Стабилизированный сетевой преобразователь напряжения. Импульсный преобразователь сетевого напряжения Сетевой преобразователь

Импульсные источники вторичного электропитания нашли широкое распространение в бытовой и промышленной аппаратуре. Импульсные источники электропитания вырабатывают постоянные и переменные напряжения, необходимые для электропитания блоков аппаратуры, путем ключевого преобразования выпрямленного сетевого напряжения 220 вольт и 50 герц.
Преимущество ИБП по сравнению с традиционным трансформаторным источником питания обеспечивается заменой силового трансформатора, работающего на частоте промышленной сети 50 герц, малогабаритным импульсным трансформатором, работающим на частотах 16 – 40 килогерц , а также использованием импульсных методов стабилизации вторичных напряжений взамен компенсационных. Это приводит к снижению веса и габаритов изделия в 2-3 раза и повышению КПД источника до 80 — 90 % , а значит, дополнительно экономит электрическую энергию.
Ключевые каскады преобразователя напряжения строятся по однотактной и двухтактной схемам.
В старых транзисторных телевизорах, в силу их специфического схемного построения, использовались однотактные ИБП.
Однотактные ИБП используются также в устройствах малой мощности до 50 ватт и более.
Наглядным примером являются различные зарядные устройства для питания мобильных телефонов, ноутбуков и много другого. Они нашли широкое распространение из-за простоты изготовления, малых размеров и высокой надежности.


На рисунке изображена плата зарядного устройства от мобильного телефона. Она преобразует переменное напряжение 110 – 220 вольт в постоянное напряжение 5 вольт.

Увеличение мощности однотактных ИБП оказывается неэффективным из-за роста габаритных размеров и массы импульсного трансформатора (в сравнении с двухтактной схемой) и повышенных требований к ключевому транзистору (высокие напряжение и ток).
Двухтактные ИБП применяются при мощностях от нескольких ватт до сотен ватт , ввиду их простоты и экономичности.
Пример использования двухтактного преобразователя:

Энергосберегающие лампы мощностью 20 ватт.

Мощные компьютерные блоки питания

Однотактная схема ИБП

Однотактная схема ИБП представляет из себя преобразователь переменного напряжения сети (или постоянного напряжения аккумуляторной батареи) одной величины, в постоянное (выпрямленное) напряжение другой величины.
Генератор ВЧ напряжения, частотой 20 – 100 килогерц, может быть с самовозбуждением (автогенератор) или с внешним возбуждением (дополнительный генератор).
В маломощных (до10 ватт) и простых ИБП в основном применяется самовозбуждающийся автогенераторный преобразователь.
Смотрите схему простого однотактного, с самовозбуждением, импульсного источника питания.


Однотактная схема ИБП состоит из выпрямителя (Д1 – Д4) со сглаживающим конденсатором С1. В нем напряжение сети 220 вольт преобразуется в постоянное напряжение 310 вольт. Затем с помощью генератор а импульсного напряжения (транзистор Т, трансформатор Тр), вырабатываются импульсы прямоугольной формы. С вторичной обмотки прямоугольные импульсы поступают на выпрямитель (Д6) со сглаживающим конденсатором (С5), получается постоянное напряжение.
Само преобразование напряжения происходит на ферритовом трансформаторе. Выходное напряжение зависит от соотношения витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора.
Существенным недостатком однотактной схемы преобразователя является большое напряжение самоиндукции, наводимое в первичной обмотке трансформатора, превосходящее входное напряжение питания Eп в 2-4 раза. В таких схемах нужны транзисторы, имеющие максимальное напряжение коллектор — эмиттер равное 700-1000 вольт .

Применяют различные способы снижения выбросов напряжения на коллекторе транзистора:
— включаются RC цепочки (С2, R3) параллельно первичной обмотке трансформатора и конденсатор C4 в цепи вторичной обмотки.
— при использовании дополнительных устройств стабилизации выходного напряжения, например широтно – импульсной модуляции (ШИМ), возможна работа однотактного ИБП при изменении подключаемой нагрузки в широких пределах (от Р=0 до Pmax) при неизменном выходном напряжении.
Применяются и другие технические приемы защиты ключевого транзистора от перенапряжения.

