Einfache Online-USV-Schaltung

In diesem Beitrag erfahren Sie, wie Sie eine einfache unterbrechungsfreie Online-Stromversorgung (USV) herstellen, die eine nahtlose Übertragung der Wechselstromversorgung auf die Wechselrichternetzversorgung für die Last garantiert, da keine umständlichen Übertragungsschalter oder Relais vorhanden sind.

Was ist eine Online-USV?

Wie der Name schon sagt, bleibt ein Online-USV-System kontinuierlich online und geht auch für den Bruchteil einer Sekunde nicht offline, da die Batterieversorgung des USV-Wechselrichters unabhängig von der Netzwechselsituation kontinuierlich verbunden bleibt.

Während des Zeitraums, in dem der Netz-Wechselstromeingang verfügbar ist, wird er zuerst in Gleichstrom umgewandelt und auf den Batteriestand abgesenkt.

Dieser Gleichstrom lädt die Batterie auf und hat aufgrund seiner höheren Nennleistung als die Batterie Vorrang vor der Batterie, um den Wechselrichter gleichzeitig mit Strom zu versorgen. Der Wechselrichter wandelt diesen Gleichstrom zur Stromversorgung der angeschlossenen Last wieder in den Wechselstrom um.

Für den Fall, dass das Wechselstromnetz ausfällt, wird die abgespeckte Wechselstrom- / Gleichstromversorgung unterbrochen, und die Batterie, die kontinuierlich in Reihe geschaltet ist, beginnt nun, den Wechselrichter nahtlos mit Strom zu versorgen, ohne dass die Last unterbrochen wird.

Online-USV gegen Offline-USV

Der Hauptunterschied zwischen einer Online-USV und einer Offline-USV besteht darin, dass die Online-USV im Gegensatz zur Offline-USV nicht mechanisch abhängig ist Umschaltrelais oder Übertragungsschalter für den Übergang vom Wechselstrom zum Wechselrichter-Netz während eines Wechselstromausfalls (wie unten gezeigt).

Auf der anderen Seite, Offline-USV-Systeme Verlassen Sie sich, wie im folgenden Blockdiagramm gezeigt, auf mechanische Relais, um die USV in den Wechselrichtermodus zu versetzen, wenn keine Netzstromversorgung vorhanden ist.

In diesen Systemen wird, wenn Netzstrom verfügbar ist, die Versorgung über einen Satz von Relaiskontakten direkt an die Last geliefert, und die Batterie wird über einen anderen Satz von Relaiskontakten im Lademodus gehalten.

Sobald das Wechselstromnetz ausfällt, werden die entsprechenden Relaiskontakte deaktiviert und die Batterie aus dem Netz geschaltet Lademodus zum Wechselrichtermodus und die Last vom Netzwechselstrom zum Wechselrichterwechselstrom.

Dies impliziert, dass der Übertragungsprozess tendenziell eine leichte Verzögerung mit sich bringt, wenn auch in Millisekunden, während vom Netznetz zum Wechselrichternetz gewechselt wird.

Diese Verzögerung ist zwar gering, kann jedoch für empfindliche elektronische Geräte wie z Computers oder Mikrocontroller-basierte Systeme.

Deshalb das online USV-System scheint in Bezug auf Geschwindigkeit und Laufruhe effizienter zu sein als eine Offline-USV während des Umstellungsprozesses von Netzwechselstrom auf Wechselrichterwechselstrom für alle Arten von Geräten.

Entwerfen einer einfachen Online-USV / Wechselrichterschaltung

Wie in den obigen Abschnitten erläutert, sieht das Erstellen einer einfachen Online-USV tatsächlich recht einfach aus.

Wir werden den EMI-Filter der Einfachheit halber ignorieren und auch, weil der Wechselrichter in unserem Design eine niedrige Frequenz (50 Hz) hat. Eisenkerntransformator Wechselrichter und die SMPS würde schon eingebaut einschließen EMI-Filter für die notwendigen Berichtigungen.

Für das grundlegende Online-USV-Design benötigen wir die folgenden Materialien:

• Ein fertiges Netz-AC / DC-14-V-5-Ampere-SMPS-Modul.
• Ein Batterie-Überlade-Abschaltsystem mit Konstantstrom Ladeschaltung.
• Eine Batterie über Entladungs-Abschaltschaltungsstufe.
• Eine Batterie 12 V / 7Ah
• Irgendein einfache Wechselrichterschaltung von dieser Website.

