Шим

Технические характеристики

При покупке контроллера заряда для ветрогенератора необходимо внимательно изучить его техпаспорт. При выборе важны характеристики:

  • мощность — должна соответствовать мощности ветровой установки;
  • напряжение — должно соответствовать напряжению АКБ, установленных на ветряк;
  • макс. мощность — обозначает максимально допустимую мощность для модели контроллера;
  • макс. ток — обозначает, с какими максимальными мощностями ветрогенератора может работать контроллер;
  • диапазон напряжения — показатели макс. и мин. напряжения АКБ для адекватной работы устройства;
  • возможности дисплея — какие данные об устройстве и его работе выводятся на дисплей у той или иной модели;
  • условия эксплуатации — при каких температурах, уровне влажности может работать выбранное устройство.

Если вы не можете подобрать устройство контроля заряда самостоятельно, свяжитесь с консультантом и покажите ему технический паспорт своего ветряка. Прибор выбирается в соответствии с возможностями ветровой установки. Неправильные условия эксплуатации и отклонения от диапазона напряжения пагубно скажутся на работе всей ветровой системы.

Принцип действия ИИП и его устройство

Импульсный источник питания — это устройство, которое работает по принципу инвертора, то есть сначала преобразует переменное напряжение в постоянное, а потом снова из постоянного делает переменное нужной частоты. В конечном итоге последний каскад преобразователя всё равно основан на выпрямлении напряжения, так как большинство приборов всё же работают на пониженном постоянном напряжении. Суть уменьшения габаритов этих питающих и преобразующих устройств построена на работе трансформатора. Дело в том, что трансформатор не может работать с постоянным напряжением. Просто-напросто на выходе вторичной обмотки при подаче на первичную постоянного тока не будет индуктироваться ЭДС (электродвижущая сила). Для того чтобы на вторичной обмотке появилось напряжения оно должно меняться по направлению или же по величине. Переменное напряжение обладает этим свойством, ток в нём меняет своё направление и величину с частотой 50 Гц. Однако, чтобы уменьшить габариты самого блока питания и соответственно трансформатора, являющегося основой гальванической развязки, нужно увеличить частоту входного напряжения.

При этом импульсные трансформаторы, в отличие от обычных линейных, имеют ферритовый сердечник магнитопровода, а не стальной из пластин. И также современные блоки питания работающие по этому принципу состоят из:

  1. выпрямителя сетевого напряжения;
  2. генератора импульсов, работающего на основе ШИМ (широтно-импульсная модуляция) или же триггера Шмитта;
  3. преобразователя постоянного стабилизированного напряжения.

После выпрямителя сетевого напряжения генератор импульсов с помощью ШИМ генерирует его в переменное с частотой около 20–80 кГц. Именно это повышение с 50 Гц до десятков кГц и позволяет значительно уменьшить, и габариты, и массу источника питания. Верхний диапазон мог быть и больше, однако, тогда устройство будет создавать высокочастотные помехи, которые будет влиять на работу радиочастотной аппаратуры. При выборе ШИМ стабилизации обязательно нужно учитывать также и высшие гармоники токов.

Даже при работе на таких частотах эти импульсные устройства вырабатывают высокочастотные помехи. А чем больше их в одном помещении или в одном закрытом помещении тем больше их в радиочастотах. Для поглощения этих негативных влияний и помех устанавливаются специальные помехоподавляющие фильтры на входе устройства и на его выходе.

Это наглядный пример современного импульсного блока питания применяемого в персональных компьютерах.

Если схему радиолюбитель изобретает сам то он обязательно заглядывает в справочник по радиодеталям. Именно справочник является основным источником информации в данном случае.

Правильный выбор контроллера

В процессе выбора стоит обращать внимание на входные параметры. Оно регламентируется производителями

Параметр указывается в технических данных прибора. Это значение обязано соответствовать напряжению ХХ батареи либо сумме напряжений ХХ нескольких солнечных блоков в последовательном соединении. Рекомендуется добавлять 20%-ный запас.

Общая расчетная мощность батареи подбирается не более, чем перемноженное значение напряжения системы и выходного тока. В этом случае тоже ставим запас в 20%. Если нет возможности самостоятельно провести расчеты, то стоит обратиться к специалистам в электротехнике.

