Стабилизаторы с высокочастотным регулированием напряжения

1. В сравнении с широко распростра-
нeнной схемой ступенчатого регулирова-
ния напряжения переменного тока, высо-
кочастотное регулирование обладает
рядом преимуществ, таких как возмож-
ность работы в широких диапазонах на-
пряжения, высокая точность стабилиза-
ции и плавная регулировка. Материал по-
священ возможностям технологии на
примере электронных стабилизаторов
напряжения HI-AVR с микропроцессорным
управлением, поставляемых в Украину с
осени 2003 года.
Известно, что наиболее распростра-
нeнной на сегодняшний день технологи-
ей стабилизации напряжения, является
технология ступенчатого регулирования,
основанная на принципе изменения ко-
эффициента трансформации. Основной
элемент стабилизатора напряжения, ра-
ботающего по такому принципу – авто-
трансформатор с переключаемыми при
помощи силовых ключей секциями (об-
мотками), управляемый логической схе-
мой, либо микропроцессором (рис. 1).
Соответственно диапазон и точность ре-
гулирования определяется количеством
переключаемых секций и по определе-
нию ограничены размерами устройства.
Основное преимущество системы со
ступенчатым регулированием – это про-
стота исполнения и сравнительно невысо-
кая стоимость, в связи с чем ступенчатые
стабилизаторы получили широкое распро-
странение. Однако, технологии присущ
серьeзный недостаток, заключающийся в
самом принципе действия: напряжение в
нагрузке изменяется неравномерно, скач-
ками, и может иметь место переходной
процесс при переключении секций авто-
трансформатора. Эти явления негативно
сказываются на работе подключенных
электроприборов (мигание и выход из
строя ламп освещения, отключение блоков
питания устройств, срабатывание защит и
т. д.) и могут быть причиной выхода из
строя электронных компонентов и блоков
питания подключенной аппаратуры.
В фокусе статьи – альтернатива тра-
диционным методам регулировки и сво-
его рода новаторское решение в области
систем стабилизации напряжения, элек-
тронный стабилизатор напряжения HI-
AVR с микропроцессорным управлением,
обеспечивающий плавную регулировку в
широком окне напряжений и высокую
точность стабилизации во всeм диапазо-
не нагрузок.
Устройство и принцип работы
Функциональная блок-схема стабили-
затора HI-AVR приведена на рис. 2. Ос-
новными элементами являются: состав-
ной регулировочный трансформатор, схе-
ма которого приведена на рис. 3, и вклю-
чeнный параллельно инвертор на
IGBT-транзисторах, управляемый микро-
процессором.
Комбинированный регулировочный
трансформатор состоит из автотрансфор-
матора со средним выводом, и корректи-
рующей высокочастотной обмотки, на-
груженной на инвертор (рис. 3). В нор-
мальном режиме работы, когда значение
сетевого напряжения находится в преде-
лах нормы, питание подаeтся в нагрузку,
инвертор отключен, и напряжение на
корректирующую обмотку не подаeтся.
Сетевые помехи и высоковольтные им-
пульсы подавляются фильтрами.
При отклонении значения сетевого
напряжения от номинального, несущая
частота инвертора (20 кГц) модулируется
частотой сети 50 Гц и подаeтся на корре-
ктирующую обмотку. Осуществляется
подпитка трансформатора и коррекция
значения выходного напряжения до зна-
чения 220 В (рис. 4). Регулирование осу-
ществляется за счeт изменения плотности
и скважности импульсов несущей часто-
ты, в зависимости от нагрузки и значения
сетевого напряжения.
Как уже было сказано в начале статьи,
основное преимущество технологии –
плавная регулировка напряжения, высо-
кая точность стабилизации (+/- 1 %), и
полное отсутствие скачков напряжения в
нагрузке. Рабочий диапазон, в котором
осуществляется ВЧ-регулировка, состав-
ляет от 160 В до 280 В, при этом напря-
жение в нагрузке постоянно и составляет
220 В +/- 1 % (регулировочная характе-
ристика приведена на рис. 5). В случае,
если значение сетевого напряжения вы-
ходит за пределы рабочего диапазона, ин-
вертор отключается, и регулировка осу-
ществляется линейно при помощи авто-
трансформатора, с точностью +/- 10 %, в
диапазоне напряжений от 130 В до 160 В
и от 280 В до 310 В. Таким образом, обес-
печивается стабильная работа нагрузки
даже при критических значениях входно-
го напряжения.
Оснащение HI-AVR
Общий вид стабилизатора напряже-
ния приведен на фото 1.
Стабилизатор управляется микро-
процессором и оснащeн ЖК-дисплеем с
Э Л Е К Т Р О П А Н О РА М А 3 ’ 2 0 0 412
Ýëåêòðîííûå ñòàáèëèçàòîðû
íàïðÿæåíèÿ HI-AVR ñ Â×-ðåãóëèðîâàíèåì
Фото 1
Фото 2
Фото 4
Фото 3

2. Э Л Е К Т Р О П А Н О РА М А 3 ’ 2 0 0 4 13
подсветкой, с которого доступна инфор-
мация: значение входного и выходного
напряжения и частоты, нагрузка, выход-
ной ток и температурный режим блока.
Просмотр данных осуществляется после-
довательно при помощи клавиши SELECT.
Пуск и останов блока осуществляется
клавишами ON и OFF соответственно
(фото 2).
Охлаждение трансформатора и схемы
преобразования воздушное, принуди-
тельное. Вентиляция блока вытяжная, за-
бор воздуха – через отверстия в кожухе
блока, выброс вентилятором на задней
панели (фото 3). Предусмотрена тепло-
вая защита трансформатора и инвертора
и аварийное отключение по перегреву.
Панель подключения сетевого кабеля
и кабеля нагрузки – клеммник с винто-
выми зажимами, закрытый крышкой.
Подключение сети и нагрузки осуществ-
ляется при помощи входного и выходно-
го автоматических выключателей (номи-
нал от 30 А до 50 А). Установлен сервис-
ный автомат байпаса для обслуживания
и ремонта, закрытый крышкой для защи-
ты от случайного включения.
Внутренняя компоновка стабилизато-
ра приведена на фото 4.
Применяемая технология стабилиза-
ции напряжения является прогрессивной
в сравнении с устаревшей технологией
автотрансформаторов, управляемых сило-
выми ключами. За счeт точного поддержа-
ния напряжения на уровне 220 В (точ-
ность стабилизации +/- 1 %) и плавной
регулировки без скачков напряжения,
обеспечиваются комфортные условия для
подключенной нагрузки и еe длительный
срок эксплуатации.
Знакомство с характеристиками
стабилизаторов HI-AVR и отчeтом об их
тестировании мы продолжим в следую-
щем номере журнала.
(Окончание следует)
Игорь Михалицин
менеджер по развитию бизнеса
Powercom в Украине
powercom@powercom.ua
Телефон (044) 239 9889
Факс (044) 442 9382
http://powercom.ua
Рис. 1
Рис. 3
Рис. 5
Рис. 2
Рис. 4