逆变器保护装置。方案、说明

逆变器保护装置。无线电电子电气工程百科全书

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最近，具有正弦电压半波的三级步进逼近的从DC 12 V到AC 230 V的逆变器已经变得普遍。它们主要用于家用设备的备用电源，包括那些对电源电压形状至关重要的设备。不幸的是，为了降低建设成本，制造商经常使用会造成损坏的电路解决方案，如果不是对所连接的设备造成损坏，那么也会对逆变器本身造成损坏。

逆变器经常遇到的、最重要的、未记录的特征之一是它们不可能在负载和电池充电的组合操作模式下长期使用。即理解为，在有市电电压的情况下，负载必须与逆变器断开，它可以作为充电器工作，而在没有市电电压的情况下，需要手动连接负载并断开电源线从电源，以防止在电源电压恢复时转换到组合模式。

原则上，这种实现方式对于现场条件下使用的设备来说是正常的，实际上排除了组合模式的可能性。但如果要将逆变器用作自动备用电源，那就存在风险了。在实践中，笔者不得不处理因该原因而出现的各种容量逆变器反复出现的典型故障。为了防止此类故障，建议使用简单的外部设备。它设计用于与铅酸汽车电池配合使用，保护逆变器免于切换到组合模式以及电源电路的必要切换，监控电池电压并控制逆变器充电器的包含，以及保护电池免受深度放电。

从功能上讲，该装置由两个节点组成：其中一个节点（其示意图如图1所示）用于控制电池电压，第二个节点（图2）用于控制网络电压和开关（元件编号为通过）。让我们考虑一下第一个节点的运行原理。其基础是基于 K140UD1A 运算放大器的比较器，根据经典电路组装。参考电压源是齐纳二极管VD1。当电源电压下降到微调电阻R2设定的阈值时，比较器切换到高输出电平状态。经过一段时间后，由电路 R10C3 的时间常数和齐纳二极管 VD3 的击穿电压决定，晶体管 VT1 打开，继电器 K1 被激活。为了安全切换模式和完成所有瞬态过程，建议延迟其激活。 LED HL1（红色）指示比较器的状态（当比较器输出出现高电平时亮起）。开关迟滞值通过改变微调电阻R8的阻值来设置。

逆变器保护装置
米。 1.设备首节点方案

逆变器保护装置
米。 2.设备第二节点方案

当有市电电压时，该节点监视电池电压并控制逆变器充电器。当电池负载关闭时，打开充电器的下限阈值是 12,2 V，关闭充电器的上限阈值是 13,8 V [1-5]。

在没有电源电压的情况下，该节点可保护电池免遭深度放电，并在电压为 11,3 V 时将逆变器切换至关闭状态并在负载下运行 [1]。通过使用电源电压控制和开关单元的元件 VT3、R6 改变分压器 R7-R1 下臂的电阻，可以提供对下阈值的必要校正。

该节点（图2）包含一个降压变压器T1、晶体管VT2-VT5上的四个电子开关和三个继电器K2-K4。在没有电源电压的情况下，继电器K2、K3断电，它们的触点处于图中所示的位置，负载连接到转换器输出U1。此时，三极管VT3截止，VT5反之截止（偏置电压由电池供给其基极），故继电器K4导通，其触点K4.1与K1.2常闭，接通转换器。晶体管VT2也关闭，不影响比较器的开关阈值。如果电池电压下降到11,3V，为了避免深度放电，比较器将切换，晶体管VT1打开，继电器K1动作，其触点K1.2打开，关断电池。逆变器U1。触点K1.1将闭合，但由于缺乏电源电压，这不会造成任何后果。

当输入电压恢复且电池电压正常时，继电器K2、K3动作，负载切换至市电。晶体管VT3、VT5变为相反状态，继电器K4失电，关闭逆变器。同时，晶体管VT2打开，电阻R18与R3并联（见图1），这确保了将下阈值校正为12,2V。如果电池电压高于该值，则不会发生其他情况，如果较低，则切换比较器将触发继电器K1并通过闭合触点K1.1打开电池充电模式。

晶体管VT3在市电电压损失时闭合，同时晶体管VT4短暂打开（同时通过其发射结和电阻器R5、R16对电容器C19充电）。开路晶体管旁路齐纳二极管 VD1，无论电池电压如何，比较器都进入低输出电压电平状态，并且转换器被迫开启。这是必要的，因为当电源电压出现故障时，设备可能处于充电模式，电池电压将明显高于比较器开关阈值，并且需要将其重置到原始状态。根据所描述的操作原理，设备的进一步操作取决于电池充电水平。当电源电压恢复时，二极管VD8用于使电容器C5快速放电。 LED HL2（绿光）- 指示电源电压是否存在。

通过HL1和HL2 LED的发光情况，可以判断设备和逆变器的工作模式。因此，如果 HL1 亮起，这意味着没有市电电压，逆变器关闭，并且电池电压低于 11,3 V。HL2 LED 亮起，表明存在市电电压且电池已充满电。最后，两个指示灯同时发光表明网络中有电压并且电池正在充电。

该器件使用功耗图上所示的任何类型的小尺寸固定电阻器。微调电阻器 - 最好是多匝（带有蜗杆传动发动机）。有极性电容器——同等容量的氧化物K50-83、K50-16或同类进口电容器，C2——任何小型陶瓷电容器，例如K10-73-1b、K10-17v。可以使用 K(R) 140UD1 系列的其他运算放大器或具有类似参数的任何运算放大器代替 K140UD1A，并使用 12 V ± 5% 的允许电源电压和适当的校正电路作为比较器。三极管VT2-VT4可与任何参数不差于笔者所用的同类产品互换（例如国产KT3102系列或进口BC547，任何字母索引）。您可以安装该系列的其他晶体管来代替 KT972A，或者使用适当连接的传统小功率和高功率晶体管的复合晶体管（例如 KT315 和 KT817 系列）。

齐纳二极管 VD1 - 稳定电压为 5 ... 6 V，稳定电流为 5 mA，VD2 - 11 V，具有尽可能低的最小电流和至少 12 mA 的最大稳定电流，VD3 - 3 .. 3,6 V. 您可以使用 KS211E 或 KS2G、KS211D 中的任何一个来代替 KS211Zh (VD211)（在第二种情况下，R9 应替换为 160 欧姆电阻，耗散功率为 0,25 W）。继电器 K1 - K4 - 欧姆龙 G2RL112DC 或类似产品，用于印刷电路安装，额定绕组电压为 12 V，设计用于在至少 240 A 电流下切换 5 V 电压（最大负载功率取决于允许电流）。

变压器T1是一个降压变压器，次级绕组为2x9V，电流为100mA。 LED HL1 和 HL2 - 分别为 AL307BM 和 AL307VM、AL307GM 或超亮，例如 CREE C503-GC (HL1) 和 C503-RC (HL2)。

该设备组装在塑料外壳内，IP65或IP67，内部尺寸为110x110x82毫米。机箱内板卡和远程元件的位置如图 3 所示。 1.2、继电器触点K4.1、KXNUMX接逆变器电源开关明线。安装电源电路时，必须遵守电气安全规则。

逆变器保护装置
米。 3. 板子和远程元件的位置

该设置包括使用微调电阻器 R2 和 R8 设置比较器的开关阈值，并可能选择电阻器 R18。在设置过程中，建议通过外部稳压电源为比较器单元供电。通过跳线连接三极管VT2的集电极和发射极，首先用电阻R2将下阈值设置为12,2V，然后用R8将上阈值设置为13,8V。通过逐次逼近，比较器明显被激活在指定的电压值。此后，从 VT2 端子上拆下跳线，检查下阈值是否偏移至 11,3 V。如有必要，选择电阻器 R18，暂时用阻值为 6,8...10 kOhm 的微调电阻器代替。至此，调整才算完成。

文学

密封铅酸电池。 - 网址：powerinfo。 ru/累加器-pb.php。
汽车酸电池。 - 网址：qrz。 en/schemes/contribute/digest/avto20.shtml。
如何给汽车电池充电。使用和选择建议。 - URL：ydoma.info/avtomobil-kak-zaryadit-akkumulyator.html。
汽车电池充电的特点。 - 网址：sevbat.com/consulting/1/。
如何检查电池。 - 网址：al-vo.ru/o-zhizni/kak-proverit-akkumulyator.html。
铅酸蓄电池。 - URL：ru.wikipedia.org/wiki/铅酸电池。
已充电汽车电池的电压。 - URL：autogrep。 ru/review/212.html。

作者：D. Pankratiev

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