ВИДЕО: Как проверить любой ШИМ (PWM) контроллер

Действующие процессы

Используются чаще всего данные контроллеры для работы с альтернативными источниками энергии, к которым относятся:

  • ветровые установки;
  • модули с солнечными батареями;
  • блоки с гидротурбинами;
  • дизельные источники питания.

Это делает их востребованными в современных домах и предприятиях.

В мировой научной среде ШИМ расшифровывается как pulse-width modulation (PWM), что в переводе означает широтно-импульсную модуляцию

На деле это – операция управления мощностью, подходящей к потребителю, с помощью коррекции скважности импульсов с неизменной частотой

Четырехканальный PWM -контроллер

ШИМ регулятор мощности встречается нескольких типов:

  • цифровой;
  • аналоговый;
  • с двумя уровнями;
  • с тремя уровнями.

ВИДЕО: Принцип работы ШИМ контроллера UC3843 в импульсном блоке питания

Принцип работы ШИМ контроллера UC3843 в импульсном блоке питания.Принцип работы ШИМ контроллера UC3843 в импульсном блоке питания.

5.2 Расчет тока подпитки от асинхронных двигателей

Начальное значение периодической составляющей тока подпитки
от асинхронных двигателей собственных нужд:

, (5.1)

где ΣPд — суммарная мощность
двигателей, приближенно принимается равной номинальной мощности трансформатора
собственных нужд.

Периодическая составляющая тока подпитки:

.

Периодическая составляющая тока подпитки в момент времени t:

, (5.2)

где .

Для времени t = 0,2 с значение периодической составляющей тока
подпитки:

.

Ударный ток двигателей:

.

Апериодическая составляющая в момент времени t = 0,2 с, при Tад
= 0,04:

.

Токи короткого замыкания на шинах собственных нужд в момент
времени t = 0,2 с равна сумме токов от системы и токов подпидки от асинхронных
двигателей:

;

;

;

.

6.
Составление схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей в
относительных единицах для расчета несимметричного короткого замыкания

Стабилитроны, шлейфы/разъемы

Для тестирования стабилитрона понадобится блок питания, резистор и мультиметр. Соединяем резистор с анодом стабилитрона, через блок питания подаем напряжение на резистор и катод стабилитрона, плавно поднимая его.

На дисплее мультиметра, подключенного к выводам стабилитрона, мы можем наблюдать плавный рост уровня напряжение. В определенный момент напряжение перестает расти, независимо от того, увеличиваем ли мы его блоком питания. Такой стабилитрон считается исправным.

Для проверки шлейфов необходимо прозвонить контакты мультиметром. Каждый контакт с одной стороны должен звониться с контактом с другой стороны в режиме «прозвонки». В случае если один и тот же контакт звонится сразу с несколькими – в шлейфе/разъеме короткое замыкание. Если не звонится ни с одним – обрыв.

Простой метод проверки стабилитроновПростой метод проверки стабилитронов

Иногда неисправность элементов можно определить визуально. Для этого придется внимательно осмотреть микросхему под лупой. Наличие трещин, потемнений, нарушений контактов может говорить о поломке.

Как сделать ШИМ блок питания (контроллер)

Как вы уже поняли, сердцем ШИМ контроллера будет мультивибратор или модулятор. Мультивибратор можно сделать даже на двух транзисторах, в виде самого рядового мультивибратора. А модулятор можно сделать на базе микроконтроллера. Чаще всего применяются именно микроконтроллеры. После остается лишь преобразовать низкий сигнал в управляющий силовой. Скажем с помощью транзистора. Пример для светодиода.

Если наша нагрузка имеет индуктивную составляющую, то транзистор защищается с помощью диода, который подключается параллельно нагрузке.

Это вроде того, как диод используется при управлении транзистором реле. В данном случае обмотка двигателя также может выдать высокий ток, который будет теперь идти не только через транзистор, но и через диод. О конкретных примерах БП ШИМ можно узнать из статьи «Драйвер для светодиодов».