Плюсы и минусы однотактной схемы ИБП.

Плюсы:
— один ключевой транзистор в схеме,
— схема проще, чем двухтактная.

Минусы:
— намагничивание ферритового сердечника происходит только в одной полярности, (пассивное размагничивание сердечника), вследствие чего не полностью используется магнитная индукция сердечника. Не полностью используется ферритовый сердечник по мощности. Необходим зазор в магнитном сердечнике.
— при среднем токе потребления от сети, ток через транзистор больше в n-раз (зависит от скважности импульсов) и потому необходимо выбирать транзистор с заведомо большим максимальным током.
— возникают большие перенапряжения на элементах схемы, достигающие 700 – 1000 вольт.
— необходимо применять специальные меры защиты от перенапряжения на элементах схемы.

Двухтактная схема ИБП

Двухтактная автогенераторная схема ИБП состоит из выпрямителя входного переменного напряжения 220 вольт, устройства запуска генератора, генератора прямоугольных импульсов и выпрямителя выходного напряжения с конденсатором фильтра.
На рисунке изображена простая наиболее распространенная двухтактная схема автогенераторного, импульсного преобразователя – инвертора, полумостовая схема.

По сравнению со схемой однотактного автогенератора, двухтактный автогенератор имеет более сложную схему.

Добавляется:

— устройство автоматического запуска генератора импульсов;
— еще один ключевой транзистор;
— дополнительный трансформатор Тр1, для управления ключевыми транзисторами;
— два конденсатора полумоста (С3, С4);
— два диода (Д5, Д8) для защиты транзисторов от пробоя.

Двухтактная схема ИБП имеет ряд преимуществ перед однотактной схемой:

— ферритовый сердечник выходного трансформатора Тр2 работает с активным перемагничиванием (наиболее полно используется магнитный сердечник по мощности);
— напряжение коллектор – эмиттер Uэк на каждом транзисторе не превышает напряжение источника питания 310 вольт;
— при изменении тока нагрузки от I = 0 до Imax, выходное напряжение изменяется незначительно;
— выбросы высокого напряжения в первичной обмотке очень малы, соответственно меньше уровень излучаемых помех

Несмотря на повышенную сложность двухтактная схема, в сравнении с однотактной, проще в настройке и эксплуатации.

При разработке описываемого ниже устройства ставилась задача создать малогабаритный сетевой источник питания с высоким КПД, способный отдать в гальванически несвязанную с сетью нагрузку мощность 1...3,5 Вт. Этим требованиям вполне отвечает однотактный импульсный стабилизированный преобразователь напряжения, передающий энергию во вторичную цепь в паузах между импульсами тока в первичной обмотке разделительного трансформатора. Один из вариантов такого устройства и предлагается вниманию читателей (рис. 4.3).

Основные технические характеристики:

Выходное напряжение, В,.........................................................±12

Суммарная выходная мощность, Вт.............................................3,5

Частота преобразования, кГц....................................................20

Пределы изменения напряжения сети,

при которых выходное напряжение изменяется

не более чем на 1%, В.............................................................210...250.

В состав устройства входят выпрямитель напряжения (VD1) со сглаживающим фильтром (R4, СЗ, С4), задающий генератор (DDI.1...DDI.3) с цепью запуска (R17, С7), формирователь прямоугольных импульсов (DD1.4...DD1.6, VT2, VT4), электронный ключ (VT3), импульсный трансформатор (Т1), регулируемый источник тока (VT5), устройство защиты от замыканий в нагрузке (R10, VT1), три выпрямителя (VD2...VD4) и столько же фильтрующих конденсаторов (С9...С11). Конденсаторы CI, С2 предотвращают проникание в сеть помех с частотой преобразования.

