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交流稳压电源按工作原理分成四类

作者:海飞乐技术 时间:2017-03-23 17:08

 
  1.参数调整(谐振)
  市场上所说的参数稳压器是以LC串联谐振原理为基础实现稳压的,如图3-62a所示。这里的L和C都是线性元件,输出电压Uo与输入电压Ui的关系为

交流稳压电源分类
  Uo与Ui的比值取决于感抗ωL和容抗1/ωC的大小。在铁磁谐振稳压器和稳压变压器中,由于电容C的两端并联了饱和电抗器Ls,如图3-62b所示,使等效的并联容抗呈现非线性,这种非线性特性随着Ls的饱和程度在变化,而Ls的饱和程度又是在输入电压仪和负载阻抗Z变化时自动调整的。当Ui较低时,可以使Uo高于Ui,而在Ui较高时,又可以使Uo低于Ui。由于Ls处于饱和状态,它的磁化伏秒面积基本上是一个固定值,从而使输出电压Uo稳定。可见这种稳压原理是改变Ls的饱和程度,使Ls和C并联形成的容抗与L1谐振实现的。
图3-62 交流稳压电源分类简图
图3-62 交流稳压电源分类简图
a)LC串联谐振  b)并联饱和电抗器  c)净化电源简化电路  d)机械调压型  e)改变抽头型
f)补偿型(单相)  g)三相补偿型  h)部分功率变换型  i)全功率变换型
 
  市场上俗称的净化电源,实际上是原磁放大器调整式改进型的再改 进,简化电路如图3-62c所示。在电容C上并联一个由线性电感L和双向晶闸管VT串联支路组成的等效电感Le,使Le与C并联后的等效容抗Ce成为一个变量,这个Ce与L2串联(L2与Ce串联后与Ui相连),再通过自耦方式,将L2上的电压感应到L1上,形成补偿电压ΔU,它串联在输入电压Ui与输出电压Uo之间。同前所述,这个Uo可以高于Ui或低于Ui,从而使Uo稳定。可见这是一种典型的调感原理,等效电感Le是线性的,由双向晶闸管通过相位控制方式来改变。原始的磁放大器调整型是利用直流磁化方式来改变等效电感的,所以俗称的净化电源应属于磁放大器式的改进型,亦因此应属于参数调整型。
 
  2. 自耦(变比)调整型
  这类交流稳压电源是以自耦变压(调压)器为基础实现稳压功能的,典型电路结构有下列两种:
  (1)机械调压型:即以伺服电动机带动电刷在自耦变压器的绕组滑面上移动,改变Uo对Ui的比值,从而自动实现输出电压的调整和稳定。如图3-62d所示,图中TA为自耦调压器。实际上它就是将平常的手动调压器,利用电子电路及微型电动机改手动为自动。所以市场上俗称为全自动型稳压器。
  (2)改变抽头型:改变变压器的一次(或二次)抽头的方法,来改变Uo与Ui的比值,如图3-62e所示,将自耦变压器做成多个固定抽头,通过用继电器或双向晶闸管(固态继电器)做开关器件自动改变抽头位置,从而实现输出电压的稳定。
  这些抽头的位置如果用继电器转换,而且使Ui在很大范围内变化时,均能保持Uo基本稳定,这就是市场上俗称的宽限型稳压器,这种稳压器的稳压精度较低。
  为了提高稳压精度,就得增加抽头个数,其开关元件S改为无触点的双向晶闸管,用数字电路或单片机来控制,从而提高其性能,这就是市场上俗称的数控型交流稳压器。
 
  3. 大功率补偿型
  这里所说的补偿,有补足或抵消的意思,当输入电压低于额定值时,由补偿环节产生一个同极性的电动势补足输入侧所缺的那部分电压;当输入电压高于额定值时,由补偿环节产生一个反极性的电动势抵消输入侧超过的那部分电压。必须说明的是在电源技术中,补偿环节所产生的能量仍然是从输入侧电源取得的。
  凡是可以大范围调整输出电压的单元电路都可以采用补偿技术扩大输出容量,前述的自耦调压器或改变变压器抽头方式都可以构成补偿环节,使输出电压稳定或扩大输出功率。前述的所谓净化电源,实际上就是可控型参数稳压器加上补偿环节(L1上的ΔU即补偿电压)构成的。
  这里把补偿型作为一个独立类型,不是指上述主电路中的局部补偿环节,而是具有一个或多个单独的补偿变压器,而且用在大功率交流稳压器场合中,如图3-62f和g所示,它的控制技术更容易实现微机控制。图f中Tr1、Tr2是两个独立的补偿变压器,当对稳压精度要求较低时,可用1台,要求较高时可用3台以上。图g是三相柱式调压型稳压器,图中Tr1、Tr2、Tr3是3台独立的补偿变压器。
 
  4. 开关(智能)
  把先进的高频开关电源技术引入到交流稳压电源中,可以减小体积、重量,节省钢铁材料等,具有效率高、响应速度快等优点。
  图3-62h是部分功率补偿型,它从输入侧取得工频交流电压,经过整流取得脉动直流电压,再通过高频脉宽调制(PWM)技术形成逆变后的交流电压,再通过相位跟踪与转换电路取得与输入侧同频同相的补偿电压(补偿环节的功率约为负载功率的1/4),加在输入与输出(负载)之间,使输出电压稳定。可见,它比一般的直流开关电源(输出量是直流)要复杂一些,因为这里的输出量必须是与输入侧同频同相的交流电压。
  图3-62i是全功率变换型,即把交流输入电压整成平滑直流,再通过DC/AC变换(即逆变)形成工频交流电压供给负载,其中的DC/AC环节采用高频PWM技术,输出电压波形有准方波、梯形波、正弦波等,即市场上的不间断电源(UPS),当把UPS中的蓄电池及充电器取出时,就是一台交流稳压(稳频)电源。这里的DC/AC环节是核心部分,它要承担负载的全部功率,所以其成本要比上述部分功率补偿型得高多。




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