ШИМ контроллер: принцип работы

ШИМ сигналом управляет ШИМ контроллер. Он управляет силовым ключом благодаря изменениям управляющих импульсов. В ключевом режиме транзистор может быть полностью открытым или полностью открытым. В закрытом состоянии через p-n-переход идет ток не больше нескольких мкА, то есть мощность рассеивания близка к нулю. В открытом состоянии идет большой ток, но так как сопротивление p-n-перехода мало, происходят небольшие теплопотери. Больше тепла выделяется в при переходе из одного состояния в другое. Однако благодаря быстроте переходного процесса в сравнении с частотой модуляции, мощность этих потерь незначительна.

Все это позволило разработать высокоэффективный компактный широтно импульсный преобразователь, то есть с малыми теплопотерями. Резонансные преобразователи с переключением в 0 тока ZCS позволяют свести теплопотери к минимуму.

Аналоговая ШИМ

В аналоговых ШИМ-генераторах управляющий сигнал формируется при помощи аналогового компаратора, когда на его инвертирующий вход подается пилообразный или треугольный сигнал, а на неинвертирующий — непрерывный модулирующий.

Выходные импульсы идут прямоугольной формы. Частота их следования соответствует частоте пилы, а длительность плюсовой части импульса зависит от времени, когда уровень постоянного модулирующего сигнала, идущего на неинвертирующий вход компаратора, выше уровня пилообразного сигнала, подающегося на инвертирующий вход. В период когда напряжение пилообразного сигнала будет превышать модулирующий сигнал — на выходе будет фиксироваться отрицательная часть импульса.

Во время когда пилообразный сигнал подается на неинвертирующий вход, а модулирующий — на инвертирующий, выходные прямоугольные импульсы будут положительными, когда напряжение пилы будет выше уровня модулирующего сигнала на инвертирующем входе, а отрицательное — когда напряжение пилы станет ниже сигнала модулирующего.

Цифровая ШИМ

Работая с цифровой информацией, микроконтроллер может формировать на выходах или 100% высокий или 0% низкий уровень напряжения. Но для эффективного управления нагрузкой такое напряжение на выходе нужно изменять. Например, когда осуществляется регулировка скорости вращения вала мотора или при изменении яркости светодиода.

Вопрос решают ШИМ контроллеры. То есть, 2-хуровневая импульсно-кодированная модуляция — это серия импульсов, характеризующаяся  частотой 1/T и либо шириной Т, либо шириной 0. Для их усреднения применяется передискретизация. При цифровой ШИМ прямоугольные подимпульсы, которыми и заполнен период, могут занимать любое место в периоде. Тогда на среднем значении сигнала за период сказывается лишь их количество. Так как процесс осуществляется на частоте в сотни кГц, можно добиться плавной регулировки. ШИМ контроллеры решают эту задачу.

Можно провести следующую аналогию с механикой. Когда маховик вращается при помощи двигателя, при включенном двигателе маховик будет раскручиваться или продолжать вращение, если двигатель выключен, маховик будет тормозить из-за сил трения. Однако, если движок включать/выключать на несколько секунд, вращение маховика будет держаться на определенной скорости благодаря инерции. Чем дольше период включения двигателя, тем быстрее раскрутится маховик. Аналогично работает и ШИМ модулятор. Так работают ШИМ контроллеры, в которых переключения происходят в секунду тысячи раз, и частоты могут достигнуть единиц мегагерц.

Использование ШИМ-контроллеров обусловлено их следующими преимуществами:

  • стабильностью работы;
  • высокой эффективностью преобразования сигнала;
  • экономией энергии;
  • низкой стоимостью.

Получить на выводах микроконтроллера (МК) ШИМ сигнал можно:

  • аппаратным способом;
  • программным способом.

В каждом МК есть встроенный таймер, генерирующий ШИМ импульсы на определённых выводах. Это аппаратный способ. Получение ШИМ сигнала при помощи команд программирования более эффективно за счет разрешающей способности и дает возможность задействовать больше выводов. Но программный способ вызывает высокую загрузку МК, занимая много памяти.

Основные типы транзисторов

Существует два основных типа транзисторов – биполярные и полевые. В первом случае выходной ток создается при участии носителей обоих знаков (дырок и электронов), а во втором случае – только одного. Определить неисправность каждого из них поможет прозвонка транзистора мультиметром.

