Блог-RU, Новости, Технические особенности

Стабилизаторы напряжения Quant: инверторные стабилизаторы напряжения второго поколения

Стабилизаторы напряжения Quant, как и наша предыдущая разработка, является стабилизатором напряжения переменного тока 220/230В на базе ШИМ двойного преобразования без накопления энергии, с опережающей защитой. Полностью переработанный, по сути он стал вторым поколением такого типа стабилизаторов.

Была поставлена задача выйти на новый уровень качества стабилизации, улучшить потребительские свойства, улучшить логистику и упростить инсталляцию у потребителя. Для этого использованы иные решения, чем в прежних разработках.

Основные показатели, которым уделялось внимание:

  • Увеличенная перегрузочная способность.
  • Расширение диапазона стабилизации (вниз).
  • Защищенность самого стабилизатора и его нагрузок от выбросов напряжения в сетях, все более актуальная с каждым годом.
  • Устойчивость к авариям с внезапным приходом напряжения вплоть до 0,4 кВ и выше, защищая при этом нагрузки.
  • Качество стабилизации, особенно в очень «слабых» сетях, с большим внутренним импедансом («слабые» подключения).
  • Бесшумность при работе стабилизатора.
  • Масса и габариты изделия, что важно для логистики, установки и возможности размещения по месту установки.
  • Соответствие традиционным ожиданиям дилеров и пользователей, уже знакомых с продуктами нашей команды.
  • Улучшение статистики отказов, особенно важное при увеличении максимального перегрузочного тока.
  • Внешняя привлекательность, специальный дизайн и отделка корпуса, важно потому, что в связи с малыми габаритами и бесшумностью пользователь чаще располагает прибор в жилой зоне, на виду, если ему это удобно.

Что нового было сделано технологически и технически для достижения результатов (перечень не полный, так как изменилось, собственно, почти все).

Для увеличения надежности прибора в сложных условиях эксплуатации (мощные выбросы напряжения от отключения мощных потребителей или КЗ или искрения в воздушке) — традиционно для нас применен электронный ограничитель напряжения по входу, который не дает напряжению на входе подняться выше 500 В, что безопасно для стабилизатора, а стабилизатор после стабилизирует его до нормы (не более 311В амплитудного напряжения при выходе 220В). Но для улучшения надежности и параметров прибора применен более мощный низкоиндуктивный резистивный поглотитель энергии собственного изготовления, при этом безопасно поглощаемая до отключения прибора энергия возросла примерно с 2 кДж до примерно 10 кДж в QUANT. Это позволяет безопасно реагировать даже на появление фазного напряжения вследствие обрыва нуля и вообще сделать прибор по входу более толерантным к выбросам, а отключение вводного автомата — реальной редкостью. Испытано на практике как раз в условиях соседей-производственников, когда в аппаратах первого поколения, автомат отбивал из-за мощных станков по соседству и слабой сети, замедление реакции с мощным поглотителем уже третий год успешно решает проблему.

С целью достижения сразу нескольких показателей: уменьшения габаритов и веса, снижения внутренних наводок и нагрева, бесшумности, увеличенной перегрузочной способности — были разработаны и изготовлены собственные намоточные изделия (силовые реакторы и фильтры) на базе карбонильного железа. При потерях меньше чем у дросселей-реакторов на базе ферритов, энергоемкость у них повысилась при той же массе примерно в 5 раз, и появилась возможность увеличить перегрузочный ток (и даже оставить запас по насыщению).

Максимальный ток для QUANT 11-18 кВт моделей в перегрузке — до 170А пиковый, против 110А в первом поколении.

Из-за новых фильтров шум резко снижен (некому шуметь), даже при плохом гармоническом составе напряжения в сети и на токах выше номинала (на перегрузке).

Конструкция радикально переработана — основной акцент на модульность приборов, дающую стабильность при производстве, более жесткий контроль качества (контролируется как сборка/наладка модулей, так после того и всего изделия в целом). Изменена схема охлаждения, и теперь приборы даже при работе 24/365 на номинальной нагрузке и температуре окр. среды до +35°С имеют запас по перегреву около 20°С, причем порог термозащиты, традиционно для нашей команды — оставлен 80°С, а не 100—110°С, как делается обычно в мощной силовой электронике. Снижение рабочей температуры экспоненциально увеличивает срок службы приборов, что необходимо для уверенного обеспечения длительного гарантийного срока.

Для любого мощного ВЧ-ШИМ устройства режим перегрузки — самый опасный. Мы всегда уделяли этому особое внимание, и, поскольку во втором поколении увеличили допустимые токи перегрузки — применили и новые решения в части ограничения тока, увеличивающие надежность и в этом критическом, нештатном для приборов, режиме.
Изменен алгоритм основной стабилизации по напряжению. Улучшена форма напряжения на выходе при искажениях формы по входу, но самое главное — улучшена при этом стабильность на самых плохих линиях, с большим импедансом, что расширяет применение данных приборов даже в тех случаях, когда стабилизатор считался бесполезным (конечно, если сеть просто не отдает нужной мощности — ситуация пока не решенная, это будет в третьем поколении приборов).

Сильно расширен «вниз» диапазон допустимых входных напряжений. Стабилизация практически до 80В входного напряжения (по паспорту 90В, с запасом на исправление формы), и «вытягивание» с просадкой выхода на 5% возможно даже до 75В входного напряжения (с большей просадкой — до 56В стандартно или до 25В по согласованию с заказчиком на очень слабых линиях).

Большая часть внутренних функций прибора отдана процессорам (STM32), что позволило гибко расширять функционал без радикальной переработки прибора, в том числе, что очень важно — успевать за ухудшением качества линий год от года, и за пожеланиями клиентов, связанными с этим или особыми запросами клиента.

Введено устранение постоянной составляющей, если она присутствует во входной линии. Отдельный модуль доводит постоянную составляющую до пренебрежимо малой величины — порядка 20-30 мВ, даже если на входе она составляла 5-7В, что бывает очень редко, но даже и 1-2В причиняют неприятности устройствам с трансформаторными блоками питания, например — высококачественным звуковым усилителям и другому оборудованию для качественного звука (гудение, иногда нагрев, ухудшение качества звука — убирается).

Также улучшению работы чувствительной к качеству напряжения нагрузки (звуковая, видео аппаратура например) способствует улучшенная фильтрация выхода, во втором поколении аппаратов требования к ней как в специальных устройствах для ХайЭнд аудио регенераторов/стабилизаторов напряжения.

Размеры корпуса по объему почти в 2 раза менее, чем ранее.

Вес тоже сильно снизили, чтоб упростить логистику — даже 18 кВт аппарат возможно переслать Новой Почтой в отделения до 15кг, а до 9 кВт мощностью (малая модель, в ближайшее время до 11 кВт) — вес не более 11 кг.

Так как надежность качественно изготовленного стабилизатора определяется в основном верным расчетом долговечности его компонентов, а решающим фактором является его способность противостоять аварийным ситуациям в питающей линии — то улучшение защитных свойств, которое произошло во втором поколении стабилизаторов QUANT, одновременно улучшило и надежность самого стабилизатора, и нагрузок под его защитой, и долговечность как расчетную, так и фактическую.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *