Mạch UPS Trực tuyến Đơn giản

Trong bài đăng này, chúng ta sẽ tìm hiểu về việc tạo ra một bộ nguồn liên tục trực tuyến đơn giản (UPS) đảm bảo chuyển nguồn điện AC liền mạch sang nguồn điện biến tần cung cấp cho tải, do không có công tắc hoặc rơle chuyển tải rườm rà.

UPS Trực tuyến là gì

Như tên cho thấy, hệ thống UPS trực tuyến luôn trực tuyến và không bao giờ ngoại tuyến dù chỉ trong tích tắc, vì nguồn cung cấp pin cho bộ biến tần UPS được kết nối liên tục, bất kể tình huống nguồn điện AC.

Trong khoảng thời gian đầu vào nguồn AC khả dụng, đầu tiên nó được chuyển đổi sang DC và giảm xuống mức pin.

DC này sạc pin và cũng được ưu tiên hơn pin để cấp nguồn đồng thời cho biến tần do công suất của nó cao hơn pin. Biến tần chuyển đổi DC này trở lại thành AC nguồn để cấp nguồn cho tải được kết nối.

Trong trường hợp nguồn điện AC bị lỗi, nguồn cung cấp AC xuống DC bị ngắt và pin liên tục được kết nối thẳng hàng, giờ đây sẽ bắt đầu cấp nguồn cho biến tần một cách liền mạch, không bị gián đoạn nguồn điện cho tải.

UPS Trực tuyến và UPS Ngoại tuyến

Sự khác biệt chính giữa UPS trực tuyến và UPS ngoại tuyến là, không giống như UPS ngoại tuyến, UPS trực tuyến không phụ thuộc vào cơ khí rơ le chuyển đổi hoặc là chuyển công tắc để chuyển đổi từ nguồn AC sang nguồn AC của Biến tần khi nguồn AC gặp sự cố (như hình bên dưới).

Mặt khác, Hệ thống UPS ngoại tuyến như thể hiện trong sơ đồ khối bên dưới, dựa vào rơ le cơ học để chuyển UPS sang chế độ biến tần, trong trường hợp không có nguồn điện AC.

Trong các hệ thống này khi có nguồn điện xoay chiều, nguồn điện được cung cấp trực tiếp cho tải thông qua một bộ tiếp điểm rơle và pin được giữ ở chế độ sạc thông qua một bộ tiếp điểm rơle khác.

Ngay sau khi nguồn điện AC bị lỗi, các tiếp điểm rơ le liên quan sẽ vô hiệu hóa và chuyển pin khỏi chế độ sạc sang chế độ biến tần , và tải từ AC lưới sang AC biến tần.

Điều này ngụ ý rằng quá trình chuyển giao có xu hướng kéo theo một độ trễ nhỏ, mặc dù tính bằng mili giây trong khi chuyển từ nguồn lưới sang biến tần chính.

Sự chậm trễ này mặc dù nhỏ nhưng có thể rất quan trọng đối với các thiết bị điện tử nhạy cảm như máy vi tính hoặc các hệ thống dựa trên bộ điều khiển vi mô.

Do đó, trực tuyến Hệ thống UPS dường như hiệu quả hơn UPS ngoại tuyến về tốc độ và độ êm ái, trong quá trình chuyển đổi từ điện xoay chiều điện lưới sang điện xoay chiều biến tần cho tất cả các loại thiết bị.

Thiết kế mạch UPS / Biến tần Trực tuyến Đơn giản

Như đã thảo luận trong các phần trên, việc tạo một UPS trực tuyến đơn giản thực sự trông khá dễ dàng.

Chúng tôi sẽ bỏ qua bộ lọc EMI vì mục đích đơn giản và cũng vì biến tần trong thiết kế của chúng tôi sẽ là tần số thấp (50 Hz) máy biến áp lõi sắt biến tần dựa trên và SMPS sẽ bao gồm tích hợp sẵn Bộ lọc EMI để có những điều chỉnh cần thiết.

Chúng tôi sẽ cần các tài liệu sau để thiết kế UPS trực tuyến cơ bản:

• Mô-đun SMPS Mains AC to DC 14 V 5 Amp đã sẵn sàng.
• Hệ thống cắt sạc quá mức cho pin với dòng điện không đổi mạch sạc.
• Giai đoạn cắt mạch cắt quá mức của pin.
• Pin 12 V / 7Ah
• Bất kì mạch biến tần đơn giản từ trang web này.