Биполярные транзисторы по своей сути являются полупроводниковыми приборами. Они оборудованы тремя выводами и двумя р-п-переходами. Принцип действия этих устройств предполагает использование положительных и отрицательных зарядов – дырок и электронов. Управление протекающими токами выполняется с помощью специально выделенного управляющего тока. Данные устройства широко применяются в электронных и радиотехнических схемах.

Биполярные транзисторы состоят из трехслойных полупроводников двух типов – «р-п-р» и «п-р-п». Кроме того в конструкции имеется два р-п-перехода. Соединение полупроводниковых слоев с внешними выводами осуществляется через невыпрямляющие полупроводниковые контакты. Средний слой считается базой, которая подключается к соответствующему выводу. Два слоя, расположенные по краям, также подключены к выводам – эмиттеру и коллектору. На электрических схемах для обозначения эмиттера используется стрелка, показывающая направление тока, протекающего через транзистор.

В разных типах транзисторов у дырок и электронов – носителей электричества могут быть собственные функции. Более всего распространен тип п-р-п из-за лучших параметров и технических характеристик. Ведущую роль в таких устройствах играют электроны, выполняющие основные задачи по обеспечению всех электрических процессов. Они примерно в 2-3 раза более подвижные, чем дырки, поэтому и обладают повышенной активностью. Качественные улучшения приборов происходят также за счет площади перехода коллектора, которая значительно больше площади перехода эмиттера.

В каждом биполярном транзисторе имеется два р-п-перехода. Когда выполняется проверка транзистора мультиметром, это позволяет проверять работоспособность устройств, контролируя значения сопротивлений переходов при подключении к ним прямого и обратного напряжения. Для нормальной работы п-р-п-устройства на коллектор подается положительное напряжение, под действием которого открывается базовый переход. После возникновения базового тока, появляется коллекторный ток. При возникновение в базе отрицательного напряжения, транзистор закрывается и течение тока прекращается.

Базовый переход в р-п-р-устройствах открывается под действием отрицательного напряжения на коллекторе. Положительное напряжение дает толчок для закрытия транзистора. Все необходимые коллекторные характеристики на выходе можно получить, плавно изменяя значения тока и напряжения. Это позволяет эффективно проверить биполярный транзистор тестером.

Существуют электронные устройства, все процессы в которых управляются действием электрического поля, направленного перпендикулярно току. Эти приборы называются полевыми или униполярными транзисторами. Основными элементами являются три контакта – исток, сток и затвор. Конструкция полевого транзистора дополняется проводящим слоем, исполняющим роль канала, по которому течет электрический ток.

Данные устройства представлены модификациями «р» или «п»-канального типа. Каналы могут располагаться вертикально или горизонтально, а их конфигурация бывает объемной или приповерхностной. Последний вариант также разделяется на инверсионные слои, содержащие обогащенные и обедненные. Формирование всех каналов происходит под воздействием внешнего электрического поля. Устройства с приповерхностными каналами имеют структуру, в состав которой входит металл-диэлектрик-полупроводник, поэтому они называются МДП-транзисторами.

Характеристики ШИМ сигнала

Важными характеристиками ШИМ сигнала являются:

амплитуда (U);
частота (f);
скважность (S) или коэффициент заполнения D.

Амплитуда в вольтах задается в зависимости от нагрузки. Она должна обеспечивать номинальное напряжение питания потребителя.

Частота сигнала, модулируемого по ширине импульса, выбирается из следующих соображений:

Чем выше частота, тем выше точность регулирования.
Частота не должна быть ниже времени реакции устройства, которым управляют с помощью ШИМ, иначе возникнут заметные пульсации регулируемого параметра.
Чем выше частота, тем выше коммутационные потери. Он возникают из-за того, что время переключения ключа конечно. В запертом состоянии на ключевом элементе падает все напряжение питания, но ток почти отсутствует. В открытом состоянии через ключ протекает полный ток нагрузки, но падение напряжения невелико, так как проходное сопротивление составляет единицы Ом. И в том, и в другом случае рассеяние мощности незначительно. Переход от одного состояния к другому происходит быстро, но не мгновенно. В процессе отпирания-запирания на частично открытом элементе падает большое напряжение и одновременно через него идёт значительный ток. В это время рассеиваемая мощность достигает высоких значений. Этот период невелик, ключ не успевает значительно разогреться. Но с повышением частоты таких временных промежутков за единицу времени становится больше, и потери на тепло повышаются

Поэтому для построения ключей важно использование быстродействующих элементов.
При управлении электродвигателем частоту приходится уводить за пределы слышимого человеком участка – 25 кГц и выше. Потому что при более низкой частоте ШИМ возникает неприятный свист.

