Penyelesaian Modul Kawalan Pintar untuk Penyelenggaraan Voltan Kontak AC

1. Latar Belakang Reka Bentuk dan Analisis Keperluan​
Semasa operasi sistem kuasa, penurunan voltan—yang ditandai dengan penurunan mendadak dalam voltan RMS kepada 10%–90% nilai yang dinyatakan berlangsung dari 10 ms hingga 1 minit—sila kerap berlaku disebabkan oleh sambaran petir, kesalahan short-circuit, atau permulaan peralatan besar. Peristiwa-peristiwa ini boleh menyebabkan kontak AC tradisional terputus, mengakibatkan penghentian tidak terancang dalam proses pengeluaran berterusan dan kerugian ekonomi yang signifikan.

Walaupun beberapa penyelesaian kawalan pintar (seperti permulaan DC tekanan tinggi, kawalan PWM) telah dicadangkan, satu batasan utama masih wujud: kegagalan untuk mengintegrasikan fungsi transisi ralat modul automatik dengan kebolehan melalui penurunan voltan. Untuk menangani isu ini, penyelesaian ini menggunakan kontak AC CDC17-115 sebagai sasaran kawalan dan merancang modul kawalan pintar dengan redundansi ralat untuk mengekalkan kesinambungan pengeluaran walaupun berlaku ralat modul.

​2. Prinsip Kerja Modul dan Reka Bentuk Sistem​
​2.1 Struktur Logik Operasi Secara Keseluruhan​
Modul kawalan pintar menerapkan reka bentuk bekalan kuasa dua mod untuk memastikan operasi yang dapat dipercayai di bawah pelbagai keadaan:

​2.2 Butiran Teknikal Komponen Utama​
​2.2.1 Reka Bentuk Bekalan Kuasa Pengalihan​
Bekalan kuasa pengalihan prestasi tinggi bertindak sebagai unit kuasa inti dengan ciri-ciri berikut:

• Struktur Inti: IC modulasi lebar pulsa (frekuensi pengalihan 132 kHz), MOSFET (MTD1N80E), transformer khas (induktansi primer 900 μH, induktansi bocor 15 μH, nisbah putaran 0.11), dan litar penyaring tipe π (L3, C2, C3)
• Fungsi Perlindungan Pelbagai: Overvoltage/undervoltage input, overvoltage/overcurrent/short-circuit/overheat output, teknologi soft-start dan jitter frekuensi terintegrasi
• Prestasi:
• Masa permulaan beban stabil < 35 ms, menyokong penukaran cepat antara keadaan melalui dan biasa
• Secara automatik membatasi kuasa semasa short-circuit dan cepat stabil setelah penghapusan ralat
• Memicu perlindungan overvoltage dan segera mematikan output PWM apabila litar maklum balik terbuka

Jadual 1: Impak Parameter Parasit Penyaring terhadap Voltan Pemulihan Short-Circuit

​2.2.2 Reka Bentuk Litar Transisi Ralat​
Gabungan inovatif switch kontak dan tanpa kontak digunakan:

• Reka Bentuk Struktur: Switch kontak menangani fungsi pemutusan dan isolasi penuh untuk pemindahan kuasa tinggi; switch elektronik kuasa membolehkan operasi tanpa busur, frekuensi tinggi
• Logik Transisi Pintar:
• Kuasa AC dibekalkan melalui kontak tertutup semasa hidup awal
• Secara automatik beralih ke mod bekalan DC semasa operasi biasa
• Apabila ralat didedahkan, menonaktifkan penggerak switch kontak; meneruskan bekalan AC langsung selepas reset untuk memastikan kesinambungan
• Teknologi Perlindungan Kontak: Menggunakan litar serapan penekanan AC/DC universal (diode RC + diode TVS dwiarah D3) untuk mengekalkan overvoltage secara efektif, menyerap tenaga magnetik induktif, dan mengurangkan busur secara signifikan

​2.2.3 Optimum Proses Transisi​

• Transisi AC ke DC: Menggunakan voltan pulsa sepenuh gelombang melalui switch elektronik kuasa, menunda 10 ms sebelum beralih ke DC rendah, mencegah pantulan inti secara efektif; transisi diuji lancar dan bebas getaran
• Transisi DC ke AC: Memutuskan DC apabila ralat dan secara pintar memperkenalkan bekalan AC; tenaga busur dialirkan melalui diode songsang semasa transisi, dengan kawalan sudut fasa untuk mengelakkan gangguan lonjakan voltan
• Optimum Parameter (berdasarkan hasil simulasi):
• Resistor (R2, R3): Nilai rintangan yang lebih kecil mengakibatkan penurunan amplitudo voltan yang lebih perlahan tetapi tidak mempengaruhi sudut fasa transisi
• Kapasitor (C1, C2): Nilai kapasitansi yang lebih kecil menghasilkan frekuensi pengurangan osilasi yang lebih tinggi (f = 174.7 Hz pada C = 2 μF; f = 795.4 Hz pada C = 0.1 μF)

​3. Simulasi dan Pengesahan Eksperimen​
​3.1 Analisis Simulasi​
Simulasi sistem dilakukan menggunakan perisian Multisim, termasuk:

• Ciri-ciri permulaan bekalan kuasa pengalihan dan simulasi prestasi perlindungan
• Analisis kesan rintangan, kapasitor, dan sudut fasa terhadap osilasi voltan semasa transisi
• Penilaian impak parameter parasit terhadap kestabilan sistem

​3.2 Pengesahan Eksperimen​
Ujian pada kontak AC CDC17-115 mengesahkan:

• Bentuk gelombang bekalan kuasa pengalihan tanpa beban/beban penuh (kontak 50 A) memenuhi harapan reka bentuk
• Mekanisme perlindungan merespon dengan cepat dan efektif di bawah ralat short-circuit/maklum balik terbuka
• Proses transisi lancar, tanpa getaran inti, dan semua fungsi memenuhi keperluan reka bentuk

​4. Kelebihan Utama dan Kesimpulan​

1. ​Bekalan Kuasa Pengalihan Prestasi Tinggi: Saiz kompak, kecekapan tinggi, dan fungsi perlindungan komprehensif meningkatkan kebolehpercayaan elektrik secara signifikan, menjadikannya ideal untuk aplikasi elektrik pintar.
2. ​Transisi Ralat Pintar: Reka bentuk inovatif yang menggabungkan switch kontak dan tanpa kontak memastikan penukaran tepat waktu ke operasi AC semasa ralat modul, menjamin bekalan kuasa berterusan ke sistem kontak.
3. ​Pengurusan Tenaga Efisien: Litar serapan penekanan AC/DC universal mengubah overvoltage dan tenaga busur semasa transisi menjadi daya elektromagnetik yang stabil, memastikan pengeluaran tidak terganggu.
4. ​Kebolehan Melalui Penurunan Voltan: Aktif secara automatik apabila voltan sistem jatuh kepada 60% nilai yang dinyatakan, mengekalkan tarikan kontak yang boleh dipercayai untuk mengelakkan penghentian tidak terancang.

Penyelesaian ini berhasil mengintegrasikan transisi ralat modul dengan kebolehan melalui penurunan voltan, memberikan penyelesaian jaminan kuasa yang sangat boleh dipercayai untuk proses pengeluaran berterusan dan secara efektif mengurangkan masa henti yang disebabkan oleh penurunan voltan.