Schaltpläne und Stufen

Die verschiedenen Schaltungsstufen für die vorgeschlagene Online-USV-Schaltung können aus den folgenden Details gelernt werden:

1) Batteriesperrschaltungen : Die folgende Schaltung zeigt die sehr wichtige Abschaltschaltung für die Überladung der Batterie, die um einige herum aufgebaut ist Operationsverstärkerstufen .

Die linke Operationsverstärkerstufe ist so konfiguriert, dass sie das Überladen des Akkus steuert. Der Pin Nr. 3 des Operationsverstärkers ist mit dem Pluspol der Batterie verbunden, um dessen Spannungspegel zu erfassen. Wenn diese Batteriespannung an Pin 3 den entsprechenden Zenerwert für Pin 2 überschreitet, wird der Operationsverstärkerausgang Pin 6 hoch.

Dies aktiviert das Relais über die BC547 Treibertransistor Dadurch werden die Relaiskontakte von N / C auf N / O verschoben, wodurch die Ladeversorgung der Batterie unterbrochen wird und ein Überladen der Batterie verhindert wird.

Die Rückmeldung Hysteresewiderstand Über Pin Nr. 6 und Pin Nr. 3 des linken Operationsverstärkers wird das Relais für einen bestimmten Zeitraum verriegelt, bis die Batteriespannung auf einen Wert unter der Halteschwelle der Hysterese abfällt, wodurch Pin Nr. 3 niedrig wird. und entsprechend geht auch Pin # 6 auf Low und schaltet das Relais aus. Die Relaiskontakte schalten jetzt wieder auf N / C zurück und stellen die Ladeversorgung der Batterie wieder her.

Überentladungs-Abschaltkreis

Der Operationsverstärker auf der rechten Seite steuert die Überentladungsgrenze des Akkus oder des Akkus niedriger Batteriestatus Situation. Solange die Spannung von Pin 3 dieses Operationsverstärkers über dem Referenzpegel von Pin 2 bleibt (wie durch die Voreinstellung von Pin 3 eingestellt), ist der Ausgang des Operationsverstärkers weiterhin hoch.

Dieser hohe Ausgang an Pin 6 ermöglicht es dem angeschlossenen MOSFET, im Leitungsmodus zu bleiben, wodurch der Wechselrichter über die negative Leitung eingeschaltet werden kann.

In einem Fall, in dem die Batterie durch die Last des Wechselrichters überladen wird, fällt der Pegel des Operationsverstärkers Pin 3 unter die Referenzspannung Pin 2, wodurch Pin 6 des ICs niedrig wird, wodurch der MOSFET und der Wechselrichter abgeschaltet werden .

Aktuelle Kontrollstufe

Der dem MOSFET zugeordnete BJT bildet eine Stromsteuerschaltung für die Online-USV, mit der die Batterie über einen konstanten Strompegel aufgeladen werden kann.

R2 muss berechnet werden, um den maximalen Stromregelpegel für die Batterie und den Wechselrichter einzustellen. Es kann unter Verwendung der folgenden Formel implementiert werden:

R2 = 0,7 / Max. Strom

zwei) Wechselrichterschaltung : Die Wechselrichterschaltung für das Online-USV-System, die mit dem oben genannten verbunden werden muss Batteriereglerschaltung wird unten gezeigt.

Wir haben eine ausgewählt IC 555-basierte Schaltung der Einfachheit halber und auch um einen angemessenen Leistungsbereich sicherzustellen.

Dieser Wechselrichter bleibt online, solange der Ladekreis und der Akku funktionsfähig bleiben Netz-Wechselstromnetz wird über a entsprechend dem System zugeführt AC / DC-SMPS-Schaltung mit einer Nennspannung von 14 V und 5 Ampere oder gemäß der jeweiligen Nennleistung des Systems, die vollständig anpassbar ist.

Die BJT-Rückkopplung über die Gates der Inverter-MOSFETs stellt sicher, dass die Ausgangsspannung des Inverters niemals den sicheren Pegel überschreitet und auf kontrollierte Weise zugeführt wird.

Dies schließt unser einfaches Online-USV-Schaltungsdesign ab, das eine kontinuierliche unterbrechungsfreie Online-Stromversorgung für jede Wechselstromlast gewährleistet, die unabhängig von der Verfügbarkeit des Eingangswechselstroms ohne Unterbrechung funktionsfähig sein muss.