Эти требования часто находятся в противоречии друг к другу, поэтому выбор частоты в некоторых случаях – это поиск компромисса.

Величину модуляции характеризует скважность. Так как частота следования импульсов постоянна, то постоянна и длительность периода (T=1/f)

Период состоит из импульса и паузы, имеющих длительность, соответственно, tимп и tпаузы, причем tимп+tпаузы=Т. Скважностью называется отношение длительности импульса к периоду – S=tимп/T. Но на практике оказалось удобнее пользоваться обратной величиной – коэффициентом заполнения: D=1/S=T/tимп. Еще удобнее выражать коэффициент заполнения в процентах.

Как правильно сделать поворот

Схема расчета лестничной конструкции для изготовления своими руками.

У лестничной конструкции поворот можно сделать тремя способами. Один из них для винтовой лестницы, которая представляет собой один большой поворот. Она очень компактна и занимает мало площади, но обладает достаточно большой крутизной. Так как за один оборот на 360 ° лестница должна подняться на два метра как минимум, то пролет должен иметь от 13 до 15 ступенек. Из-за конструкции ширина проступи должна быть небольшой, поэтому ступени у винтовой лестницы узкие и высокие. Ее лучше всего устанавливать либо на чердаке, либо в хозяйственном помещении.

Маршевые лестницы нужно поворачивать на 90 ° или 180 ° с помощью площадок, а можно с помощью специальных ступенек в виде трапеции. Горизонтальную лестничную площадку устраивают в том случае, если позволяет площадь. Такая лестница состоит из прямых элементов и имеет классический вид. На самой площадке можно сделать окно, что придаст изящность и дополнительное освещение днем. Если такой возможности нет, то поворот лестничной конструкции нужно сделать непосредственно ступенями. В этом случае в определенном месте, можно и не в середине, следует начать устанавливать проступи в виде трапеции, которые задают поворот лестнице на 15 ° либо 30 ° на каждую ступеньку. В результате они поворачивают ее на нужный угол.

uc3843 — описание, принцип работы, схема включения

Микросхема uc3843 — интегральная схема (ИС), которая предназначена для построения стабилизированных импульсных источников питания с широтно-импульсной модуляцией. В промышленном производстве выпускается в корпусах типа SOIC-8(14), DIP-8.

Основным принципом работы можно назвать применение вместе с uc3843 МОП транзистора. Это объясняется тем фактом, что мощность выходного каскада uc3843 незначительная. Поскольку амплитуда выходного сигнала может достигать напряжения питания МС, в качестве ключа используют МОП-транзистор.

Схема включения uc3843 приведена на рисунке.

Рисунок 1. Схема включения uc3843

Видео о работе импульсного источника питания

·о ·р

Широтно-импульсная модуляция

(ШИМ, англ.Pulse-width modulation (PWM) ) — приближение желаемого сигнала (многоуровневого или непрерывного) к действительным бинарным сигналам (с двумя уровнями —вкл /выкл ), так, что, в среднем, за некоторый отрезок времени, их значения равны. Формально, это можно записать так: , где x

(t ) — желаемый входной сигнал в пределе отt1 доt2 , а ∆Ti — продолжительностьi -го ШИМ импульса, каждого с амплитудойA . ∆Ti подбирается таким образом, что суммарные площади (энергии) обеих величин приблизительно равны за достаточно продолжительный промежуток времени, равны так же и средние значения величин за период: . Управляемыми «уровнями», как правило, являются параметры питания силовой установки, например, напряжение импульсных преобразователей /регуляторов постоянного напряжения/или скорость электродвигателя. Для импульсных источников x

(t ) =Uconst стабилизации.

