W tym poście dowiadujemy się o stworzeniu prostego zasilacza bezprzerwowego (UPS) online, który gwarantuje bezproblemowe przejście z sieci prądu przemiennego na zasilanie falownika dla obciążenia, ze względu na brak uciążliwych przełączników lub przekaźników.
Co to jest UPS online
Jak sama nazwa wskazuje, system UPS online pozostaje w trybie online i nigdy nie przechodzi w tryb offline nawet przez ułamek sekundy, ponieważ zasilanie bateryjne do falownika UPS jest stale podłączone, niezależnie od stanu zasilania sieciowego.
W okresie, gdy dostępne jest wejście zasilania sieciowego, jest ono najpierw konwertowane na prąd stały i obniżane do poziomu naładowania akumulatora.
Ten prąd stały ładuje akumulator, a także ma pierwszeństwo przed akumulatorem, aby jednocześnie zasilać falownik ze względu na jego wyższą moc znamionową niż akumulator. Falownik przekształca ten prąd stały z powrotem w prąd zmienny sieciowy w celu zasilania podłączonego obciążenia.
W przypadku awarii sieci prądu przemiennego, obniżone napięcie prądu przemiennego na prąd stały zostaje odcięte, a akumulator, który jest stale podłączony w linii, zaczyna teraz płynnie zasilać falownik, bez przerwy w zasilaniu obciążenia.
UPS online vs UPS offline
Główna różnica między zasilaczem UPS w trybie online a zasilaczem UPS w trybie offline polega na tym, że w przeciwieństwie do zasilacza UPS w trybie offline, zasilacz UPS online nie jest zależny od mechaniki przekaźniki przełączające lub przełączniki transferu do przejścia z sieci AC do sieci AC falownika podczas awarii sieci AC (jak pokazano poniżej).
Z drugiej strony, Systemy UPS offline jak pokazano na poniższym schemacie blokowym, polegać na przekaźnikach mechanicznych do przełączania zasilacza UPS w tryb falownika w przypadku braku zasilania sieciowego AC.
W tych systemach, gdy dostępne jest zasilanie sieciowe AC, zasilanie jest dostarczane bezpośrednio do obciążenia przez zestaw styków przekaźnika, a akumulator jest utrzymywany w trybie ładowania przez inny zestaw styków przekaźnika.
W przypadku awarii zasilania sieciowego odpowiednie styki przekaźnika wyłączają się i odłączają akumulator od tryb ładowania do trybu falownika i obciążenie z sieci prądu przemiennego do prądu przemiennego z falownika.
Oznacza to, że proces przesyłu zwykle wiąże się z niewielkim opóźnieniem, chociaż w milisekundach podczas przełączania z sieci zasilającej na główną falownik.
To opóźnienie, choć niewielkie, może być krytyczne dla wrażliwego sprzętu elektronicznego, takiego jak komputery lub systemy oparte na mikrokontrolerach.
Dlatego online System UPS wydaje się być bardziej wydajny niż zasilacz UPS offline pod względem szybkości i płynności podczas procesu przełączania z sieci AC na prąd przemienny z falownikiem dla wszystkich typów urządzeń.
Projektowanie prostego obwodu UPS / falownika online
Jak omówiono w powyższych sekcjach, stworzenie prostego UPS online wygląda na całkiem łatwe.
Zignorujemy filtr EMI ze względu na prostotę, a także dlatego, że falownik w naszym projekcie będzie miał niską częstotliwość (50 Hz) transformator z rdzeniem żelaznym oparty na falowniku i SMPS zawierałby już wbudowany Filtry EMI niezbędne poprawki.
Do podstawowego projektu UPS online będziemy potrzebować następujących materiałów:
- Gotowy moduł zasilający AC do DC 14 V 5 A SMPS.
- System odcięcia ładowania akumulatora z prąd stały obwód ładowarki.
- Akumulator z nadmiernym rozładowaniem odcinający stopień obwodu.
- Akumulator 12 V / 7 Ah
- Każdy prosty obwód falownika z tej witryny.
Schematy obwodów i etapy
Różne etapy obwodu proponowanego obwodu UPS online można poznać na podstawie następujących szczegółów:
1) Obwody odcinające akumulator : Poniższy obwód pokazuje bardzo ważny obwód odcinający nadmierne ładowanie akumulatora, zbudowany wokół kilku etapy wzmacniacza operacyjnego .
