マイクロコントローラ制御を備えた電源電圧安定器。スキーム、説明

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マイクロコントローラー制御を備えた主電源電圧安定化装置。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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残念ながら、わが国の多くの地域で、主電源電圧が公称値の 10 V から 220% 以上ずれることは、よくあることです。ネットワークの電圧が上昇すると（最大240 ... 250 V）、照明装置の耐用年数が大幅に短縮され、変圧器の電源と冷蔵庫のコンプレッサーのモーターの加熱が増加します。

主電源電圧を 160 ... 170 V 未満に下げると、スイッチング電源の主要なトランジスタの負荷が大幅に増加し (過熱とその後の熱破壊につながる可能性があります)、冷蔵庫のコンプレッサーのモーターのジャミングも発生します。過熱し、出力が使用できなくなります。

消費者の接続点から 380 線式ネットワークへの変電所への領域で中性線が断線した場合、三相ネットワークによって電力を供給される単相消費者の場合、さらに大きな電圧変動が発生します。この場合、位相の不均衡により、コンセントの電圧は数十ボルトから線形XNUMX Vまで変化する可能性があり、コンセントに接続されているほとんどすべての複雑な家電製品に必然的に損傷を与えます。提案された安定器は、ネットワーク内の極端な電圧変動に関連するトラブルを回避するのに役立ちます。

家庭の状態で主電源電圧を安定させるために、鉄共振安定剤が主に使用されます。それらの欠点には、出力電圧の正弦波形式の歪み（たとえば、冷蔵庫をそのような安定器に接続することは禁止されています）、重量とサイズの重要な指標を備えた家庭用安定器の限られた電力（300 ... 400 W）が含まれます。無負荷で動作できないこと、ネットワーク内の高電圧での狭い安定化範囲の障害。

補償電圧安定器にはこれらの欠点がありません。そのブロック図を図1に示します。 XNUMX。

マイクロコントローラ制御を備えた主電源電圧安定器

これは、ネットワーク内の電圧レベルを監視するマイクロコントローラー (MK) の制御下で、トライアックスイッチ Q1-Q2 を使用して単巻変圧器 T6 の巻線のタップを切り替えることによって実行される、段階的な電圧補正の原理に基づいて動作します。

主電源電圧の振幅を推定するためにスタビライザーで使用される方法は、実装が非常に簡単で、このアプリケーションに十分な測定精度を提供します。ただし、デバイスの使用の可能性に多くの制限が課せられます。まず第一に、電源電圧の周波数は一定 (50 Hz) でなければなりません。この条件は、たとえば、自律型ディーゼル発電機から電力が供給されている場合に違反する可能性があります。さらに、主電源電圧波形の非線形歪みが増加すると、測定精度が低下します。これは、負荷の顕著な誘導性を備えた、密接に配置された強力な消費者の動作中に発生します。

デバイスの概略図を図2に示します。 XNUMX。

（クリックして拡大）

メモリに記録されたプログラムに従って、MK DD1 は各周期 (20 ms) で電源電圧を測定します。分圧器 R1R2 から、ツェナーダイオード VD1 を通過する電源電圧の負の半波が、ツェナーダイオードの安定化電圧 (この場合は 10 V) によって決まる振幅のパルスを形成します。分圧器 R3R4 から、これにより、受信信号の振幅が TTL レベルに減少します (図 3)。これらのパルスは、入力用に構成されたポート A のライン 0 に到達します。

マイクロコントローラ制御を備えた主電源電圧安定器

トリマー抵抗 R4 を使用して、MK 入力の下限信号レベルを 0,2 に設定します。 ..ログレベルより 0,3 V 低い。 0.室温および安定した電源電圧で、ログの状態からのCMOSマイクロ回路のデジタル入力の遷移の電圧レベル。 1 からログの状態。 0 (および 0 から 1 に戻ってヒステリシスが生じますが、この場合は一定値であるため無視できます) はほぼ一定のままです。

図からわかるように。図 3 に示すように、主電源電圧が 145 V から 275 V に変化するとき、パルスの持続時間は対数に対応します。 0、約 0,5 ～ 6 ミリ秒の範囲で変化します。これらのパルスの持続時間を測定することにより、MC プログラムは現在の期間の主電源電圧のレベルを計算します。（R4.1は、図によると、エンジンへの出力の下からの抵抗器R4の一部の抵抗です）。

スタビライザーをオンにした後、電源電圧は 5 秒間制御されます。 145 ... 275 V の範囲内にある場合は、緑色の LED HL2 "Normal" が点滅し、それ以外の場合は、LED HL3 "Low" または HL1 "High" が点灯します (電源電圧の値に応じて)。この状態では、スタビライザーはネットワークの電圧が指定された制限に入るまで続きます。

5 秒後に電源電圧が許容範囲内にある場合、MK はコマンドを発行して VS1 シミスターを開きます。これにより、T1 単巻変圧器がネットワークに接続されます。その後、MK はさらに 0,5 秒間主電源電圧の制御測定を行い、測定結果に応じてトライアック VS2 ～ VS6 のいずれかを開き、単巻変圧器の 1 つのタップのいずれかに負荷を接続します。 MK を使用したトライアックのガルバニック絶縁は、サイリスタオプトカプラ U6 ～ UXNUMX によって実行されます。

調整の過程で、電源電圧の正弦波の半サイクルの終わりに、オンになっているトライアックから開放パルスが取り除かれます。その後、MK プログラムは 4 ms 休止し、別のトライアックに開パルスを送信します。スイッチングトライアック間の遅延時間は、プログラムの開始時に (定数記述ブロックで) 対応する遅延時間の値を変更することで長くすることができます (プログラムのソースコードのコメントを参照)。力率が 10 ～ 15 未満の誘導性負荷がスタビライザーに接続されている場合は、この時間を 0,7 ～ 0,8 ms に増やす必要があります。

電源電圧が許容範囲を超えた場合、単巻変圧器と負荷がトライアック VS1 によってオフになります。 LED HL1 ～ HL8 は、スタビライザーの状態とネットワークの電圧レベルを示します。

電源電圧 U の値に応じて、単巻変圧器の追加巻線の出力は次の順序で切り替えられます。

- U<145 V - 負荷がオフで、赤色の LED HL3 がオン (「低」) です。

- 145

- 165

- 190

- 205

- 235

- 245

- 265

- U>275 V - 負荷がネットワークから切断され、赤色の LED HL1 (「高」) が点灯します。

主電源電圧が単巻変圧器のタップを切り替えるしきい値に達した場合にトライアックのランダムな切り替えを防ぐために、動作中の特定の「ヒステリシス」がプログラムに導入されました。たとえば、主電源電圧が 189 V から 190 V に増加すると、負荷はタップ「+20%」から「+10%」に切り替わります。

著者：S. Koryakov、シャフティ、ロストフ地方。出版物: cxem.net

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