ШИП

— широтно-импульсный преобразователь, генерирующий ШИМ-сигнал по заданному значению управляющего напряжения. Основное достоинство ШИМ — высокий КПД его усилителей мощности, который достигается за счёт использования их исключительно в ключевом режиме. Это значительно уменьшает выделение мощности на силовом преобразователе (СП).

Популярные бренды

В бюджетных моделях проценты указываются приблизительно. Это относится к моделям бренда EPSolar. Производители от Morningstar совсем отказались от SOC и выдают информацию пользователю о напряжении АКБ в вольтах. Более достоверными считаются показания процентов у таких торговых марок:

  • Steca PR1010-3030;
  • Tarom;
  • Power Tarom.

Китайские производители EPSolar являются наиболее востребованными на рынке данной электроники. Их продукция является оптимальной по соотношению стоимости и качеству, при этом в арсенале имеются модели, впитавшие максимальное количество функционала. Высокое качество комплектующих и сборки выгодно отличает бренд от конкурентов типа Steca Solar. Имеются модели с таймерами для выключения/включения разных ночников.

EPsolar LS2024B PWM Контроллер заряда 20А, 12/24В

Более дорогим является немецкий бренд Steca. Европейское качество привязано к стоимости валюты, поэтому не все могут выбрать такие модели.

Steca Solar PR

Скорость стабилизации напряжения

Управление по току с пропорциональным управлением

При этом способе управления переменная скважность ШИМ зависит от выходного напряжения и активного фильтра обратной связи

Рис. 12. ШИМ контроллер с управлением по току с пропорциональным управлением. Вариант с фиксированным и с регулируемым выходным напряжением.

В данном методе наблюдается нестабильность петли обратной при скважности выше 50% (появление генерации на частоте ½ Fswx, зависит от шума на Vin или Vout). Данный процесс хорошо изучен и проблема решается уменьшением усиления в петле обратной связи, что можно обеспечить двумя способами (рис.13):

  • добавлением пилообразного напряжения к Isense;
  • вычитанием пилообразного напряжения из выхода петлевого фильтра.

Рис.13. Добавление модуля формирования пилообразного напряжения (PRG) в ШИМ контроллер для устранения нестабильности петли обратной связи. Вариант с фиксированным и с регулируемым выходным напряжением.

Контроллеры Microchip для преобразователей энергии, как составную часть CIP имеют программируемый генератор пилообразного напряжения (Programmable Ramp Generator, PRG или Slope Compensation).

Модуль PRG позволяет формировать пилообразное напряжение с независимой регулировкой фронта и спада, в качестве запускающих сигналов могут использоваться различные внутренние и внешние сигналы.

Схема №1

Эта схема ШИМ-регулятора собиралась на инверторах КМОП-микросхемы. Она является генератором прямоугольных импульсов, который действует на 2-х логических элементах. Благодаря диодам здесь отдельно изменяется постоянная времени разряда и заряда частотозадающего конденсатора

Это позволяет менять скважность, которую имеют выходные импульсы, и как результат – значение эффективного напряжения, которое есть на нагрузке. В данной схеме возможно использование любых инвертирующих КМОП-элементов, а также ИЛИ-НЕ и И

В качестве примеров подойдут К176ПУ2, К561ЛН1, К561ЛА7, К561ЛЕ5. Можно использовать и другие виды, но перед этим придётся хорошо подумать о том, как правильно сгруппировать их входы, чтобы они могли выполнять возложенный функционал. Преимущества схемы – доступность и простота элементов. Недостатки – сложность (практически невозможность) доработки и несовершенство относительно изменения диапазона выходного напряжения.

Подведём итог ремонта

По нынешним меркам кризиса и роста цен, кто-нибудь, житель крупных городов, имеющий высокую по российским меркам зарплату, может скажет что сэкономлена не бог весть какая сумма, больше времени своего потрачено было. Но если вернуться к тому, что сейчас на дворе очередной кризис, экономия данной суммы для большинства людей умеющих держать в руках паяльник, проводить диагностику приборов и умеющих считать деньги, вряд ли была бы лишней, пусть даже для сборки своего личного системного блока. А раз так – то люди, имеющие опыт и практические знания в области электроники, уже имеют плюс по сравнению с людьми, которые этих знаний не имеют, а соответственно не имеют и данной возможности. Всем удачных ремонтов, автор статьи AKV.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий