In questo post apprendiamo come realizzare un semplice gruppo di continuità (UPS) online che garantisce un trasferimento senza interruzioni dell'alimentazione di rete CA all'alimentazione di rete dell'inverter per il carico, a causa dell'assenza di ingombranti interruttori di trasferimento o relè.
Cos'è un UPS in linea
Come suggerisce il nome, un sistema UPS online rimane costantemente online e non va mai offline nemmeno per una frazione di secondo, poiché l'alimentazione della batteria all'inverter UPS è mantenuta continuamente collegata, indipendentemente dalla situazione della rete CA.
Durante il periodo in cui l'ingresso di rete CA è disponibile, viene prima convertito in CC e ridotto al livello della batteria.
Questa CC carica la batteria e ha anche la precedenza sulla batteria per alimentare contemporaneamente l'inverter a causa della sua potenza nominale superiore alla batteria. L'inverter converte questa CC di nuovo nella rete CA per alimentare il carico collegato.
In caso di interruzione della rete CA, l'alimentazione ridotta da CA a CC viene interrotta e la batteria, essendo continuamente collegata in linea, inizia ora ad alimentare l'inverter senza interruzioni, senza alcuna interruzione dell'alimentazione al carico.
UPS online vs UPS offline
La principale differenza tra un UPS online e un UPS offline è che, a differenza dell'UPS offline, l'UPS online non dipende dalla meccanica relè di commutazione o interruttori di trasferimento per il transito dalla rete CA alla rete CA dell'inverter durante un'interruzione della rete CA (come mostrato di seguito).
D'altro canto, Sistemi UPS offline come mostrato nello schema a blocchi sottostante, fare affidamento su relè meccanici per il trasferimento dell'UPS in modalità inverter, in assenza di alimentazione di rete AC.
In questi sistemi, quando è disponibile la rete CA, l'alimentazione viene fornita direttamente al carico tramite una serie di contatti a relè e la batteria viene mantenuta in modalità di carica tramite un'altra serie di contatti a relè.
Non appena viene a mancare la rete AC, i relativi contatti del relè si disattivano e staccano la batteria dal modalità di carica in modalità inverter e il carico dalla rete CA all'inverter CA.
Ciò implica che il processo di trasferimento tende a comportare un leggero ritardo, seppur in millisecondi, nel passaggio dalla rete di rete all'inverter principale.
Questo ritardo, sebbene piccolo, potrebbe essere critico per apparecchiature elettroniche sensibili come computer o sistemi basati su microcontrollore.
Pertanto online Sistema UPS sembra essere più efficiente di un UPS offline in termini di velocità e fluidità, durante il processo di passaggio dalla rete CA all'inverter CA per tutti i tipi di apparecchi.
Progettazione di un semplice circuito UPS / inverter online
Come discusso nelle sezioni precedenti, creare un semplice UPS online sembra in realtà abbastanza facile.
Ignoreremo il filtro EMI per semplicità e anche perché l'inverter nel nostro progetto sarà a bassa frequenza (50 Hz) trasformatore con nucleo in ferro inverter basato e il SMPS includerebbe già built in Filtri EMI per le necessarie rettifiche.
Avremo bisogno dei seguenti materiali per la progettazione UPS online di base:
- Un modulo SMPS da 5 Ampere CA a CC 14 V già pronto.
- Un sistema di interruzione della carica eccessiva della batteria con corrente continua circuiti del caricatore.
- Una batteria in fase di interruzione del circuito di scarica.
- Una batteria da 12 V / 7 Ah
- Qualunque semplice circuito inverter da questo sito.
Schemi e fasi del circuito
Le varie fasi del circuito per il circuito UPS online proposto possono essere apprese dai seguenti dettagli:
1) Circuiti di interruzione della batteria : Il circuito sotto mostra l'importantissimo circuito di interruzione del sovraccarico della batteria, costruito attorno a un paio di stadi operazionali .
Lo stadio dell'amplificatore operazionale sul lato sinistro è configurato per controllare la carica eccessiva della batteria. Il pin # 3 dell'amplificatore operazionale è collegato al positivo della batteria per rilevare il suo livello di tensione. Quando la tensione della batteria sul pin # 3 supera il valore zener del pin # 2 corrispondente, il pin di uscita dell'amplificatore operazionale # 6 diventa alto.
Questo attiva il relè tramite Transistor driver BC547 causando lo spostamento dei contatti del relè da N / C a N / O, che interrompe l'alimentazione di carica alla batteria, prevenendo il sovraccarico della batteria.
Il feedback resistenza di isteresi attraverso il pin # 6 e il pin # 3 dell'amplificatore operazionale sinistro fa sì che il relè si blocchi per un certo periodo di tempo, fino a quando la tensione della batteria non scende a un livello inferiore alla soglia di mantenimento dell'isteresi, il che fa abbassare il pin # 3, e corrispondentemente anche il pin # 6 si abbassa, spegnendo il relè. I contatti del relè tornano ora a N / C, ripristinando l'alimentazione di carica alla batteria.
Circuito interrotto per scarica eccessiva
L'amplificatore operazionale sul lato destro controlla il limite di scarica eccessiva della batteria o del batteria scarica situazione. Finché la tensione del pin # 3 di questo amplificatore operazionale rimane al di sopra del livello di riferimento del pin # 2 (come impostato dalla preimpostazione del pin # 3), l'uscita dell'amplificatore operazionale continua ad essere alta.
Questa uscita elevata sul pin # 6 consente al MOSFET collegato di rimanere in modalità di conduzione, che consente di accendere l'inverter attraverso la linea negativa.
Anche se la batteria è eccessivamente scarica dal carico dell'inverter, il livello del pin n.3 dell'amplificatore operazionale scende al di sotto della tensione di riferimento del pin n.2, causando un abbassamento del pin n.6 dell'IC, che interrompe il MOSFET e l'inverter .
Fase di controllo corrente
Il BJT associato al MOSFET forma un circuito di controllo della corrente per l'UPS in linea, che consente di caricare la batteria attraverso un livello di corrente costante.
R2 deve essere calcolato per impostare il livello di controllo della corrente massima per la batteria e l'inverter. Può essere implementato utilizzando la seguente formula:
R2 = 0,7 / corrente massima
Due) Circuito inverter : Il circuito inverter per il sistema UPS online, che deve essere collegato a quanto sopra circuito del controller della batteria è mostrato sotto.
Abbiamo selezionato un file Circuito basato su IC 555 per semplicità e anche per garantire un intervallo di potenza di uscita adeguato.
Questo inverter rimarrà online fintanto che il circuito del caricatore e la batteria rimangono funzionanti e il rete AC rete viene alimentato in modo appropriato al sistema tramite un file Circuito SMPS da CA a CC valutato a 14 V, 5 amp , o secondo la particolare potenza nominale del sistema, che è completamente personalizzabile.
Il feedback BJT attraverso i gate dei MOSFET dell'inverter garantisce che la tensione di uscita dell'inverter non superi mai il livello di sicurezza e venga alimentata in modo controllato.
Questo conclude il nostro semplice design del circuito UPS online, che garantisce un'alimentazione in linea continua e ininterrotta a qualsiasi carico CA, che deve essere funzionale senza alcuna interruzione indipendentemente dalla disponibilità CA in ingresso.
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