Sơ đồ mạch và các giai đoạn

Các giai đoạn mạch khác nhau cho mạch UPS trực tuyến được đề xuất có thể được tìm hiểu từ các chi tiết sau:

1) Mạch cắt pin : Mạch bên dưới cho thấy mạch cắt khi sạc quá mức rất quan trọng của pin, được xây dựng xung quanh một vài giai đoạn op amp .

Giai đoạn op amp bên trái được định cấu hình để kiểm soát việc sạc quá mức của pin. Chân số 3 của amp op được kết nối với pin dương để cảm nhận mức điện áp của nó. Khi điện áp pin này tại chân # 3 vượt quá giá trị zener chân # 2 tương ứng, chân đầu ra op amp # 6 chuyển sang mức cao.

Điều này kích hoạt rơle thông qua Bóng bán dẫn trình điều khiển BC547 làm cho các tiếp điểm rơ le chuyển từ N / C sang N / O, điều này sẽ cắt nguồn sạc vào pin, ngăn chặn việc sạc pin quá mức.

Lời phản hồi điện trở trễ qua chân số 6 và chân số 3 của bộ khuếch đại op bên trái làm cho rơ le chốt trong một khoảng thời gian nhất định, cho đến khi điện áp pin giảm xuống mức thấp hơn ngưỡng giữ của độ trễ, khiến chân số 3 ở mức thấp, và tương ứng chân số 6 cũng ở mức thấp, tắt rơ le. Các điểm tiếp xúc của rơ le bây giờ sẽ chuyển trở lại N / C, khôi phục nguồn sạc cho pin.

Quá trình xả cắt TẮT mạch

Bộ khuếch đại op bên phải kiểm soát giới hạn xả quá mức của pin hoặc pin yếu tình hình. Miễn là điện áp chân # 3 của amp op này vẫn ở trên mức tham chiếu chân # 2 (như được thiết lập bởi giá trị đặt trước của pin # 3), đầu ra op amp tiếp tục ở mức cao.

Đầu ra cao tại chân số 6 này cho phép MOSFET được gắn vào vẫn ở chế độ dẫn, cho phép BẬT biến tần qua đường âm.

Trong trường hợp pin bị cạn kiệt quá mức do tải biến tần, mức pin op amp # 3 giảm xuống dưới điện áp tham chiếu chân # 2, khiến chân # 6 của IC xuống thấp, làm ngắt MOSFET và biến tần .

Giai đoạn kiểm soát hiện tại

BJT kết hợp với MOSFET tạo thành mạch điều khiển dòng điện cho UPS trực tuyến, cho phép sạc pin ở mức dòng điện không đổi.

R2 phải được tính toán để đặt mức điều khiển dòng điện tối đa cho pin và biến tần. Nó có thể được triển khai bằng công thức sau:

R2 = 0,7 / Dòng điện tối đa

2) Mạch biến tần : Mạch biến tần cho hệ thống UPS trực tuyến, cần được kết nối với những thứ trên mạch điều khiển pin được hiển thị bên dưới.

Chúng tôi đã chọn một Mạch dựa trên IC 555 vì lợi ích đơn giản và cũng để đảm bảo phạm vi đầu ra công suất phù hợp.

Biến tần này sẽ vẫn trực tuyến miễn là mạch bộ sạc và pin vẫn hoạt động, và lưới điện AC được cung cấp thích hợp cho hệ thống thông qua Mạch AC đến DC SMPS định mức ở 14V, 5 amp , hoặc theo xếp hạng công suất cụ thể của hệ thống, hoàn toàn có thể tùy chỉnh.

Phản hồi BJT qua các cổng của MOSFET biến tần đảm bảo rằng điện áp đầu ra của biến tần không bao giờ vượt quá mức an toàn và được cấp nguồn một cách có kiểm soát.

Điều này kết thúc thiết kế mạch UPS trực tuyến đơn giản của chúng tôi, đảm bảo nguồn điện trực tuyến liên tục không gián đoạn cho bất kỳ tải AC nào, cần hoạt động mà không bị gián đoạn bất kể nguồn AC đầu vào có sẵn.