С включением устройства в сеть начинают заряжаться конденсаторы СЗ, С4 и С7. После того как напряжение на последнем из них достигнет примерно 3 В, самовозбуждается задающий генератор (DDI.1...DDI.3). Частота следования его импульсов (зависит от постоянной времени цепи R7, С5) — около 20 кГц, форма напоминает пилообразную. Формирователь (DDI.4...DDI.6, VT2, VT4) преобразует их в прямоугольные колебания. Поскольку последовательности импульсов на базах транзисторов VT2 и VT4 противофазны, то они открываются строго поочередно, что обеспечивает минимальное время открывания и закрывания транзистора VT3. Когда этот транзистор открыт, через обмотку I течет линейно увеличивающийся ток и трансформатор Т1 накапливает энергию, а когда закрыт (тока через первичную обмотку нет), энергия, накопленная трансформатором, преобразуется в ток вторичных обмоток III...V.

После нескольких циклов работы генератора на конденсаторе С7 устанавливается напряжение 8... 10 В. Выходное напряжение преобразователя стабилизирует регулируемый источник тока, выполненный на транзисторах сборки VT5 (VT5.2 использован как стабилитрон). При колебаниях напряжения в сети или на нагрузке изменяется напряжение на обмотке II и регулируемый источник тока, воздействуя на формирователь, изменяет скважность прямоугольных импульсов на базе транзистора VT3.

При увеличении импульсного тока через резистор R10 сверх некоторого порогового значения транзистор VT1 открывается и разряжает конденсатор С6 (служащий для предотвращения ложного срабатывания защитного устройства от коротких выбросов тока, возникающих в момент включения преобразователя, а также во время переключения транзистора VT3). В результате импульсы задающего генератора перестают поступать на базу транзистора VT3 и преобразователь прекращает работу. При устранении перегрузки устройство запускается вновь через 0,8...2 с после зарядки конденсаторов С6 и С7.

Обмотки импульсного трансформатора Т1 намотаны на полистироловом каркасе проводом ПЭВ-2-0,12 и помещены в броневой маг-нитопровод Б30 из феррита 2000НМ. Обмотки 1.1 и 1.2 содержат по 220 витков, обмотки II, III, IV и V — соответственно, 19, 18, 9 и 33 витка. Вначале наматывают обмотку 1.2, затем обмотки И, IV, III, V и, наконец, обмотку 1.1. Между обмотками II, IV, V и 1.1 помещают электростатические экраны в виде одного слоя (примерно 65 витков) провода ПЭВ-2-0,12. При сборке трансформатора между торцами центральной части ферритовых чашек вставляют прокладку из лакоткани толщиной 0,1 мм. Трансформатор можно выполнить и на основе ферритового (той же марки) броневого магнитопровода Б22. В этом случае используют провод ПЭВ-2-0,09, причем число витков обмоток 1.1 и 1.2 увеличивают до 230. Транзистор КТ859А можно заменить на КТ826А, КТ838А, КТ846А.

Налаживание устройства не сложно. Установив движок подстро-ечного резистора R15 в верхнее (по схеме) положение, включают преобразователь в сеть и устанавливают этим резистором требуемые значения напряжения на выходе. Для уменьшения помех во вторичных цепях с частотой преобразования (20 кГц) необходимо опытным путем подобрать точку соединения электростатических экранов с одним из проводов первичной цепи, а также точки подключения конденсатора С8. Для этого достаточно один из выводов какой-либо вторичной обмотки подключить через миллиамперметр переменного тока к первичной цепи и определить названные точки по минимуму показаний прибора.

Преобразователь, собранный по описанной схеме, опробован для питания нагрузки, потребляющей мощность 10 Вт. В этом варианте число витков обмоток 1.1 и 1.2 было уменьшено до 120 (с магнитопроводом Б30), конденсаторы СЗ, С4 заменены одним оксидным емкостью 10 мкФ (номинальное напряжение 450 В), сопротивление резистора R10 уменьшено до 2,7 Ом, а резистора R18 — до 330 Ом.

При работе двигателя нередко рождаются нежелательные явления, которые именуют «высшими гармониками». Они негативно сказываются на кабельных линиях и оборудовании электросети, приводят к нестабильной работе оборудования. При этом получается малоэффективное использование энергии, быстрое старение изоляции, сниженный процесс передачи и генерации.