Stopień wzmacniacza operacyjnego po lewej stronie jest skonfigurowany do sterowania nadmiernym ładowaniem akumulatora. Wtyk nr 3 wzmacniacza operacyjnego jest połączony z dodatnim biegunem akumulatora w celu wykrywania poziomu napięcia. Kiedy napięcie akumulatora na pinie nr 3 przekroczy odpowiednią wartość Zenera na pinie nr 2, styk nr 6 wyjścia wzmacniacza operacyjnego zmienia stan na wysoki.
To aktywuje przekaźnik poprzez Tranzystor sterownika BC547 powodując przełączenie styków przekaźnika z N / C na N / O, co odcina ładowanie do akumulatora, zapobiegając przeładowaniu akumulatora.
Informacje zwrotne rezystor histerezy poprzez pin # 6 i pin # 3 lewego wzmacniacza operacyjnego powoduje zablokowanie przekaźnika na pewien czas, aż napięcie akumulatora spadnie do poziomu poniżej progu utrzymywania histerezy, co powoduje, że pin # 3 staje się niski, i odpowiednio pin # 6 również przechodzi w stan niski wyłączając przekaźnik. Styki przekaźnika przełączają się teraz z powrotem na N / C, przywracając ładowanie akumulatora.
Obwód odcięcia nadmiernego rozładowania
Wzmacniacz operacyjny po prawej stronie kontroluje limit nadmiernego rozładowania baterii lub niski poziom baterii sytuacja. Dopóki napięcie na pinie # 3 tego wzmacniacza operacyjnego pozostaje powyżej poziomu odniesienia na pinie # 2 (ustawionym przez ustawienie wstępne na pinie # 3), wyjście wzmacniacza operacyjnego jest nadal wysokie.
Ta wysoka moc wyjściowa na pinie # 6 umożliwia podłączonemu tranzystorowi MOSFET pozostanie w trybie przewodzenia, co pozwala na włączenie falownika przez linię ujemną.
Nawet jeśli bateria jest nadmiernie rozładowana przez obciążenie falownika, poziom na styku nr 3 wzmacniacza operacyjnego spada poniżej napięcia odniesienia na styku nr 2, powodując niski poziom styku nr 6 układu scalonego, co odcina tranzystor MOSFET i falownik .
Aktualny etap kontroli
BJT powiązany z tranzystorem MOSFET tworzy obwód sterowania prądem dla UPS online, który umożliwia ładowanie akumulatora przy stałym poziomie prądu.
Wartość R2 musi zostać obliczona, aby ustawić maksymalny poziom sterowania prądem dla akumulatora i falownika. Można to zrealizować za pomocą następującego wzoru:
R2 = 0,7 / maksymalny prąd
dwa) Obwód falownika : Obwód inwertera dla systemu UPS online, który należy połączyć z powyższym obwód kontrolera akumulatora pokazano poniżej.
Wybraliśmy Obwód oparty na IC 555 ze względu na prostotę, a także w celu zapewnienia odpowiedniego zakresu mocy wyjściowej.
Ten falownik pozostanie w trybie online tak długo, jak długo obwód ładowarki i bateria będą funkcjonować, a sieć zasilająca AC jest odpowiednio podawany do systemu za pośrednictwem Obwód prądu przemiennego do prądu stałego SMPS o napięciu 14 V, 5 A. lub zgodnie z konkretną mocą znamionową systemu, która jest w pełni konfigurowalna.
Sprzężenie zwrotne BJT na bramkach falownika MOSFET zapewnia, że napięcie wyjściowe falownika nigdy nie przekracza bezpiecznego poziomu i jest zasilane w kontrolowany sposób.
Na tym kończy się nasz prosty projekt obwodu UPS online, który zapewnia ciągłe nieprzerwane zasilanie online dla dowolnego obciążenia AC, które musi działać bez żadnych przerw, niezależnie od dostępności wejściowego prądu przemiennego.
Poprzedni: Zrozumienie oceny lawin MOSFET, testowania i ochrony Dalej: Obwody elektronicznego symulatora dźwięku bębna
