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详述一种更为有效的AC-AC自动电压调节器 (AVR)开发方法(下)

时间:2021-09-01 作者:Aamir Hussain Chughtai,Muhammad Saqib 阅读:
在该文章的第一部分,我们阐述了开发人员如何使用GreenPAK SLG46537V IC 等可编程ASIC来开发AVR,并且详细描述整个系统设计和GreenPAK设计。在本文(该文章第二部分)还将展示通过原型获得的实验结果,以验证这种AVR的可行性和可操作性。
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在该文章的第一部分,我们阐述了开发人员如何使用GreenPAK SLG46537V IC 等可编程ASIC来开发AVR,并且详细描述整个系统设计和GreenPAK设计。在本文(该文章第二部分)还将展示通过原型获得的实验结果,以验证这种AVR的可行性和可操作性。

实验结果

实验硬件

6实验装置

图 6 显示了设计原型的实验装置。Variac 用于控制提供给 AVR 的输入交流电压。AVR 包含一个自耦变压器和一个包含控制电路的PCB。GreenPAK开发板连接到PCB以控制机电继电器。同时用一个示波器来记录输入和输出电压。

7: PCB电路

图7为安装了机电继电器、BJT 和其它辅助组件的PCB 电路。

AVR性能数据

●AVR的性能数据总结如下:

●负载范围:450 VA - 550 VA

●输入电压范围:125 V - 240 V

●输出电压:200 V -240 V

●频率:50 Hz - 60 Hz

●绝缘电阻:> 5 MΩ

●响应时间:10 毫秒 - 15 毫秒

●变压器温升:65°C - 70°C(1.2倍满额定负载)

●系统效率:> 95%

●环境温度:0℃ - 40℃

示波器输出

以下图片均为实验中的示波器记录。黄色和蓝色标记分别表示输入和输出电压。

8量化实验总结(来源:BarqEE

图 8 描述了 AVR 正常功能实验结果的量化总结。在从低到高的电压范围内扫描输入电压并观察相应的输出电压,可以看到IC成功地驱动继电器改变了自耦变压器抽头,将匝数比从 1.63降为1,实现了电压调节。

9:正常功能 

图 9 显示了AVR的正常功能,它成功确定并选择了匝数比为1.63的抽头。

10: 趋近过压

11: 过压条件

图 10 描绘了趋近过压条件时的输入和输出电压波形。两者具有相似的波形,因为抽头匝数比均为1。

图11显示了过压情况。可以看出输出电压已骤降,因为AVR已成功将RL4跳闸以进行保护。

12: 趋近欠压

13: 欠压条件 

图 12 描绘了趋近欠压条件时的输入和输出电压波形。在这种情况下,AVR选择了最大匝数比 (1.63) 抽头。

图 13 显示了欠压条件的情况。可以观察到输出电压因RL4跳闸保护而下降。

注意,当 AVR 调节电压时,输入和输出电压都没有频率变化或相移。

结论

AVR在住宅和工业应用中很受欢迎,本文描述了如何使用可编程ASIC(例如 GreenPAK SLG46537V IC)作为AVR的控制器。ASIC可以替代目前在这些应用中使用的分立式元件和 MCU。本文描述了 SLG46537V在推荐的AVR设计中的作用,并详细阐明了GreenPAK的设计。 另外,还给出了AVR原型的实验细节,以验证所推荐的设计。

可以看出,该电路具备足够的能力作为控制器,尤其是应用在住宅AVR中。因此,利用低成本IC设计AVR的控制单元同时减少PCB占板空间是可行的。而且,利用其它ASIC可为ASM提供更多状态,我们还可以设计更复杂的控制器。

(参考原文:A more effective approach for developing AC-AC automatic voltage regulators

责编:Amy Guan

本文为《电子工程专辑》2021年9月刊杂志文章, 版权所有,禁止转载。点击申请 免费杂志订阅 

详述一种更为有效的AC-AC自动电压调节器 (AVR)开发方法(上)
 

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