العربية

العربية

تصميم دارة حماية قصيرة الإخراج ذات طاقة عالية ومحول تيار مستمر عسكري واسع الإدخال

تصميم الناتج دائرة حماية قصيرة من الطاقة العالية ومحول تيار مستمر عسكري واسع الإدخال


الملخص: هذا تحلل المقالة أولاً مبدأ التشغيل لدائرة الحماية القصيرة للإخراج التقليدي وتعطي أن نقصها حدث في تطبيق محول التيار المستمر ذي الطاقة العالية والمدخلات الواسعة. ثم يتم اقتراح دارة حماية قصيرة جديدة للإخراج إنه أكثر ملاءمة لمحول التيار المستمر DC المحول ذي الطاقة العالية والمدى الواسع و مبدأ التشغيل والجزء الرئيسي من thecircuit يتم تحليلها في التفاصيل. أخيرًا ، تحليل المحاكاة للمقارنة بين الدائرة التقليدية والدائرة المقترحة arecarried من خلال استخدام برامج محاكاة السيف

مفتاح الكلمات: حماية قصيرة ، محول تيار ، التعويض ، إدخال الجهد على نطاق واسع


1 المقدمة

ال تيار الإدخال للقدرة العالية واسع النطاق عادة ما يكون المحول العسكري DC المدخلات كبيرًا جدًا عندما إنه يعمل ، إذا يحدث خطأ ماس كهربائى فجأة في عملية العمل ، ولا يحتوي مصدر الطاقة على وظيفة حماية ماس كهربائى ، قد يتم حرق جهاز الطاقة في مصدر الطاقة بسبب التيار الزائد الفوري ، مما يؤدي إلى تلف مصدر الطاقة بالكامل. ومع ذلك ، فإن دائرة حماية الدائرة القصيرة التقليدية للإخراج ليست مناسبة للطاقة العالية و النطاق الواسع إدخال محول تيار مستمر عسكري لأن من بعض أوجه القصور. هذا يقدم الورق دائرة محسّنة لحماية الإخراج للطاقة العالية و النطاق الواسع المدخلات العسكرية dc dc محول.

دائرة حماية الإخراج التقليدية ماس كهربائى

ال يظهر مبدأ تشغيل الدائرة في الشكل 1. ال يتم أخذ عينات تيار الإدخال للدائرة مع Rs ، والجهد المتردد المأخوذ من العينات يتم تصحيحه واكتشافه بواسطة D1 ، R2 ، C2 ، ثم يتم توصيله بطرف الإدخال الموجب للمقارن ال المقارنة مزود بـ جهد مرجعي (VREF طرفي) في PWM رقاقة التحكم ، والجهد المرجعي متصل بطرف الإدخال السالب للمقارن بعد قسمة المقاومات R3 و R4 ، كجهد عتبة لدائرة قصر حماية جهد الإدخال الأمامي للمقارنة هو v + والجهد العكسي للإدخال هو V-. متى يحدث خطأ ماس كهربائى ، v + > V- ، المقارنة الناتج مرتفع ، الترانزستور vi قيد التشغيل ، نهاية شركات PWM يتم سحب الشريحة لأسفل ، ونبضة خرج PWM يتم إيقاف تشغيل الشريحة ، ويدخل مصدر الطاقة إلى Protection.When يتم التخلص من خطأ ماس كهربائى ، v + < V- ، المقارنة الناتج منخفض ، الصمام الثلاثي vi 1 متوقف ، وتعود الدائرة إلى التشغيل العادي. من خلال تحليل الدائرة إذا يتم تطبيقه على عالية الطاقة و المدخلات الواسعة محول التيار المستمر العسكري ، هناك بشكل رئيسي أوجه القصور التالية:

1) متى طاقة الخرج لمصدر الطاقة كبيرة ، وسيكون تيار الإدخال كبيرًا نسبيًا ، وستكون الخسارة في rs كبيرة ، أي سيقلل من كفاءة مصدر الطاقة.

2) متى نطاق جهد الدخل لمصدر الطاقة واسع نسبيًا ، ويختلف المنحدر الصاعد لموجة الخطوة لتيار الذروة الأولي الذي تم اكتشافه بواسطة rs بشكل كبير مع جهد الدخل و متى يحدث خطأ ماس كهربائى ، منذ المنحدر الصاعد لتيار الذروة الأولي عند الطرف الأعلى للإدخال أكبر بكثير من المنحدر المتصاعد لتيار الذروة الأولي المنخفض الدخل ، جهد عتبة حماية ماس كهربائى (نقطة ب الجهد) تحت في نفس الظروف ، ستختلف قيمة تيار حماية ماس كهربائى بشكل كبير ، إذا لم يتم ضبط جهد عتبة الحماية من ماس كهربائى بشكل صحيح ، بل سيظهر أنه لا يمكن حماية جهد الدخل عند النهاية المنخفضة ، ولا يمكن استعادة الطرف الأعلى للإدخال بعد دخول الحماية ، والتي سيزيد بشكل كبير من صعوبة تصحيح أخطاء حماية الدائرة القصيرة



