ما هو مصدر الطاقة التبديل وكيف يختلف عن التناظرية التقليدية

في العديد من الأجهزة الكهربائية ، تم تطبيق مبدأ تطبيق الطاقة الثانوية منذ فترة طويلة من خلال استخدام أجهزة إضافية ، والتي أوكلت إليها مهمة توفير الكهرباء للدوائر التي تحتاج إلى طاقة من أنواع معينة من الجهد ، التردد ، التيار ...

لهذا ، يتم إنشاء عناصر إضافية: امدادات الطاقةتحويل الجهد من نوع واحد إلى آخر. يمكن أن يكونوا:

• مضمنة في حالة المستهلك ، كما هو الحال في العديد من أجهزة المعالجات الدقيقة ؛

• أو مصنوعة من قبل وحدات منفصلة مع أسلاك التوصيل ، على غرار شاحن التقليدية على الهاتف المحمول.

في الهندسة الكهربائية الحديثة ، هناك مبدأان لتحويل الطاقة للمستهلكين الكهربائيين ، على أساس:

1. استخدام أجهزة المحولات التناظرية لنقل الطاقة إلى الدائرة الثانوية ؛

2. التبديل إمدادات الطاقة.

لديهم اختلافات جوهرية في تصميمهم ، والعمل على تقنيات مختلفة.

امدادات الطاقة المحولات

في البداية ، تم إنشاء هذه التصميمات فقط. إنهم يغيرون هيكل الجهد بسبب تشغيل محول الطاقة الذي يعمل من شبكة منزلية بجهد 220 فولت ، والتي تنخفض فيها سعة التوافقي الجيبية ، ثم ترسل إلى جهاز المعدل الذي يتكون من ثنائيات القدرة ، والتي عادة ما تكون متصلة وفقًا لدائرة الجسر.

بعد ذلك ، يتم تنعيم جهد التموج بالتوازي من خلال السعة المحددة وفقًا لقوة الطاقة المسموح بها ، ويتم تثبيتها بواسطة دائرة أشباه الموصلات مع ترنزستورات القدرة.

عن طريق تغيير موضع مقاومات التوليف في دارة التثبيت ، من الممكن ضبط الجهد عند أطراف الإخراج.

تبديل إمدادات الطاقة (UPS)

ظهرت مثل هذه التطورات في التصميم بأعداد كبيرة منذ عدة عقود وبدأت تتمتع بشعبية متزايدة في الأجهزة الكهربائية بسبب:

• توافر استكمال قاعدة عنصرية مشتركة ؛

• الموثوقية في التنفيذ ؛

• إمكانيات توسيع نطاق العمل من الفولتية الإخراج.

تختلف جميع مصادر تحويل الطاقة تقريبًا بشكل طفيف في التصميم وتعمل وفقًا لمخطط واحد نموذجي للأجهزة الأخرى.

الأجزاء الرئيسية من إمدادات الطاقة ما يلي:

• مقوم شبكة تم تجميعه من: مدخلات الإختناقات ، ومرشح كهروميكانيكي يوفر الابتعاد عن التداخل وعزل السكون مع المكثفات ، والصمام الكهربائي وجسر الصمام الثنائي ؛

• قدرة التصفية التراكمي.

• الترانزستور السلطة الرئيسية.

• مذبذب رئيسي

• ردود الفعل الدائرة المحرز في الترانزستورات.

• optocoupler.

• تحويل مصدر الطاقة ، من اللف الثانوي الذي يتم توفير الجهد للتحويل إلى دائرة كهربائية ؛

• الثنائيات المعدل من دائرة الانتاج.

• دوائر التحكم في الجهد الناتج ، على سبيل المثال ، 12 فولت مع ضبط مصنوعة على optocoupler والترانزستورات.

• المكثفات مرشح.

• الإختناقات الكهربائية ، أداء دور تصحيح الجهد وتشخيصاتها في الشبكة ؛

• موصلات الإخراج.

يظهر في الصورة مثال على لوحة إلكترونية لإمداد طاقة تحويل مماثل مع تعيين موجز لقاعدة العنصر.

كيف تبديل امدادات الطاقة

ينتج مصدر إمداد الطاقة بجهد إمداد ثابت من خلال استخدام مبادئ التفاعل بين عناصر دائرة العاكس.

يتم توفير شبكة الجهد 220 فولت من خلال الأسلاك المتصلة إلى المعدل. يتم تنعيم السعة بواسطة مرشح سعري بسبب استخدام المكثفات التي تحمل ذروة تصل إلى 300 فولت ، ويتم فصلها بواسطة مرشح التداخل.

مساهمة جسر الصمام الثنائي يصحح الجيوب الأنفية التي تمر بها ، والتي يتم تحويلها بعد ذلك بواسطة دارة ترانزستور إلى نبضات عالية التردد وشكل مستطيل مع دورة عمل معينة. يمكن تحويلها:

1. مع فصل كلفاني لشبكة امدادات الطاقة من دوائر الإخراج ؛

2. دون أداء مثل هذا الخفض.

معزولة التبديل إمدادات الطاقة

في هذه الحالة ، يتم إرسال إشارات عالية التردد إلى محول النبض ، مما يؤدي إلى عزل كلفاني للدوائر. بسبب زيادة التردد ، تزداد كفاءة استخدام المحول ، وتقلص أبعاد دائرتها المغناطيسية ووزنها. في معظم الأحيان ، تُستخدم المغناطيسات الحديدية لمادة من هذا النوع ، ولا يستخدم الفولاذ الكهربائي عملياً في هذه الأجهزة. كما أنه يساعد في تقليل التصميم العام.

يظهر في الصورة أحد إصدارات دائرة إمداد الطاقة بالتبديل مع عزل المحولات للدوائر.

تحتوي هذه الأجهزة على ثلاث سلاسل مترابطة:

1. تحكم pwm.

2. سلسلة من مفاتيح الطاقة ؛

3. محول النبض.

كيف يعمل جهاز التحكم PWM؟

جهاز التحكم هو جهاز يتحكم في العملية. في وحدة تزويد الطاقة قيد النظر ، هي عملية تحويل تعديل عرض النبضة. يعتمد على مبدأ توليد نبضات من نفس التردد ، ولكن في أوقات التبديل المختلفة.

يقابل العرض الزخم تسمية وحدة منطقية ، والغياب يتوافق مع الصفر. علاوة على ذلك ، تكون جميعها متساوية في الحجم والتردد (لها نفس فترة التذبذب T). تتغير مدة حالة الوحدة وعلاقتها بالفترة وتتيح لك التحكم في تشغيل الدوائر الإلكترونية.

يتم عرض التغييرات النموذجية في تسلسل SHIP في الرسم البياني.

عادة ما تخلق وحدات التحكم هذه النبضات بتردد يتراوح من 30 إلى 60 كيلو هرتز.

مثال على ذلك وحدة تحكم مصنوعة على شريحة TL494. لضبط وتيرة توليد نبضاتها ، يتم استخدام دائرة تتكون من مقاومات مع المكثفات.

شلال العمل من مفاتيح الطاقة

وهو يتألف من الترانزستورات القوية التي يتم اختيارها من نماذج ثنائية القطب أو الحقل أو IGBT. يمكن إنشاء نظام تحكم فردي لهما على ترانزستورات منخفضة الطاقة أو برامج تشغيل متكاملة.

يمكن تشغيل مفاتيح الطاقة بطرق مختلفة:

• سد.

• جسر نصف

• مع نقطة الوسط.

محول النبض

يمكن أن تقوم اللفات الأولية والثانوية المثبتة حول لب مغناطيسي مصنوع من الفريت أو السيف بنقل نبضات عالية التردد بشكل موثوق مع ترددات تصل إلى 100 كيلو هرتز.

ويكمل عملهم سلاسل من المرشحات والمثبتات والثنائيات والمكونات الأخرى.

تبديل امدادات الطاقة دون العزلة كلفاني

عند تبديل مصادر الطاقة المصممة وفقًا للخوارزميات التي تستبعد العزلة الكلفانية ، لا يتم استخدام محول عزل عالي التردد ، وتنتقل الإشارة مباشرةً إلى مرشح تمرير منخفض. ويرد مبدأ مماثل لتشغيل الدائرة أدناه.

ملامح استقرار الجهد الناتج

جميع إمدادات الطاقة التبديل تشمل العناصر التي توفر ردود فعل سلبية مع المعلمات الإخراج. نتيجة لهذا ، لديهم استقرار جيد لجهد الخرج تحت تغيير الأحمال والتقلبات في شبكة الإمداد.

تعتمد طرق تنفيذ الملاحظات على المخطط المستخدم لتشغيل مصدر الطاقة. يمكن تنفيذها في وحدات تعمل بعزل كلفاني بسبب:

1. تأثير وسيط من الجهد الناتج على واحدة من لفات محول نبض عالية التردد.

2. استخدام optocoupler.

في كلتا الحالتين ، تتحكم هذه الإشارات في دورة عمل النبضات الموردة إلى خرج وحدة التحكم PWM.

عند استخدام دائرة بدون عزل كلفاني ، يتم إنشاء الملاحظات عادةً عن طريق توصيل مقسم جهد مقاوم.

مزايا تحويل امدادات الطاقة على التناظرية التقليدية

عند مقارنة تصميمات الكتل بمؤشرات أداء متساوية ، فإن تبديل مزود الطاقة له المزايا التالية:

1. انخفاض الوزن.

2. زيادة الكفاءة ؛

3. انخفاض التكلفة.

4. تمديد مجموعة من الفولتية العرض.

5. وجود الحماية المضمنة.

1. يتم شرح انخفاض الوزن وأبعاد إمدادات الطاقة بالتبديل من خلال تحويلات الطاقة المنخفضة التردد بواسطة محولات الطاقة القوية والثقيلة مع أنظمة التحكم الموجودة على مشعات التبريد الكبيرة وتعمل في وضع خطي ثابت لتقنيات تحويل وتنظيم النبض.

عن طريق زيادة وتيرة الإشارة المعالجة ، يتم تقليل سعة مرشحات الجهد ، وبالتالي ، يتم تقليل أبعادها. تم تبسيط مخطط الاستقامة الخاص بهم حتى الانتقال إلى أبسط موجة واحدة.

2. بالنسبة للمحولات منخفضة التردد ، يتم إنشاء نسبة كبيرة من فقدان الطاقة بسبب إطلاق وتبديد الحرارة عند إجراء التحولات الكهرومغناطيسية.

في كتل النبض ، يتم إنشاء أكبر خسائر في الطاقة أثناء النقل أثناء تبديل مجموعات تبديل الطاقة. وبقية الوقت ، تكون الترانزستورات في وضع ثابت: مفتوح أو مغلق. مع هذا الشرط ، يتم إنشاء جميع الشروط للحد الأدنى من فقدان الكهرباء ، عندما تكون الكفاءة 90 90 98٪.

3. يتناقص سعر تبديل إمداد الطاقة تدريجياً بسبب التوحيد المستمر لقاعدة العناصر ، والتي يتم تصنيعها من قبل مجموعة واسعة من الشركات الآلية بالكامل مع آلات الروبوت. بالإضافة إلى ذلك ، يسمح وضع التشغيل لعناصر الطاقة المعتمدة على المفاتيح المتحكم فيها باستخدام مكونات أشباه الموصلات الأقل قوة.

4. تقنية النبض تتيح تزويد الطاقة بالطاقة من مصادر الجهد مع ترددات وسعات مختلفة. هذا يوسع نطاق تطبيقها في ظروف التشغيل مع معايير مختلفة من الطاقة الكهربائية.

5. بفضل استخدام وحدات أشباه الموصلات صغيرة الحجم ذات التقنية الرقمية ، من الممكن دمج الحماية بشكل موثوق في تصميم كتل النبض ، التي تتحكم في حدوث تيارات الدائرة القصيرة ، وتفصل الأحمال عند إخراج الجهاز ، وغيرها من أوضاع الطوارئ.

بالنسبة إلى مزودات المحولات التقليدية ، تم إنشاء مثل هذه الحماية على قاعدة التتابع وأشباه الموصلات الكهروميكانيكية القديمة. تطبيق التكنولوجيا الرقمية عليها في معظم المخططات الآن لا معنى له. الاستثناء هو الحالات الغذائية:

• دوائر التحكم منخفضة الطاقة من الأجهزة المنزلية المعقدة.

• أجهزة تحكم منخفضة الدقة ذات دقة عالية ، على سبيل المثال ، تستخدم في أجهزة القياس أو الأغراض المترولوجية (عدادات الكهرباء الرقمية ، الفولتميترات).

عيوب تحويل امدادات الطاقة

الخامس / ساعة التدخل

نظرًا لأن تحويلات الطاقة تعمل وفقًا لمبدأ تحويل النبضات عالية التردد ، فإنها تنتج في أي تصميم تداخلاً ينتقل إلى البيئة. هذا يخلق الحاجة لقمعهم بطرق مختلفة.

في بعض الحالات ، يمكن أن يكون إلغاء الضوضاء غير فعال ، مما يلغي استخدام تبديل إمدادات الطاقة لأنواع معينة من المعدات الرقمية الدقيقة.

حدود الطاقة

يكون تبديل مصادر الطاقة موانعًا للعمل ليس فقط عند الأحمال العالية ، ولكن أيضًا في الأحمال المنخفضة. إذا حدث انخفاض حاد في التيار خارج الحد الأدنى للقيمة الحرجة في دائرة الإخراج ، فقد تفشل دائرة بدء التشغيل أو ستصدر الوحدة جهدًا ذا خصائص تقنية مشوهة لا يتلاءم مع نطاق التشغيل.

وفي هذا المقال ، اقرأ عن إصلاح تبديل إمدادات الطاقة.