Для решения данной проблемы необходимо выполнять требования по электромагнитной совместимости (ЭМС), выполнение которых позволит обеспечить устойчивость технических средств к негативным воздействиям. В статье сделан небольшой экскурс в область электротехники, связанной с фильтрацией входных и выходных сигналов частотного преобразователя (ПЧ) и повышением эксплуатационных характеристик двигателей.

Что такое электромагнитные шумы?

Они возникают буквально от всех металлических антенн, собирающих и излучающих дезориентирующие энергетические волны. И сотовые телефоны, естественно, тоже наводят магнитоэлектрические волны, поэтому при взлете/посадке самолета стюардессы просят отключать аппаратуру.

Шумы разделяются по типу источников их возникновения, по спектру и характерным признакам. Электрическими и магнитными полями разных источников из-за наличия коммутационных связей создаютсяв кабельной линии ненужные разности потенциалов, нарастающие на полезные волны.

Возникающие в проводах помехи называются противофазными либо синфазными. Последние (они также называются несимметричными, продольными) образуются между кабелем и землей, и действуют на изоляционные свойства кабеля.

Наиболее распространенными шумовыми источниками является индуктивная аппаратура (содержащая катушки), такие, как асинхронные двигатели (АД), реле, генераторы и т. д. Шум может вступать в «конфликт» с некоторыми устройствами, индуцируя электротоки в их цепях, вызывая сбои в рабочем процессе.

Как шумы связаны с частотным преобразователем?

Преобразователи для асинхронных двигателей с динамически изменяющимся рабочим режимом, имея много положительного, обладают рядом недостатков - их использование приводит к возникновению интенсивных электромагнитных помех и наводок, которые формируются в аппаратах, связанных с ними по сети либо расположенными вблизи и подвергающимися излучению. Зачастую АД размещают удаленно от инвертора и соединяют с ним удлинённым проводом, что создаёт угрожающие предпосылки выхода электродвигателя из строя.

Наверняка кому-то приходилось столкнуться с импульсами от энкодера электродвигателя на контроллере либо с выдачей ошибки при использовании длинных проводов — все эти проблемы, так или иначе, связаны с совместимостью электронной техники.

Фильтры частотных преобразователей

Для повышения качества управления, ослабления отрицательного влияния используется фильтрующее устройство, представляющее собой элемент с нелинейной функцией. Задаётся частотный диапазон, вне которого реакция начинает ослабевать. С точки зрения электроники, этот термин довольно часто используется при обработке сигналов. Им определяется ограничительные условия для токовых импульсов. Основная функция частотника заключается в генерировании полезных, уменьшении нежелательных колебаний до уровня, установленного в соответствующих стандартах.

Существует два вида приборов в зависимости от места расположения в цепи, именуемые как входной и выходной. «Вход» и «выход» означает, что фильтрующие аппараты подсоединены к входной и выходной стороне преобразователя. Отличие между ними определяется их применением.

Входные служат для уменьшения шумовв кабельной линии электроснабжения. Они также влияют на устройства, подключенные к той же сети. Выходные предназначаются для помехоподавления для аппаратов, расположенныхрядом с инвертором и использующих одну и ту же землю.

Назначение фильтров для частотного преобразователя

В процессе функционирования частотный преобразователь – асинхронный двигатель, создаются нежелательные высшие гармоники, которые в совокупности с индуктивностью проводов приводят к ослаблению помехоустойчивости системы. По причине генерирования излучения электронная техника начинает неправильно работать. Активно функционирующие обеспечивают электромагнитную совместимость . К некоторому оборудованию предъявляются повышенные требования на предмет помехоустойчивости.

3-з фазные фильтры для частотника позволяют максимально снижать степень кондуктивных помех в широком частотном диапазоне. В итоге электропривод хорошо вписывается в единую сеть, где задействовано несколько оборудований. ЭМС-фильтры надлежит размещать на достаточно близком расстоянии к силовым входам/выходам преобразователя частоты, в виду зависимости уровня помех от длины и способа укладки силового кабеля. В отдельных случаях их устанавливают .

