкость С2 будет заряжаться как через конденсатор С1 так и через выше обозначенную цепь (диод VD1 и небольшое сопротивление нагрузки).
По этой причине, заряд конденсатор С2 будет происходить большим напряжением чем конденсатор С1, а это приведёт к тому, что отрицательное напряжение будет выше положительного. На общем проводе напряжение увеличится относительно средней точки делителя напряжения R1, R2, R3, где напряжение равно 50% от входного.
Это способствует возникновению отрицательного напряжения на выходе ОУ LM358 относительно общего провода. В итоге открываются транзисторы VT2 и VT4 и аналогично электроцепи «диод VD1, небольшое сопротивление нагрузки» в положительной электроцепи, шунтирует емкость С2 в отрицательной цепи, что приводит к сбалансированности токов обоих цепей (положительной и отрицательной)
Аналогично, транзисторы VT1, VT3 откроются, если произойдет нарушение баланса нагрузки в сторону отрицательного напряжения.
www.meanders.ru
Источник двухполярного питания из однополярного
В этой статье расскажем о делители однополярного напряжения в двухполярное и о его характеристике. Так же поговорим о его настройке и работе.
С развитием и распространением микроэлектронной техники всё острее возникает необходимость иметь в своей домашней лаборатории качественный источник двухполярного выходного напряжения. Но как только радиолюбители с этим сталкиваются, начиная искать различные варианты построения двухполярных блоков питания, то некоторые из них разочаровываются.
Как правило, источники двухполярного питания имеют фиксированные выходные напряжения. Попытка «малой кровью» сделать из фиксированных двухполярников источники питания с плавной регулировкой выходного напряжения чаще приводит к неравенству по амплитуде выходных напряжений разной полярности. Для реализации этой возможности приходится усложнять схему. Другие, к источникам положительного напряжения делают «примочки», преобразовывающие положительное напряжение в отрицательное. Варианты преобразователей предлагались в двух предыдущих статьях — на коммутируемом конденсаторе и на зарядном дросселе.
Но эти преобразователи не универсальны, они так же не способны поддерживать равенство положительного и отрицательного напряжения, поэтому не позволяют их использовать в качестве двухполярных источников питания с плавной регулировкой.
Таким образом, перед радиолюбителями стоит выбор: либо простая схема «фиксированного» двухполярного напряжения, либо качественная, но сложная схема блока двухполярного питания.
Я предлагаю Вам другой, и по моему мнению самый качественный вариант решения проблемы – специальную приставку к имеющемуся у Вас блоку однополярного питания, которая «делит» однополярное постоянное напряжение на два – положительное и отрицательное. Единственным ограничением использования устройства является невозможность использования с источником питания, у которого плюс, или минус питания находится на единой «массе» с нагрузкой. Например — от аккумуляторной батарей автомобиля. Связано это с тем, что устройство «создает» собственную «массу». Но необходимость работы в таком режиме настолько ничтожна, что можно не обращать внимания на этот недостаток.
Характеристики делителя однополярного напряжения в двухполярное:
Представленный делитель напряжения может подключаться к любому блоку однополярного напряжения в диапазоне от 7 до 30 вольт. При этом выходное двухполярное напряжение будет от 3 до 14,5 вольта.
В ходе работы, делитель не ухудшает параметров и характеристик Вашего однополярного блока питания. Что очень важно.
Делитель обеспечивает двухполярным питанием несбалансированную нагрузку током до 10 ампер каждого напряжения (и положительного, и отрицательного). Другими словами, если в положительной цепи будет нагрузка с током потребления 10 ампер, а в отрицательной 0,1 ампер, то положительное и отрицательное напряжения будут отличаться не более 0,01 вольта.
Регулировка двухполярного выходного напряжения осуществляется на самом блоке однополярного питания. Поэтому, если на Вашем блоке питания этой регулировки нет, то и выходное напряжение регулироваться не будет.
Представленный делитель однополярного напряжения испытывался с ранее разработанным мной универсальным блоком стабилизированного питания. Он показал превосходные свойства. Так как мой блок питания выдавал напряжение до 26 вольт, то выходные напряжения составили от 3 до +- 12,3 вольта. После подключения дополнительных витков вторичной обмотки силового трансформатора в схеме универсального стабилизированного блока питания до выходного стабилизированного напряжения в 32 вольта, выходные напряжения делителя составили от 3 до +- 15,2 вольта. Система автоматики от перегрузок работает также надежно.
;Устройство обладает адаптивной схемой контроля и регулировки равенства выходных напряжений, не зависимо от возможного изменения их амплитуды и нагрузки.
Принципиальная схема представлена на рисунке.
Работа делителя однополярного напряжения
Операционный усилитель DA1 измеряет разницу напряжений в средней точке делителя напряжения R1 — R2,R3 с напряжением на «корпусе» и реагирует на их разницу увеличивая, или уменьшая выходное напряжение.
При подаче питания на устройство, происходит заряд конденсаторов С1 и С2 по пути «+» источника питания, конденсатор С1, конденсатор С2, «-» источника питания. Таким образом, каждый конденсатор зарядится половинным входным напряжением. Эти напряжения и будут на выходе устройства. Но это будет наблюдаться при сбалансированной нагрузке.
Рассмотрим случай, когда к устройству подключена несбалансированная нагрузка – например, сопротивление нагрузки в цепи положительного выходного напряжения намного меньше сопротивления нагрузки подключенной к цепи отрицательного выходного напряжения. Так как параллельно конденсатору С1 подключена цепь нагрузки – диод VD1 и малое сопротивление нагрузки, то заряд конденсатора С2 будет проходить не только через С1, но и по параллельной ему цепи — диод VD1, малое сопротивление нагрузки. Это приведёт к тому, что конденсатор С2 будет заряжаться большим напряжением, чем конденсатор С1, что в свою очередь приведёт к тому, что положительное выходное напряжение будет меньше отрицательного. На корпусе устройства напряжение возрастёт по потенциалу относительно средней точки резисторов R1 — R2,R3, где потенциал равен половине входного напряжения. Это приведёт к появлению на выходе операционного усилителя отрицательного напряжения относительно корпуса устройства. И чем больше будет разница потенциалов на входе операционного усилителя, тем больше будет отрицательное напряжение. В результате отрицательного напряжения на выходе ОУ, транзисторы VT3 и VT4 откроются и подобно цепи «диод VD1, малое сопротивление нагрузки» в положительной цепи, создаст шунтирующее действие на конденсатор С2 в отрицательной цепи. Это в свою очередь приведёт к уравновешиванию токов в положительной и отрицательной цепях и выровняет выходные напряжения. В случае разбалансировки нагрузки устройства в сторону отрицательного напряжения открываются транзисторы VT1 и VT2.
Таким образом, за счёт схемы автоматического контроля за потенциалом «нуля», осуществляется его балансировка в «среднее состояние» между плюсом и минусом питания.
Детали.
В качестве операционного усилителя можно использовать микросхемы К140УД6, К140УД7, К140УД601, К140УД701.
Резисторы R8 – R15 – для выравнивания эмиттерных токов транзисторов и ограничения их бросков в моменты переключения.
Диоды VD1 и VD2 предназначены для исключения шунтирования транзисторами устройства цепей нагрузки.
Транзисторы устанавливают на теплоотводы достаточного размера. Размеры теплоотводов определяются только тем, насколько нагрузка будет не сбалансирована. Чем больше не сбалансирована, тем больше площадь радиаторов.
Настройка делителя однополярного напряжения.
Правильно собранная схема начинает работать сразу. Резистор R3 предназначен для установки равенства выходных двухполярных напряжений. Его настройку удобнее делать на двухлучевом осциллографе, подключив двухполярные выходы устройства ко входам осциллографа и включив режим взаимного вычитания сигналов. Вращая шлиц потенциометра устанавливают максимальное вычитание сигналов. В случае появления «биений» выходного напряжения в результате возбуждения и самогенерации, необходимо уменьшить значение резистора R5, увеличив при этом обратную отрицательную связь.
Микросхема К140УД7 ограничена по питанию до 15 вольт в «плече», поэтому для получения больших выходных напряжений необходимо подключать питание к выводам 4 и 7 через «добавочные» стабилитроны, но при этом возрастёт и нижний уровень выходных напряжений.
В данной микросхеме предусмотрена возможность регулировки баланса нуля с помощью внешнего подстроечного резистора. При изменении напряжения питания, её необходимо регулировать, поэтому мы её в своей схеме не используем.
По нестандартности решения, устройство, предназначенное для получения двухполярного напряжения из однополярного уникально. По своей простоте и надёжности схемы, это самый лучший способ получения двухполярного питания.
Двухполярное питание из однополярного, или создание средней точки
Для работы многих схем с использованием операционных усилителей часто требуется двухполярное питание, или однополярное со средней точкой, что почти одно и то же. Источники двухполярного питания распространены гораздо меньше, чем однополярные. Для питания схем с незначительным потреблением (порядка нескольких миллиампер) можно использовать однополярный источник с созданием средней точки с помощью простого резистивного делителя и фильтрующих конденсаторов, рисунок 1.
| Рисунок 1. Создание средней точки резистивным делителем. |
Такой вариант создания двуполярного питания из однополярного характеризуется ощутимыми потерями в схеме и низкой стабильностью, поскольку при неравномерной нагрузке плеч, бОльшая нагрузка будет подтягивать среднюю точку к своему плечу. Подобные схемы могут пригодиться при опытах с операционными усилителями. В схеме варианта б) подстроечным резистором R3 можно корректировать уровень напряжения средней точки. Имеет смысл использовать для быстрой сборки тестовых схем и только в том случае, если напряжение выхода однополярного источника будет достаточным, для создания двухполярного питания.
|
Более адаптивную схему к малой, но динамичной нагрузке можно собрать с применением операционного усилителя. Схема получается довольно простой, рисунок 2.
Потенциометром R1 задаётся уровень напряжения средней точки. Это напряжение подаётся на не инвертирующий вход «3». При включении питания схемы конденсаторы C1 и C2 заряжаются приблизительно равномерно, в точке их соединения возникает напряжение, приближённо равное половине напряжения питания относительно нижней шинки питания (0 слева, -Uп/2 справа по схеме). Так формируется средняя точка источника питания («корпус», «земля»). Напряжение средней точки через резистор R2 подаётся на «следящий» инвертирующий вход усилителя «2».
Если напряжение средней точки подаваемое на инвертирующий вход превышает заданное напряжение на не инвертирующем входе, усилитель будет тянуть напряжение выхода «6» к минусовой шинке питания, открывая транзистор VT2 до тех пор, пока напряжение средней точки не поравняется с заданным.
Когда напряжение средней точки проседает к минусу питания, то усилитель наоборот подтягивает выход «6» к плюсу питания, открывая транзистор VT1, который будет поднимать напряжение средней точки до тех пор, пока оно не поравняется с заданным.
При дрейфе средней точки около заданного напряжения часто происходит переключение между транзисторами, а поскольку коэффициент усиления ОУ без обратной связи имеет величину порядка нескольких тысяч единиц, то стабилизирующий эффект получается достаточно точным, и в большей степени зависит от величины асимметрии нагрузки, коэффициента усиления по току транзисторов VT1 и VT2 и их мощности.
При использовании такой схемы следует учесть, что при необходимости привязать среднюю точку к корпусу устройства, первичный источник питания не должен иметь контакта с корпусом.
При переключении транзисторов могут возникнуть коммутационные помехи из-за значительной собственной индуктивности фильтрующих конденсаторов. Для устранения помех конденсаторы C1 и C2 необходимо зашунтировать керамическими конденсаторами ёмкостью 0,1…0,22 мкФ.
Достоинством схемы является то, что напряжение средней точки можно задать практически на любом уровне от минуса до плюса питания, хотя в большинстве устройств это не требуется.
Для получения стабильных выходных напряжений относительно средней точки не требуется применения двухполярного стабилизатора, для этого достаточно использовать стабилизированный первичный (однополярный) источник питания.
Ниже приведены изображения и фото готового проекта такого делителя питания. В проект добавлен резистор (R3, рисунок 3) в цепь выхода для смягчения условий перегрузки усилителя при замыкании одного плеча или значительной асимметрии нагрузки.
| Рисунок 3. Схема делителя напряжения для преобразования однополярного источника питания в двухполярный. |
| Рисунок 4. Изображение для изготовления печатной платы методом ЛУТ (зеркалить не требуется). | Рисунок 5. Печатная плата делителя питания. |
исунок 6. Монтажная схема делителя напряжения питания. | Рисунок 7. 3D-модель устройства. | Рисунок 8. Внешний вид делителя питания. |
Печатная плата выполнена на одностороннем фольгированном текстолите. Изображение на странице масштабировано, использовать его в процессе проблематично. Отпечаток платы в масштабе 1:1 находится в PDF файле проекта, который можно скачать в конце статьи, с него и печатайте.
В этом устройстве рекомендую применять многооборотный потенциометр (подстроечный резистор), с ним легче поймать половинку напряжения при настройке с желаемой точностью. Транзисторы можно взять и другие, всё зависит от мощности нагрузки и наличия. Мне требовалось запитать операционный усилитель с нагрузкой по выходу 1,5 мВт, поэтому особо подбором не заморачивался, взял то, чего было больше из старого распая. Правда, при случайном замыкании питания по крайним точкам у меня сгорел транзистор верхнего плеча и микросхема операционного усилителя схемы делителя. Возможно, тут требуются доработки в сторону защиты и усложнения схемы, но я предпочёл быть более осторожным, и просто заменил убитые детали.
Файл проекта можно скачать тут.
Бесплатная доставка !!! Модуль 5pcs DAC0832 / ЦАП / генератор сигналов / униполярные / биполярные выходы могут / электронный компонент | кабель от компонента к dvi | компонентный видеокабель rcacomponents of dry air
примечание! ! Менее 7 долларов США без номера для отслеживания
…
Модуль DAC0832 / ЦАП / генератор сигналов / униполярный / биполярный выходы могут быть
…
…
Описание продукта
Детские параметры
Размер модуля: 4 см * 4,9 см;
Напряжение питания: ± 15 В;
Интерфейсы модуля
Справа от контакта:
+ VIN: положительный источник питания 15 В;
GND: заземление источника питания;
-VIN: отрицательный источник питания 15 В
OUT2: биполярный выходной порт;
OUT1: униполярный выходной порт;
Пин слева:
CS: Chip Select, получил однокристальный ввод-вывод, активный низкий уровень;
WR: запись, получен ввод-вывод микроконтроллера, активный низкий уровень;
D0-D7: 8-битный параллельный порт данных, принимающий однокристальный ввод-вывод;
GND: GND Модуль
5V: модуль вывода 5V
промежуточное:
JP1 укорочение колпачка для выбора опорного напряжения VREF,
Если вы положили закорачивающий колпачок, VREF модуль составляет 5В; если вы удалите перемычку колпачок, VREF может владеть свой собственный внешний вход для опорного напряжения;
…
Добро пожаловать в наш магазин, наслаждайтесь доставкой здесь, вы можете связаться со мной свободно, если у вас возникнут какие-либо вопросы, обычно мы отправим техническое описание, код по электронной почте. надеюсь вести с вами дела.
000 000 000 000 000 000Мы принимаем оплату только кредитной картой Western Union.
Приносим извинения за то, что мы не принимаем другие способы оплаты, такие как чеки или почтовые переводы.
Доставка:
- Мы отправляем по всему миру, но Италия, Нигерия, Бразилия займет много времени доставки.
- Перед покупкой убедитесь, что ваш адрес правильный. Или нет, пожалуйста, исправьте его перед оплатой
- Доставка по всему миру из Гонконга в течение 12-24 часов после получения платежа, и вам будет предоставлен номер для отслеживания как можно скорее.Иногда мы отправляем его авиапочтой, если только один заказ по низкой цене. Надеюсь, вы понимаете.
- мы рекомендуем доставку через DHL или EMS, и мы сделали для вас скидку, вы можете получить ее в течение 4-9 рабочих дней.
- обычно занимает около 15-30 дней, если доставка авиапочтой Китая / Гонконга
Отзыв:
отзыв очень важен для нас, пожалуйста, оставьте мне отзыв с 5 звездами, если вы Довольны нашим сервисом и нашими товарами, или, пожалуйста, свяжитесь со мной, если есть какие-то проблемы с нашими товарами.мы решим это как можно скорее.
Гарантия и возврат:
- 12 месяцев гарантии на дефектные изделия (за исключением предметов, поврежденных и / или неправильно использованных после получения).
Покупайте с уверенностью
- Запрос на возврат или замену доступен только в течение 1 недели после получения посылки и возврата товара в том же состоянии, в котором он был получен.
- Свяжитесь с нами, чтобы запросить разрешение на возврат.Ваше имя, номер аукциона и причина возврата должны быть указаны в электронном письме. Все возвращенные детали должны содержать все оригинальные упаковочные материалы.
- Тщательно упакуйте товар. Возвращенные товары будут проверены, и новая замена будет отправлена покупателю сразу после обнаружения дефекта. Если подходящая замена недоступна, будет произведен возврат. Доставка, обработка и страховые взносы не подлежат возврату.
- Обратная доставка оплачивается Покупателем.
О НАС:
у нас есть гораздо больше продуктов, пожалуйста, свяжитесь с нами, если вам нужно. Добро пожаловать в оптовую продажу. БОЛЬШОЕ СПАСИБО!!
.Гистерезисное управление напряжением цифрового видеорегистратора на основе униполярного ШИМ
1. Введение
Проблемы качества электроэнергии, такие как провал напряжения, скачок напряжения и гармоники, являются серьезной проблемой для промышленных и коммерческих потребителей электроэнергии из-за огромных потерь времени и денег. Это связано с появлением большого количества сложного электрического и электронного оборудования, такого как компьютеры, программируемые логические контроллеры, приводы с регулируемой скоростью и так далее. Использование этого оборудования часто требует источников питания очень высокого качества.
Некоторое специальное оборудование чувствительно к перепадам напряжения, особенно если это занимает несколько периодов времени, цепь не работает. Следовательно, эти неблагоприятные эффекты изменений напряжения требуют наличия эффективных устройств для снижения уровня шума. Есть разные решения этих проблем. Одним из наиболее эффективных решений является установка устройства динамического восстановления напряжения (DVR).
Рисунок 1.
Принципиальная схема типичного цифрового видеорегистратора.
DVR — одно из специализированных устройств питания, которое имеет отличные динамические возможности.Он хорошо подходит для защиты чувствительных нагрузок от кратковременных скачков или скачков напряжения. DVR — это, по сути, управляемый источник напряжения, установленный между источником питания и чувствительной нагрузкой. Он подает напряжение в систему, чтобы компенсировать любые помехи, влияющие на напряжение нагрузки. Базовый принцип работы цифрового видеорегистратора, показанный на рис. 1.
Падение / скачок напряжения, которое происходит чаще, чем любое другое явление качества электроэнергии, известно как наиболее важные проблемы качества электроэнергии в системах распределения электроэнергии.
Просадка напряжения определяется как внезапное снижение напряжения питания с 90% до 10% от номинального. Согласно стандарту типичная продолжительность провисания составляет от 10 мс до 1 минуты. С другой стороны, выброс напряжения определяется как внезапное увеличение напряжения питания на 110–180% от среднеквадратичного значения напряжения на основной частоте сети с продолжительностью от 10 мс до 1 минуты.
Падение / скачок напряжения, часто вызываемое неисправностями, такими как одиночное замыкание между фазой и землей, двойное замыкание между фазой и землей в системе распределения питания, или из-за запуска больших асинхронных двигателей или подачи питания на большую батарею конденсаторов.Падение / скачок напряжения может прервать работу или привести к неисправности любого электрического оборудования, чувствительного к колебаниям напряжения.
IEEE 519-1992 и IEEE 1159-1995 описывают скачки / скачки напряжения, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2.
Стандарт снижения напряжения IEEE Std. 1159–1995.
2. Схема питания видеорегистратора
Схема питания видеорегистратора показана на рисунке 1. Цифровой видеорегистратор состоит в основном из трехфазного преобразователя напряжения (VSC), трансформатора связи, пассивного фильтра и системы управления для регулирования выходного напряжения VSC:
2.1. Преобразователь источника напряжения (VSC)
Преобразователь источника напряжения — это силовое электронное устройство, которое может генерировать синусоидальное напряжение с любой необходимой величиной, частотой и фазовым углом. Этот преобразователь подает динамически регулируемое напряжение последовательно с напряжением питания через три однофазных трансформатора для корректировки напряжения нагрузки. Он состоит из биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) в качестве переключателей. Импульсы переключения IGBT являются выходным сигналом контроллера гистерезисного напряжения.
2.2. Трансформатор связи
Основная функция заключается в повышении и гальванической развязке низкого напряжения переменного тока, подаваемого VSC, до необходимого напряжения. В данном исследовании используется однофазный инжекторный трансформатор. Для трехфазного цифрового видеорегистратора можно использовать три однофазных инжекционных трансформатора.
2.3. Пассивный фильтр
Пассивный фильтр состоит из конденсатора, размещенного на стороне высокого напряжения трансформатора связи. Этот фильтр отклоняет коммутируемые гармонические составляющие подаваемого напряжения.
2.4. Система управления
Целью схемы управления является поддержание сбалансированного и постоянного напряжения нагрузки на номинальном значении при нарушениях в системе. В этой главе система управления основана на гистерезисном контроле напряжения.
3. Традиционные стратегии управления
Было предложено несколько методов управления для компенсации провалов напряжения, таких как метод предварительного провала, синфазный метод и минимальный контроль энергии.
3.1. Техника компенсации предварительного провала
В этом методе компенсации цифровой видеорегистратор выдает разницу между напряжением провала и провисания и восстанавливает величину напряжения и фазовый угол до номинального состояния предварительного провала.
Основным недостатком этой техники является необходимость в накопителе энергии большей емкости. На рис. 3 (а) показана векторная диаграмма для стратегии контроля прогиба.
На этой диаграмме V pre-sag и V Sag — это напряжение в точке общего сцепления (PCC), соответственно, до и во время провала. В этом случае V DVR — это напряжение, подаваемое DVR, которое можно получить как:
| Vinj | = | Vpre − sag | — | VSag | E1
θinj = tan − 1 (Vpre-sag sin (θpre-sag) Vpre-sag cos (θpre-sag) −VSagcos (θSag)) E2
3.2. Метод синфазной компенсации
В этом методе компенсируется только величина напряжения. V DVR синфазен с напряжением левой стороны DVR. Этот метод минимизирует напряжение, подаваемое цифровым видеорегистратором, в отличие от компенсации предварительного провала. На рис. 3 (b) показана фазовая диаграмма для метода компенсации синфазности
VDVR = Vinj | Vinj | = | Vpre − sag | — | VSag | ∠Vinj = θinj = θSE3
3.3. Метод оптимизации энергопотребления
Компенсация предварительного провала и синфазная компенсация должны почти все время подавать активную мощность на нагрузку.Из-за ограничения емкости накопителя энергии в звене постоянного тока время восстановления и производительность цифрового видеорегистратора ограничены этими методами. Основная идея метода оптимизации энергопотребления — сделать активную мощность впрыска равной нулю. Чтобы свести к минимуму использование реальной мощности, напряжение подается под углом 90 ° по фазе к току питания. На рис. 3 (c) показана векторная диаграмма для описания метода управления оптимизацией энергии.
Выбор одной из этих стратегий влияет на дизайн параметров DVR.В этой главе принята стратегия управления — это компенсация предпадения для поддержания напряжения нагрузки на предаварийном уровне.
Рисунок 3.
Традиционные стратегии управления. (а) Метод компенсации предползания, (б) Метод компенсации синфазности, (в) Метод компенсации с оптимизацией энергии.
В этой главе представлена методика управления гистерезисным напряжением на основе униполярной ШИМ для улучшения качества выходного напряжения. Насколько нам известно, управление напряжением гистерезиса DVR не изучалось.Предлагаемый метод подтвержден моделированием в MATLAB SIMULINK.
Эта глава организована следующим образом: в следующем разделе кратко описывается схема питания цифрового видеорегистратора. Затем мы вводим обычные стратегии управления. В следующем разделе мы расскажем об управлении DVR и представим наш метод для этого. Наконец, представлены экспериментальные результаты.
4. Управление видеорегистратором
4.1. Обнаружение провисать / набухать в напряжении питания
Основные этапы системы управления в DVR заключаются в следующем: обнаружение начала и конца провисания, опорного напряжения поколения, поколения напряжения впрыска и защиты системы.
В [9] были проанализированы и сопоставлены несколько методов обнаружения. В этой главе мониторинга V D и V ц используются для возврата напряжения нагрузки для амплитуды и фазы к напряжению опорной нагрузки амплитуды и фазы. Система управления представлена на рис. 4.
Трехфазное напряжение питания подключено к блоку преобразования, который преобразуется во вращающуюся рамку (d q) с использованием программного обеспечения Phase-Lock Loop (PLL). Трехфазное напряжение преобразуется с помощью преобразования Парка из abc в odq кадр:
[vdvqvo] = p [vavbvc] E4
p = 23 [cos (θ) cos (θ − 2π3) cos (θ − 4π3) sin (θ) sin (θ − 2π3) sin (θ − 4π3) 12 12 12] θ = θ0 − ∫0tωt dtE5
Рис. 4.
Структура управления регистратором
При возникновении напряжения провес / набухаю, блок детектирования генерирует напряжение опорной нагрузки. Стратегия обнаружения провисания основана на среднеквадратичном значении (среднеквадратичном) для вектора ошибки, которое может использоваться для симметричных и несимметричных провалов с любым связанным скачком фазы. Также добавлена обратная связь по напряжению нагрузки, которая реализована в кадре odq, чтобы минимизировать любую ошибку установившегося состояния в основном компоненте.
Введенное напряжение также генерируется в соответствии с разницей между опорным напряжением нагрузки и напряжением питания, и оно подается на VSC для получения предпочтительного напряжения с использованием гистерезисного управления напряжением.
4.2. Управление напряжением гистерезиса
В этой главе управление напряжением диапазона гистерезиса используется для управления напряжением нагрузки и определения сигналов переключения для переключателей инвертора.
Есть полосы над и под опорным напряжением. Если разница между опорным напряжением и напряжением инвертора достигает верхнего (нижнего) предела, напряжение принудительно уменьшается (увеличивается), как показано на рисунке 4.
В этом методе применяется следующее соотношение, где HB и f c — полоса гистерезиса и частота переключения соответственно.
T1 + T2 = Tc = 1 / fcE6
На рис. 5 показана однофазная диаграмма полномостового инвертора, подключенного последовательно с чувствительной нагрузкой. Инвертором можно управлять с помощью униполярных или биполярных методов ШИМ.
Рисунок 5.
Регулировка напряжения диапазона гистерезиса.
HB, который имеет обратно пропорциональную зависимость от частоты переключения, определяется как разница между V H и V L (HB = V H -V L ) [19-20].
В данной главе для генерации импульсного переключения для DVR анализируется случайное управление напряжением гистерезиса. Биополярная модуляция является основой этого анализа.
В биполярной схеме переключения, как показано на рисунке 6, есть две полосы, и контроллер включает и выключает пары переключателей (S 1 , S 3 или S 2 , S 4 ) в то же время для генерации + V dc или -Vdc на выходе инвертора.
Рисунок 6.
Однофазный полный мостовой инвертор
Рисунок 7.
Биполярный гистерезисный контроль напряжения (а) выходное напряжение с нижним и верхним диапазоном (б) коммутационными сигналами.
5. Предлагаемый метод
Теперь мы можем представить наш предлагаемый метод, называемый гистерезисным управлением напряжением на основе метода униполярного переключения, как показано на рис. 8.
При униполярной модуляции четыре диапазона напряжения используются для достижения правильных состояний переключения. для контроля напряжения нагрузки.
Первые верхний и нижний диапазоны (HB 1 ) используются, когда выходной ток изменяется между (+ V dc & 0) или (-V dc или 0) и вторым верхним и нижним диапазоном ( HB 2 ) используются для изменения текущего уровня Рис 8 (а).
Есть четыре состояния переключения для переключателей (S 1 , S 2 ) и (S 3 , S 4 ), как показано на рисунке 8 (b) В результате генерируются три уровня + V dc , -V dc или 0 на выходе инвертора. По сравнению с другими методами ШИМ, гистерезисный контроль напряжения имеет регулируемую частоту переключения, очень быстрый отклик и простое управление [13].
Функции переключения фаз B и C определяются аналогично с использованием соответствующего эталонного и измеренного диапазона напряжений (HB) [13].
Рисунок 8.
Управление униполярным гистерезисным напряжением (а) выходное напряжение с нижним и верхним диапазоном (б) коммутирующими сигналами
6. Результаты моделирования
Предлагаемый метод подтвержден результатами моделирования в MATLAB. Параметры моделирования приведены в таблице 1. Видеорегистратор с одноэлементным управлением напряжением применяется для компенсации напряжения нагрузки. Чтобы продемонстрировать производительность цифрового видеорегистратора с использованием метода однонаправленного переключения для управления, предлагается диаграмма Simulink, показанная на рис.8.
Для честного сравнения, в этом моделировании учитывалась такая же ситуация, как упомянуто в [12].
| Параметр | Значение | |
| Напряжение питания (В LL ) | 415 В | |
В В пост. Трансформатор серии| (V Ph-Ph ) | 96V / 240V | |
| Z Trans | 0.004 + j 0,008 | |
| R Нагрузка, L Нагрузка | 31,84 Ом, 0,139 H |
Рисунок 9.
Имитационная модель DVR в MATLAB.
A. Падения напряжения
В первом случае мы предполагаем, что есть 30% -ный провал трехфазного напряжения со скачком фазы +30 в фазе-a в напряжении питания, который инициируется при 0,1 с и сохраняется до 1,8 с. Результаты для HB 1 = 0,005 и HB 2 = 0.007 показаны на фиг.10.
На Рис. 10 (b) и (c) показаны последовательности составляющих напряжения, подаваемых DVR, и компенсированного напряжения нагрузки, соответственно.
Рисунок 10.
Результат моделирования реакции цифрового видеорегистратора на провал балансного напряжения (HB1 = 0,005, HB2 = 0,007).
B. Повышение напряжения
Во втором случае исследуется производительность цифрового видеорегистратора в условиях выброса напряжения. Здесь скачок напряжения с увеличением трехфазного напряжения на 30% и скачком фазы +30 в фазе a начинается с 0.Считается 1 с и заканчивается на 1,8 с. Вводимое напряжение, которое вырабатывается DVR для корректировки напряжения нагрузки и напряжения нагрузки для HB 1 = 0,005 и HB 2 = 0,007, показано на рис. 11. (b) и (c), соответственно.
Чтобы оценить качество напряжения нагрузки во время работы цифрового видеорегистратора, рассчитываются общие гармонические искажения (THD) с различными HB.
В таблице 1 показаны полученные результаты для каждого HB 1 и HB 2 .
В таблице 2 приведены значения THD для постоянной HB 1 и различных HB 2 .
Для дальнейшего изучения работы схемы управления результаты, полученные в таблицах 2, 3, представлены на рисунках 12 и 13.
Рисунок 11.
Результат моделирования реакции цифрового видеорегистратора на скачок напряжения баланса (HB1 = 0,005, HB2 = 0,007).
Рис. 12.
Увеличение THD с различными HB1 и HB2.
Рисунок 13.
Увеличение THD с постоянным HB1 и различным HB2.
| Полоса гистерезиса | THD (%) | |||||
| HB1 | HB2 | 9020 9019 9021 | 9020 5 | 0,007 | 0,187 | 0,199 |
| 0,1 | 0,12 | 0,213 | 0,243 | |||
| 5 | 7 | 1,251 902 | 9021 9021 9021 9021 902 902 902 | 3,157 | ||
| 15 | 17 | 4,387 | 5,217 | |||
| 20 | 22 | 7,06 | 7,74 | |||
Таблица 2.
THD для напряжения нагрузки для различных значений HB1 и HB2.
| Полоса гистерезиса | THD (%) | ||||||||||||
| HB1 | HB2 902 | 9034 902 902 | 9022 9034 9021 | 0,187 | 0,199 | ||||||||
| 0,005 | 0,1 | 0,34 | 045 | ||||||||||
| 0.005 | 5 | 0,75 | 0,98 | ||||||||||
| 0,005 | 10 | 1,91 | 2,13 | ||||||||||
| 0,005 | 15 | 3,23 902 902 | 15 | 3,23 902 902 | 15 | 3,23 902 902 | 5,01 | ||||||
Таблица 3.
THD для напряжения нагрузки для постоянных значений HB1 и различных значений HB2 для 30% провалов и выбросов напряжения.
Как можно видеть, с ростом HB 1 и HB 2 THD напряжения нагрузки соответственно увеличивается, но влияние увеличения HB на THD напряжения нагрузки при выбросе напряжения больше, чем THD просадка напряжения.Очевидно, что значение THD меняется, когда меняются значения HB 1 и HB 2 или когда изменяется значение HB 1 и HB 2 . Но THD напряжения нагрузки при выбросе напряжения больше, чем при провале напряжения. Следовательно, значение HB следует выбирать на основе теста на падение напряжения.
При сравнении результатов, полученных в этой главе и в [12] для случая провала напряжения, можно заметить, что рассчитанные THD в униполярном управлении ниже, чем в биполярном управлении.Другими словами, качественное напряжение при униполярном управлении — это больше, чем при биполярном управлении. Рис. 13.
Рис. 14.
Сравнение однополярного и биполярного управления.
В этой главе описывается метод управления гистерезисным напряжением, основанный на униполярной широтно-импульсной модуляции (ШИМ) для динамического восстановления напряжения для улучшения качества напряжения нагрузки. Правильность рекомендованного метода подтверждается результатами моделирования в MATLAB SIMULINK.
Для оценки качества напряжения нагрузки при работе видеорегистратора рассчитывается THD.Результат моделирования показывает, что увеличение HB в состоянии выброса THD напряжения нагрузки больше, чем это значение THD в состоянии провисания. Значение HB можно найти с помощью процедуры испытания на падение напряжения методом проб и ошибок.
.