Технічні особливості инверторного стабілізатора
Інверторний стабілізатор напруги виконаний без застосування силових трансформаторів і електромагнітних реле, які використовуються в джерелах живлення іншого типу.
У інверторному стабілізаторі виконуються два процеси:
- Перетворення змінного струму в постійний;
- Зворотне перетворення.
Відсутність електромеханічних вузлів підвищує надійність стабілізатора і забезпечує відмінні вихідні характеристики. Подібний стабілізатор не вимагає технічного обслуговування і коректно працює в широкому діапазоні напруги на вході.
Схема пристрою складається з наступних електронних блоків:
- Вхідний L / C фільтр;
- Доданий випрямляч;
- Коректор коефіцієнта потужності;
- Блок конденсаторів;
- Інвертор-перетворювач;
- Мікропроцесор.
Напруга мережі надходить на пасивний мережевий фільтр, виконаний на конденсаторах і котушках індуктивності. Він згладжує пікові викиди напруги і практично повністю прибирає високочастотні перешкоди. Потім напруга потрапляє на випрямляч, що перетворює змінний струм в постійний, де набуває вигляду чистої синусоїди. Далі включається коректор коефіцієнта потужності, який рівномірніше відбирає потужність від мережі і знижує значення споживаного струму.
Частина напруги надходить на блок конденсаторів. Конденсатори накопичують енергію, яка акумулюється в них при великих величинах вхідного напруги і віддають її в лінію, коли виникає її недолік.
В кінцевому підсумку енергія надходить до инвертору, який робить все роботу - перетворює постійну напругу назад в змінну, і робить його синусоїдальним. При цьому на виході ми отримуємо стабільну частоту в 50 Гц, і робоча напруга 220 Вольт.
Саме через двох ступенів перетворення і наявності інверторів дані стабілізатори і отримали назву «інверторні» або «стабілізатори подвійного перетворення».
Особливості стабілізатора напруги з подвійним перетворенням:
- Інвертор здійснює перетворення постійної напруги в змінну. Він зібраний на MOSFET або IGBT напівпровідникових приладах, змонтованих на радіаторах;
- Управління роботою інвертора може здійснюватися за допомогою ШІМ-контролера;
- Інверторні стабілізатори напруги з подвійним перетворенням мають захист навантаження і самого стабілізатора від великих викидів напруги мережі;
- Управління функціями елементів инверторного стабілізатора виконує мікроконтролер;
- Кварцовий тактовий генератор забезпечує високу якість напруги на виході пристрою.
Технічні рішення, застосовувані в інверторних стабілізаторах, дозволяють отримати на виході номінальну напругу, необхідне для харчування різних споживачів, з відхиленням не більше 1%. Інверторний стабілізатор напруги є єдиним пристроєм подібного типу, яке жорстко контролює частоту.
Основні переваги і недоліки
До переваг стабілізаторів подвійного перетворення можна віднести наступне:
- Робота в великому діапазоні мережевих напруг;
- Синусоїдальна форма напруги;
- Висока швидкість стабілізації;
- Точність вихідних параметрів;
- Повне придушення імпульсних перешкод;
- Компактність пристрою.
Електронна схема стабілізатора напруги дозволяє йому коректно працювати при досить великий розкид величини вхідної напруги. Інверторні стабілізатори напруги для будинку забезпечують відмінні вихідні характеристики при коливаннях напруги на вході в межах 115-290 вольт. У різних моделей цей показник може дещо відрізнятися.
Оскільки в схемі пристрої відсутні електромеханічні вузли, автоматика инверторного стабілізатора забезпечує практично миттєву реакцію на зміни вхідної напруги. Це час не перевищує декількох мікросекунд і визначається тільки перехідними процесорами в транзисторах.
Застосування мікроконтролера з кварцовим генератором дозволяє домогтися виключно високих параметрів напруги і частоти на виході стабілізатора. Відхилення напруги від номінальної величини в 220 зазвичай не перевищує 1%, а частоти не більше 0,5%.
Індуктивно-ємнісні фільтри практично повністю пригнічують весь спектр імпульсних перешкод, а так само усувають короткочасні пікові викиди напруги. Завдяки відсутності потужного силового трансформатора вдалося знизити до мінімуму вагу і габарити пристрою. Від перевантажень стабілізатор захищає вхідний автоматичний вимикач і швидкодіюча електронна захист, іноді оснащена звуковою сигналізацією.
Основними недоліками інверторних стабілізаторів можна вважати високу ціну. Крім того, електронні компоненти нагріваються в процесі роботи і вимагають повітряного охолодження. Для цієї мети застосовуються компактні вентилятори, які видають невеликий шум, але це важко назвати істотним недоліком.
Вибір инверторного стабілізатора
- Допустима потужність навантаження;
- Швидкість вирівнювання;
- Форма напруги на виході;
- Точність параметрів;
- Допустимі коливання напруги мережі;
- Умови експлуатації.
Потужність. Потужність стабілізатора можна вважати основним параметром при виборі даного приладу. Для визначення необхідної потужності потрібно підрахувати потужність всіх побутових пристроїв, які будуть харчуватися від цього стабілізатора, і додати 20-30% резерву.
Для квартири цілком підійде стабілізатор, потужністю 3-5 кВт. Інверторний стабілізатор напруги на 10 кВт підійде для приватного заміського будинку, особливо якщо в ньому є опалювальна система з циркуляційним насосом і власна артезіанська свердловина, обладнана занурювальним насосом.
Швидкість вирівнювання - це час, який потрібен стабілізатора, щоб відреагувати на зміну напруги на вході. Інверторні стабілізатори володіють найвищою швидкістю вирівнювання серед всіх моделей стабілізаторів, тому на неї можна не звертати уваги. Стабілізатори подвійного перетворення (інверторні) видають неспотвореному синусоїду. Така форма напруги ідеально підходить для електроживлення будь-яких побутових пристроїв і газових котлів.
Напруга на вході і виході. При оцінці вихідних параметрів слід знати, що у інверторних стабілізаторів напруги найкращі параметри як по відхиленню напруги від номіналу на виході, так і по частоті. Діапазон напруги на вході, в залежності від моделі, може змінюватися в невеликих межах. Розкид вхідної напруги, при якому здатний працювати стабілізатор, зазвичай знаходиться в межах від 115-120 до 280-290В, але деякі моделі здатні покрити більший розкид напруги.
Ступінь захисту. В документації на стабілізатор зазвичай вказується інтервал температур, при яких може експлуатуватися пристрій, а так же відносний рівень вологості, тому на це також варто звертати увагу, особливо якщо планується використовувати стабілізатор в неопалюваному приміщенні або в несприятливих для техніки умовах.
Інші параметри. Інверторний стабілізатор напруги має невеликі габарити, а завдяки відсутності потужного трансформатора і малу вагу, тому більшість моделей має настінне кріплення. Прилади мають індикацію режимів роботи і інформаційний дисплей.
побутовий стабілізатор