Фильтры необходимы для:

• помехоустойчивости;
• сглаживания амплитудного спектра, чтобы получить чистый электроток;
• выбора частотных диапазонов и восстановления данных.

Все модели векторных частотных преобразователей снабжены сетевой фильтрацией. Наличие фильтрующих аппаратов обеспечивает необходимый уровень ЭМС для работы системы. Встроенное устройство позволяетделать минимальными наводки ишумы в электронной технике, и, следовательно,удовлетворяет требованиям по совместимости.

Отсутствие функции фильтрации в частотном преобразователе часто приводит к совокупительному нагреву питающего трансформатора, импульсным изменениям, искажениям формы питающей кривой, что вызывает сбой работы техники.

Аппараты, абсолютно необходимые для обеспечения стабильности работы сложной электронной техники. Между преобразователем частоты и сетью питания монтируется буфер с целью защиты линии от высших гармоник. Он способен сдерживать этиколебания волн,частота которых больше550 Гц. При остановке мощной асинхроннойдвигательной системы, может возникнуть скачок напряжения. В этот момент срабатывает защита.

Рекомендовано устанавливать для подавления высокочастотных гармоник и корректировки коэффициента системы. Важность установки состоит в том, чтобы уменьшить потери в статорах электродвигателя, нежелательный нагрев агрегата.

Сетевые дроссели обладают достоинствами. Правильно выбранная индуктивность устройства позволяет обеспечить:

• защиту преобразователя частоты от перепадов напряжения и асимметричности фаз;
• скорость роста тока КЗ понижается;
• увеличивается длительность «жизни» конденсаторов.

Можно представить конденсатор как блокиратор. Поэтому в зависимости от способа подключения конденсатора, он может выступать в качестве:

• низкочастотного, если подключить его параллельно к источнику;
• высокочастотного, если подключить последовательно с источником.

В практических схемах может потребоваться резистор, чтобы ограничить электронный поток и достичь правильного отсечения частот.

2. Фильтры электромагнитного излучения (ЭМИ)

Вы используете ситечко для чая во время приготовления чая? Оно используются для предотвращения «нежелательных! элементов от входа в вашу систему. В электрических цепях есть множество подобных нежелательных явлений, которые появляются в различных частотах.

Электропривод в составе преобразователя частоты и электродвигателя, считается переменной нагрузкой. Эти аппараты и индуктивность проводоввызывают зарождение высокочастотных флуктуаций напряжения и, как следствие, электромагнитного излучения кабелей, что негативно сказывается на функционировании остальных устройств.

Это индуктор с двумя (или больше) обмотками, в котором течёт ток в противоположных направлениях. Использование этого устройства, состоящего из дросселя и конденсатора, имеет ряд преимуществ. Он более надежен и может применяться при самых низких рабочих температурах. Все это позволяет увеличить срок службы электродвигателя. Низкая индуктивность и малый размер также являются его ключевыми особенностями.

Применяются в тех случаях, когда:

• от частотного преобразователя к электродвигателю протянуты кабели длиной до 15 м;
• есть вероятность повреждение изоляции обмоток двигателя из-за пульсирующих скачков напряжения;
• применяются старые агрегаты;
• в системах с частым торможением;
• агрессивность среды.

На довольно высоких частотах падение напряжения практически равняется нулю, и конденсатор ведет себя как разомкнутая цепь. Фильтпресс изготовлен в виде делителя напряжения с резистором и конденсатором. Он, по сути, применяется для того, чтобы уменьшить пропускную способность, нестабильность и исправить скорость нарастания Uвых.

Говоря простыми словами, обычный дроссель исходит от слова «душить». И до сих пор используется, потому что довольно точно описывает своё предназначение. Подумайте, как сжимается «кулак» вокруг провода, чтобы препятствовать резким изменениям тока.

4. Синусоидальные фильтры

Переменный электроток представляет собой волну, некую комбинацию синуса и косинуса. Различные синусоидальные волны имеют разные частоты. Если знать, какие частоты присутствуют, какие нужно передать или удалить, то в результате можно получить сочетание «полезных» волн, то есть без шума. Это помогает в некоторой степени очистить токовый сигнал. Синусоидальный фильтр – это комбинация емкостных и индуктивных элементов.