الشكل 1. دائرة حماية ماس كهربائى الإخراج التقليدية



تحسين دائرة حماية الإخراج ماس كهربائى

في ضوء دائرة حماية ماس كهربائى الإخراج التقليدية ، هناك نوعان من أوجه القصور في تطبيق عالية الطاقة على نطاق واسع إدخال محول تيار مستمر عسكري ، هذا ورقة تقدم دائرة حماية الإخراج المحسنة يمكن أن تحل هذه مشكلتان ، الرسم التخطيطي للدائرة موضح في الشكل 2 ، أعظم خصائصه هي:

1) ال يستخدم المحول الحالي لأخذ عينات تيار ذروة الإدخال ، أي لا يمكن أن تقلل فقط من فقدان الطاقة الناتج عن Rs ، ولكن أيضًا تحقيق العزل الكهربائي وتقليل التداخل.

2) يتم اعتماد تدابير التعويض لعتبة الجهد للحماية من ماس كهربائى ، أي مقاوم تعويض R1 متصل بين جهد الدخل ونهاية الإدخال العكسي (نقطة ب) للمقارنة ، بحيث متى يتغير جهد الدخل ، وسيتم تعديل جهد عتبة حماية الدائرة القصيرة في المقابل ، و متى جهد الإدخال للمنتج في النهاية العالية والمنخفضة ، لا تختلف قيمة تيار حماية ماس كهربائى بشكل كبير ، مما يجعل تصحيح وظيفة حماية الدائرة القصيرة أسهل.




الشكل 2 تحسين الناتج دائرة حماية ماس كهربائى


ال تستخدم الدائرة محول تيار لأخذ عينات تيار الدخل للدائرة ، حيث R2 يعيد تعيين المحول الحالي ، ويمر التيار عبر D1 و R3 للحصول على جهد تيار مستمر نابض ، يمر الجهد عبر دائرة الكشف عن الذروة المكونة من D2 ، R5 ، R6 و C2 ، ويتم توصيله بطرف إدخال موجب للمقارن ، والجهد المرجعي لـ PWM شريحة تمر عبر أقسام الجهد للمقاومات R1 ، R7 و R8 للحصول على جهد VT1.After تقسيم الجهد لـ R1 ، R7 و R8 ، VIN يحصل على جهد تعويض VT2 ، T1 و VT2 متراكبة ومتصلة بنهاية الإدخال العكسي للمقارنة كجهد عتبة حماية ماس كهربائى ، الجهد الموجب الطرفي للمقارن هو v + ، الجهد الطرفي السالب للمقارن هو V- ، عندما مصدر الطاقة به عطل في دائرة القصر ، v + > V- ، مستوى إخراج المقارنة مرتفع ، الترانزستور vi 1 قيد التشغيل ، دبوس شركات PWM يتم سحب الشريحة لأسفل ، ثم يتم إيقاف نبضة الخرج عند يختفي خطأ ماس كهربائى ، v + < V- ، المقارنة الناتج مرتفع والدائرة تعمل بشكل طبيعي تصميم محول التيار ودائرة تعويض عتبة حماية ماس كهربائى هما الجزءان الرئيسيان للدائرة ، فيما يلي سيركز على تحليل هذه جزأين من الدائرة.

3.1 تحليل وتصميم المحولات الحالية

ال محول التيار مقسم إلى محول التيار المتردد ومحول التيار النبضي المباشر ، كلاهما استخدم مبدأ العزل الكهرومغناطيسي للمحول لتحقيق اكتشاف التيار المقاس ال الفرق بينهم هو أنه في محول التيار المتردد ، ستجعل الإشارة المتناوبة النواة المغناطيسية للمحول ممغنطة بشكل متماثل ، بينما في محول النبض الحالي المباشر ، يكون القلب المغناطيسي ممغنطًا أحادي الاتجاه ، والذي ينتمي إلى وضع العمل الخاص بالمحول الأمامي. عادة ، في تطبيق تبديل مزود الطاقة ، يتم استخدام محول التيار المباشر النبضي. متى عند تصميم الحث المتبادل للتيار النبضي المباشر ، فإنه يحتاج إلى تلبية المتطلبات التالية:

(1) ال المواد مع مغناطيسية صغيرة متبقية وذات نفاذية عالية يجب يتم اختياره لعمل المحول ، وعادةً ما يتم استخدام اللب المغناطيسي الحلقي لجعل النواة المغناطيسية للمحول تعمل على منحنى

2) ال يجب تصميم دائرة إعادة ضبط النواة للمحث المتبادل ، لأن في المحث المتبادل النبضي للتيار المستمر ، يكون اللب المغناطيسي ممغنطًا أحادي الاتجاه ، والذي يمكن أن يتسبب بسهولة في تشبع النواة المغناطيسية عادةً ما تكون أبسط طريقة لإعادة الضبط الأساسية هي توصيل مقاومة كبيرة بالأرض أمام الصمام الثنائي الثانوي للمحث المتبادل ، مثل المقاومة R2 في الشكل 2.

(3) لتقليل الخسارة ، المحول الحالي مع نسبة دوران عالية يجب يتم اختياره ، لكن نسبة الدوران يجب لا تكون كبيرة جدًا ، لأن إذا عدد المنعطفات على الجانب الثانوي كبير جدًا ، وستصبح السعة الموزعة أيضًا كبيرة ، و متى يتم إعادة ضبط اللب ، ستصبح فترة الرنين بين الحث الجانبي الثانوي والسعة الموزعة أطول ، لذلك متى المهمة كبيرة نسبيًا ، لن يكون للملف الجانبي الثانوي الوقت الكافي لإطلاق الطاقة لإعادة ضبط النواة ، وبالتالي ، عادةً ما تستغرق نسبة الدوران للجانبين الأولي والثانوي للمحول الحالي 1: 30 إلى 1: 50.

تحليل وتصميم 3.2 ماس كهربائى دائرة تعويض حماية عتبة الدائرة

ال دارة عتبة حماية ماس كهربائى لـ هذا تتحقق الدائرة الكهربائية عن طريق توصيل مقاوم تعويض R1 بين جهد الدخل والمدخل العكسي للمقارنة ، ويتم تحديد قيمة r وفقًا لمتطلبات الدائرة الفعلية.

كما هو موضح في FIG. 2 ، إذا جهد النقطة B ، I. E. ، عتبة حماية الدائرة القصيرة ، VB ، ثم وفقًا لنظرية التراكب في أساس تحليل الدائرة ، يمكن الحصول عليها.



ال VB قيمة أي ليس من الصعب العثور على من الصيغة (1) يتكون من جزأين إذا قيمة الجزء الأول هي VB1 وقيمة الجزء الثاني هي VB2 ، يمكن الحصول على المعادلة التالية.


من الصيغة (3) (4) ، يمكن ملاحظة أن متى R1 ، R7 ، R8 قيمة VB1 يتغير بالتناسب المباشر مع تغير جهد الدخل VIN ، وقيمة VB2 قيمة ثابتة بشكل عام VB و VIN القيم مرتبطة بشكل إيجابي بالتغييرات ، الجهد المنخفض للإدخال ، سيتم تخفيض جهد عتبة حماية الدائرة القصيرة ، الجهد العالي للإدخال ، عتبة حماية الدائرة القصيرة ستزيد. إلى الخبرة الهندسية الفعلية والتحليل السابق ، متى يستخدم مصدر الطاقة دائرة حماية ماس كهربائى التقليدية ، وحجم تيار حماية ماس كهربائى وقيمة جهد الدخل ترتبط ارتباطًا سلبيًا ، فكلما انخفض جهد الدخل ، زاد تيار حماية الدائرة القصيرة ، وزاد جهد الدخل ، وصغر تيار حماية الدائرة القصيرة ، وكلما زاد نطاق جهد الدخل ، زاد تباين الدائرة القصيرة تيار الحماية بين المدخلات العالية والمنخفضة الجهد. في هذا الدائرة ، بسبب لاعتماد مقياس التعويض إلى قيمة عتبة حماية ماس كهربائى ، فإن قيمة الجهد العتبة لحماية ماس كهربائى عند الطرف المنخفض للإدخال لمصدر الطاقة أقل من التي عند الإدخال نهاية عالية. مقارنة بـ دائرة الحماية التقليدية ، يمكنها أن تجعل تيار حماية الدائرة القصيرة عند الطرف المنخفض للإدخال يزداد بشكل مناسب ، وتصل أخيرًا إلى الهدف المتمثل في أن قيمة تيار حماية ماس كهربائى لا تختلف كثيرًا متى يتم إدخال مصدر الطاقة في نطاق جهد واسع.

