交流稳压电源,稳压器的分类

    交流稳压电源有许多种，也有几种分类方法。按市场上“约定俗成”的习惯说法有lO多个类型，但其名称和概念比较模糊，以主电路结构和稳压原理为依据进行分类，并兼顾市场上的习惯说法。

    按交流稳压电源的工作原理可以分成四类：
   1,参数调整(谐振)型稳压器

   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1—1(a)所示。这里的L和C都是线性器件，输出电压Uo与输入电压Ui的关系为

图1-1  帖磁谐振型交流稳压电源

   Uo与Ui的比值取决于感抗ωL与容抗L/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工Ls，见图1—1(b)，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

Ui和负载阻抗Z的变化时自动调整的，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U。稳定。可见这种稳压原理是改变Ls的饱和程度，使Ls与C的并联容抗与L1谐振实现的。还有一种称为可控型参数稳压器(可控型稳压变压器)，它是通过改变可控硅的导通角等效地改变饱和电抗器的磁化伏秒面积实现输出电压的调整，故可称此为“晶闸管相控铁磁谐振型稳压器”。

图1-2磁放大器调整式稳压器及其改进型原理图

    图1-2(a)是我国50年代就已流行的“磁放大器调整型电子交流稳压器”(俗称614型稳压器)的主电路。图中TA是自耦变压器，AM是磁放大器，N1、N2是AM的两个交流绕组，N3是直流控制绕组，Uy是由输出采样及直流放大电路引来的直流控制电压，
由其产生的电流Iy改变交流绕组的感抗，进而改变TA中的电流Ii及补偿电压△U，最后保持输出电压Uo的稳定。从上述工作过程看，是基于“调感原理”实现稳压的。图中LC用于吸收3次谐波，以减少Uo的失真度。

     
    图1-2(b)是图1-2(a)的改进型(俗称“精密型交流稳压电源”)，用双向可控硅TRIAC(这里用S表示，)及电感L1取代图(a)中的磁放大器AM，从而改善稳压器的动态响应。S及L1形成调感支路，改变S的导通角度，即可改变其等效电感Le，基本工作原理与图(a)相同。I3,C2用于吸收5次谐波。因采用TA、L1、L2、L3四个电磁器件，有时简称“四铁心型”，就其稳压原理而言，可称此种类型为“晶闸管相控直接调整型稳压器”。

    图1-2(c)是图1-2(a)的再改进(俗称“净化精密净化交流稳压电源”)，把图1-2(b)中的L3绕在k2a、k2b同一铁心上，又省去了L2，从而变成两个电磁器件，有时简称“两铁心型”。在绕组N2上形成的补偿电压△u串联在输入电压ui与输出电压u。之间，由双向
可控硅S通过相位控制方式来改变△U，最后使Uo稳定。可见，也是利用调感原理，与可控稳压变压器类似，所以应属于参数调整型。就稳压原理而言，图I一2(c)中的等效电感Le与C1电容是谐振的，故可称此种类型为“晶闸管相控线性谐振型稳压器”．

以与前述几种相区别。

 2．目耦(变比)调整型稳压器

    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)机械调压型稳压器，是以伺服电机带动炭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I一3(a)所示，图中TA为自耦调压器。
    
    图1一3自耦(变比)调整型稳压器原理

     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机改“手动”为“自动”。所以市场上俗称为“全自动型交流稳压器”。

    (2)改变抽头型，改变变压器的初级(或次级)抽头的方法，来改变稳压器Uo与Ui的比值，如图1—3(b)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可控硅(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的基本稳定，这就灶市场上俗称的"宽限型交流稳压器"，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，其开关元件改为无触点的双向可控硅．而
开关器件S用数字电路或单片微机来控制．从而提高其性能，这就是市场上俗称的“数控型交流稳压器”，也就是无触点交流稳压器。
  3大功率补偿型稳压器
  这里所说的“补偿”，有“补足”或“抵消”的意思，当输人电压低于额定值时．由补偿环节产生一个同极性的“电势源”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势源抵消输入侧所超过的那部分电压。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，前述的自锅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”[见图1-2c]实际上就是可控型参数稳压技术加上补偿环节(N2上的电压

△U即补偿电压）构成的。

图1—4大功率补偿型稳压器原理

    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1-4(a) 和(b)所示，它的控制技术具有 一些特点，更容易实现微机控制。

 图(a)中Tl、B是两个独立的补偿变压器，当对稳压精度要求较低时，可用一台，要求较高时可用三台以上，时． 图(b)是三相柱式调压型稳压器．图中Ta,Tb,Tc是三台独立的补偿变压器。

    上述两种稳压器心多用于大功率供电场合．所以也称为“SBW电力稳压器”，

    4．开关型稳压器

图1-5 高频开关型稳压电源原理图

      把先进的高频开关电源技术引入到交流稳压电源中，可以取得减小体积、重量．节 省钢铁材料等效果，具有效率高、响应速度快等优点。

 图1-5(a)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人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)之问，使输出电压稳定。可见，它比一般的直流开关电 (输出量是直流)要复杂一些，因为

这里开关电源的输出量必须是与输人侧同频同相的交流电压。

      图1-5(b)是全功率变换型稳压器，即把交流输入电压整成平滑直流，再通过DC/AC变换(即逆变)变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，输出电压波形有方波、梯形波，正弦波等，即市场上的不问断电源(UPS)。当把UPS中

 图1—5开关型稳压电源原理的蓄电池及充电器不用时，就是一台交流稳压(稳频)电源，图中的“旁路”环节如果在有市电时接人旁路(逆变器不工作)，称为后备式UPS。如果在有市电时使逆蛮器工作，旁路环节作备用，这时称为在线式UPS。这里的逆变环节

是核心部分，它要承相负载的全部功率，所以其成本要比上述部分功率补偿型高多了。

     开关型交流稳压电源稳压器的稳压性能好，控制功能强，易于实现智能化，是一种发展方向。但由于其电路复杂，价格较高，目前难于推广。