Одной из мер по обеспечению электромагнитной совместимости является применение синусоидального аппарата, это бывает необходимо:

• при групповом приводе с одним преобразователем;
• при эксплуатации с минимумом коммутационных соединений с кабелями (без экрана) электродвигателя (к примеру, подключение шлейфным способом или подвесным энергетическим подводом);
• для уменьшения потерь на длинных кабелях.

Назначение устройства заключается в предотвращении повреждения изоляторов обмотки электродвигателя. Благодаря почти полному поглощению высоких импульсов, на выходе напряжение принимает синусную форму. Его правильная установка – важный аспект для уменьшения уровня помех в сети и, следовательно, излучения. Это позволяет применять длинный провод и способствует снижению шумового уровня. Низкая индуктивность также означает меньший размер и более низкую цену. Устройства сконструированы по методу на фильтрации dU/dt с отличием в большую сторону по величине номинала элементов.

5. Высокочастотные фильтры синфазных помех

Если искаженная синусоида напряжения ведет себя как ряд гармонических сигналов добавленных к основной частоте, то фильтрующая схема позволяет пропускать только основную частоту, блокируя ненужные высшие гармоники. Входной аппарат фильтрации предназначается для подавления высокочастотного шума.

Приборы отличаются от выше рассмотренных более сложной конструкцией. Важнейшим способом снижения шумов служит соответствие требуемым правилам заземления в электрическом шкафу.

Как правильно выбрать входной и выходной фильтр ЭМС

Их отличительные достоинства заключаются в высоком помехопоглащающем коэффициенте. ЭМС применяются в устройствах с импульсными источниками питания. Стоит придерживаться требований инструкций по конкретной схеме управления асинхронных двигателей. Существуют общие принципы, определяющие правильность выбора.

Необходимо обратить внимание, что выбранная модель должна соответствовать:

• параметрам частотного преобразователя и сети питания;
• уровню снижения помех до требуемых пределов;
• частотным параметрам электрических цепей и установок;
• особенностям эксплуатации электрооборудования;
• возможностямэлектромонтажа модели в систему управления и т. д.

Самый простой способ повысить качество электрической сети – это предпринять меры на стадии проектирования. Самое интересное, что при необоснованном отклонении от проектных решений вина полностью ложится на плечи электромонтажников.

Правильное решение по выбору типа частотного преобразователя, в совокупности с подходящей фильтровой аппаратурой, предотвращает возникновение большинства проблем для функционирования силового привода.

Обеспечение хорошей совместимости получается при правильном подборе параметров компонентов. Некорректное применение приборов может увеличить уровень помех. В реалии, входные и выходные фильтры иногда негативно влияют друг на друга. Это, особенно, касается случая, когда входной прибор встроен в частотный преобразователь. Выбор фильтрующего прибора к конкретному преобразователю осуществляется по техническим параметрам и лучше по компетентной рекомендации специалиста. Профессиональная консультация, возможно, принесёт вам существенную выгоду, так как дорогостоящей аппаратуре на самом деле всегда подбирается качественный недорогой аналог. Либо же она не действует в нужном частотном диапазоне.

Заключение

Электромагнитное воздействие влияет на оборудование, главным образом, на высоких частотах. Это означает, что правильная работа системы будет достигнута лишь тогда, когда соблюдаются правила электромонтажа и производственно-технические требования, а также выполняются требования к высокочастотному оборудованию (к примеру, экранирование, заземление, фильтрация).

Стоит заметить, что меры по повышению помехоустойчивости – это комплекс мероприятий. Использование лишь одних фильтров не решит проблему. Однако это наиболее эффективный способ удаления либо довольно значимого уменьшения вредоносных помех для нормальной электромагнитной совместимости электронной техники. Нельзя забывать также о том, что подходит или нет конкретная модель для решения задачи – определяется «на месте» либо путём эксперимента и тестирования.

Применение импульсного преобразователя напряжения позволяет уменьшить габариты и вес источника питания, что особенно важно для переносных конструкций.

Рис. 1. Импульсный преобразователь напряжения

Преобразователь (рис. 1), предназначен для питания от сети 220 В устройств с потребляемым током до 3 А при Uвых=9,2 В (для получения из этого напряжения 5 или 6 В можно использовать любую типовую схему линейного стабилизатора).

Предложенный преобразователь отличается от аналогичных простотой и наличием защиты источника питания от перегрузки по выходной цепи в случае короткого замыкания.

Электрическая схема устройства состоит из входного фильтра (элементы С1, С2, СЗ и Т1); цепи запуска (R2, R3, R4, С4, VT1); автогенератора (VT2, VT3, Т2, ТЗ, С5); выпрямителя пониженного напряжения (VD5, VD6, С12, С13). Преобразователь собран по полумостовой схеме.

Входной фильтр преобразователя обеспечивает ослабление помех начиная с частоты 15 кГц более чем в 2 раза.

В цепи запуска используется транзистор VT1 в режиме обратимого пробоя, что позволяет формировать короткие импульсы, которые необходимы в момент включения схемы для запуска работы ключевого каскада VT2, VT3 в режиме автогенератора на частоте 30...60 кГц, при этом рабочую частоту, в небольших пределах, можно изменять емкостью С5.

В случае замыкания в цепи вторичной обмотки трансформатора ТЗ обратная связь в автогенераторе нарушается и генерация срывается до момента устранения неисправности.

КПД преобразователя при токе нагрузки 2 А составляет 0,74 (при токе 4 А-0,63).

В устройстве могут быть использованы резисторы любого типа, конденсаторы С1 типа К73-17 на 630 В; С2, СЗ типа К73-9 или К73-17 на 250 В; С4, С5 типа К10-7; С6, С7 типа К50-35 на 250 В; С8, С9 типа К73-9 на 250 В; С10...С12 типа К10-17; С13 типа К52-1В на 20 В.

Транзистор VT1 можно заменить на КТ312А, Б, В, транзисторы VT2 и VT3 на КТ838А, КТ846В.

Дроссель Т1 намотан на двух склеенных вместе кольцевых сердечниках типоразмера К20х12х6 из феррита марки 2000НМ. Обмотки 1 и 2 содержат по 45 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. Трансформатор Т2 выполнен на двух склеенных вместе кольцевых сердечниках типоразмера К10х6х3 из феррита 2000НМ. Обмотка 1 содержит 60 витков, обмотки 2 и 3 - по 15 витков провода ПЭЛШО-0,15 (отвод в обмотке 2 для обратной связи по току от третьего витка). Для изготовления ТЗ применен кольцевой сердечник К28х16х9 (2000НМ). Обмотка 1 наматывается 250 витками проводом ПЭВ-2 0,25, обмотки 2 и 3 - 22 витками проводом ПЭВ-2 диаметром 0,51 мм.

При изготовлении трансформаторов перед намоткой провода необходимо закруглить надфилем острые края сердечников и обернуть их лакотканью. Намотку проводить виток к витку с последующей изоляцией каждого слоя (лучше использовать фторопластовую ленту толщиной 0,1 мм).

Применяемые диоды VD1...VD4 могут быть заменены на любые высоковольтные, замена диодов VD5 и VD6, кроме как на КД2998В, другим типом не рекомендуется.

Наибольшее тепловыделение в схеме происходит на выпрямительных диодах VD5, VD6, и их необходимо устанавливать на радиатор. Остальные детали схемы в теплоотводе не нуждаются.

Конструктивно все элементы схемы, кроме включателя S1 и диодов VD5, VD6, размещены на односторонней печатной плате размером 140х65 мм. Топология печатной платы приведена на рис. 2.

Перед первоначальным включением преобразователя необходимо проверить фазы обмоток в цепях базы VT2 и VT3 на соответствие схеме. Если преобразователь при правильном монтаже сразу не начинает работать, то потребуется поменять местами выводы обмотки 1 у трансформатора Т2.