نتائج تجربة المحاكاة

ال دارة حماية ماس كهربائى التقليدية ودائرة حماية ماس كهربائى المقترحة فى هذا يتم تطبيق الورق على 65 واط مفرد flyback محول على التوالي ، وأظهرت النتائج التجريبية أن مواصفات تصميم flyback المحول كالتالي:


(1) مقارنة نتائج كفاءة الطاقة

الجدول 2 جدول مقارنة كفاءة إمداد الطاقة بين دائرة الحماية التقليدية ودائرة الحماية المحسنة


كما يمكن رؤيته من الجدول 2 ، كفاءة مصدر الطاقة مع من الواضح أن دائرة الحماية المحسّنة أعلى من التي مع الحماية التقليدية

(2) تحليل مقارن لتيار حماية ماس كهربائى لإمدادات الطاقة

1) ال الوضع متى يتم استخدام دائرة الحماية التقليدية



الشكل 3 عتبة الجهد باستخدام دائرة حماية ماس كهربائى تقليدية


الشكل 4 الشكل الموجي لتيار إدخال العرض من أجل حماية ماس كهربائى الناتج التقليدي

الشكل 3 هو جهد العتبة لدائرة حماية ماس كهربائى التقليدية ، من يمكن رؤية الشكل ، متى يتغير جهد الدخل ، قيمته ثابتة ، حوالي 0.42 فولت ، الشكل 4 هو استخدام دائرة حماية ماس كهربائى الإخراج التقليدية ، VIN عند 15 فولت ، 28 فولت ، 50 فولت ، دائرة قصر كهربائية ، شكل موجة تيار الإدخال ، من يمكن رؤية الشكل ، متى VIN = 15 فولت ، يبلغ متوسط ​​تيار الإدخال لمصدر الطاقة حوالي 1.69 أمبير ، متى VIN = 28 فولت ، يبلغ متوسط ​​تيار الإدخال لمصدر الطاقة حوالي 0.81 أ ؛ متى VIN = 50 فولت ، يبلغ متوسط ​​تيار الإدخال لمصدر الطاقة حوالي 5 ؛ الخلاصة: 0.41 أ. يمكن ملاحظة أنه في مزود الطاقة باستخدام دارة حماية ماس كهربائى تقليدية ، متى نطاق الإدخال لمصدر الطاقة واسع ، تباين تيار حماية الدائرة القصيرة للإدخال لمصدر الطاقة مع جهد الإدخال كبير جدًا.

2) ال تم تحسين دارة حماية ماس كهربائى في هذا الورق المعتمد.


تغير الشكل 5 في جهد العتبة مع تحسين حماية الإخراج ماس كهربائى


التين 5 حالة أين يتغير جهد العتبة لدائرة حماية الدائرة القصيرة المحسّنة بـ جهد الدخل ، ويمكن رؤيته من الرقم الذي يتغير فيه الجهد العتبة لدائرة حماية ماس كهربائى مع تغيير جهد الدخل وزيادة مع زيادة جهد الدخل ، و الشكل 6 هو شكل موجة لتيار الإدخال عندما جهد الإدخال 15 فولت ، 28 فولت ، 50 فولت ومصدر الطاقة عبارة عن دائرة قصر ، ويمكن رؤيته من الرقم الذي عندما مزود الطاقة محمي من الدائرة القصيرة ، عندما ت = 15 فولت ، متوسط ​​تيار الإدخال أثناء دائرة قصر لمصدر الطاقة حوالي 1.26A ، متى ت = 28V ، متوسط ​​تيار الإدخال أثناء دائرة قصر التيار الكهربائي حوالي 0.80 أمبير ، متى VN = 50V ، متوسط ​​تيار الإدخال أثناء تبلغ الدائرة القصيرة لمصدر الطاقة حوالي 0.75 أمبير ، بحيث متى نطاق الإدخال لمصدر الطاقة واسع ، تباين تيار حماية ماس كهربائى لمصدر الطاقة مع تم تحسين جهد الدخل بشكل واضح مقارنة بـ مصدر الطاقة باستخدام الحماية التقليدية للدائرة القصيرة.




الشكل 6 الشكل الموجي لتيار إدخال العرض باستخدام دائرة حماية ماس كهربائى محسنة

5. الخلاصة

في ضوء محدودية دائرة حماية الإخراج التقليدية متى يتم استخدامه في عالية الطاقة و واسع النطاق إدخال محول تيار مستمر عسكري ، هذا يقدم الورق دائرة حماية محسّنة لدائرة قصر ، والتي لا يقلل الخسارة فحسب ، بل يقلل أيضًا من سعة التباين لتيار حماية الدائرة القصيرة مع جهد الدخل ، ويقلل بشكل كبير من صعوبة تصحيح أخطاء حماية الدائرة القصيرة

ارسل رسالة
ارسل رسالة
إذا أنت مهتمون بمنتجاتنا ويريدون معرفة المزيد من التفاصيل ، يرجى ترك رسالة هنا ، وسنقوم بالرد عليك بأسرع ما نستطيع.

الصفحة الرئيسية

منتجات

حول

اتصل