В заключение следует отметить, что, используя данную схему, можно получить и другие напряжения во вторичной цепи, для чего необходимо изменить пропорционально число витков во вторичных обмотках 2 и 3 трансформатора ТЗ.

Рис. 5.10 а. Топология печатной платы

Системы электроснабжения с одновременным использованием традиционной подачи тока и электроэнергии от солнца – экономически обоснованное решение для частного домовладения, коттеджных, дачных поселков и производственных помещений.

Незаменимый элемент комплекса – гибридный инвертор для солнечных батарей, определяющий режимы подачи напряжения, обеспечивающий бесперебойность и эффективность работы гелиосистемы.

Чтобы система работала эффективно, нужно не только выбрать оптимальную модель, но и правильно ее подключить. А как это сделать – мы разберем в нашей статье. Также рассмотрим существующие виды преобразователей и лучшие предложения на рынке на сегодняшний день.

Использование возобновляемой энергии солнца в комбинации с централизованным электроснабжением дает ряд преимуществ. Нормальное функционирование гелиосистемы обеспечивает слаженная работа ее основных моделей: солнечных батарей, аккумулятора, а также одного из ключевых элементов – инвертора.

Инвертор гелиосистемы – устройство для конвертации постоянного тока (DC), поступающего от фотоэлектрических панелей, в переменную электроэнергию. Именно на токе напряжением 220 В работает бытовая техника. Без инвертора выработка энергии бессмысленна.

Схема работы системы: 1 – солнечные модули, 2 – контролер заряда, 3 – аккумуляторная батарея, 4 – преобразователь напряжения (инвертор) с подачей переменного тока (АС)

Провести оценку возможностей гибридной модели лучше в сравнении с особенностями работы его ближайших конкурентов – автономных и сетевых «конвертеров».

Сетевой тип преобразователя

Устройство работает на нагрузки общей электросети. Выход от преобразователя подсоединен к потребителям электроэнергии, сети АС.

Схема отличается простотой, но имеет несколько ограничений:

• работоспособность при доступности переменного тока в сети;
• напряжение электросети должно быть относительно стабильным и соответствовать рабочему диапазону преобразователя.

Разновидность востребована в частных домах с действующим «зеленым» тарифом на электрификацию.

Параметры выбора инвертора солнечной батареи

Эффективность работы преобразователя и всей системы электрообеспечения во многом зависит от грамотного выбора параметров оборудования.

Кроме вышеописанных характеристик следует оценить:

• выходную мощность;
• тип защиты;
• рабочую температуру;
• габариты установки;
• наличие дополнительных функций.

Критерий #1 – мощность прибора

Номинал «солнечного» инвертора подбирается из расчета максимальной нагрузки на сеть и предполагаемого времени автономной работы. В пусковом режиме преобразователь способен отдавать кратковременное повышение мощности на момент ввода в эксплуатацию емкостных нагрузок.

Такой период характерен при включении посудомоечных, стиральных машин или холодильников.

При использовании ламп освещения и телевизора подойдет маломощный инвертор на 500-1000 Вт. Как правило, требуется расчет суммарной мощности эксплуатируемой техники. Нужная величина указывается непосредственно на корпусе прибора или в сопроводительном документе.

Обзор возможностей, режимов работы и эффективности использования многофункционального преобразователя InfiniSolar на 3 кВт:

Проектирование солнечной системы электроснабжения – сложная и ответственная задача. Расчет необходимых параметров, подбор составных компонентов гелиокомплекса, подключение и ввод в эксплуатацию лучше доверить профессионалам.

Допущенные ошибки могут привести к сбоям в системе и неэффективному использованию дорогостоящего оборудования .

Подбираете оптимальный вариант преобразователя для функционирования автономной системы энергоснабжения на солнечной энергии? У вас возникли вопросы, которые мы не затронули в этой статье? Задавайте их в комментариях ниже – мы постараемся вам помочь.

А может вы заметили неточности или несоответствия в изложенном материале? Или хотите дополнить теорию практическими рекомендациями, основываясь на личном опыте? Напишите нам об этом, поделитесь своим мнением.