【正文】 ovide stable AC power electronic devices. Also known as AC voltage regulator. Variety of electronic devices require a relatively stable AC power supply, especially when puter technology is applied to various fields, directly by the AC mains power supply without taking any measures can not meet the need. With the development of power electronics technology, many devices require a stable AC power, AC power system is the lack of electricity, the grid is not the reasonable. All this can lead to electrical equipment is not working properly, the decline in accuracy, or even caused by accidental damage. AC power supply quality improvement has bee to ensure that the premise of the system work properly. The low efficiency of conventional AC power supply exists, contact wear, long reaction time, low voltage accuracy problems. For the current lack of AC power supply. In this paper, the design of the AC power supply has to design an electronic switch for the implementing agencies to control the transformer superimposed main loop pensation work and SCR stepless adjustment of the pensation winding in series with one of the most innovative AC voltage stabilizer power supply regulator high precision, high efficiency, fast response, with a load capacity, the power supply waveform distortion, no mechanical gear and brush wear, maintenancefree, reliable operation, low noise, strong antijamming capability, and has delay, overvoltage, undervoltage protection function. Keywords: electronic switch。 SCR stepless adjustment。 車站信號電源屏從功能上分為調(diào)壓、轉(zhuǎn)換 (包括 2 路電源轉(zhuǎn)換和輸出轉(zhuǎn)換 )、輸出 (包括交流輸出和直流輸出 )幾部分 ,其中穩(wěn)壓部分是電源屏質(zhì)量的關(guān)鍵。有機(jī)械磨損 ,易損壞 。隨著技術(shù)進(jìn)步 ,繼電式設(shè)備正逐 步被電子設(shè)備所取代 ,設(shè)備對電源質(zhì)量要求越來越高。補(bǔ)償變壓器功率較小 ,從而明顯降低材料成本及功率損耗 ,達(dá)到提高效率 ,減小重量體積的目的。 通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。在通信領(lǐng)域中 ,通常將整流器稱為一次電源 ,而將直流 直流 (DC/DC)變換器稱為二次電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中 ,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代 ,高頻開關(guān)電源 (也稱為開關(guān)型整流器 SMR)通過 MOSFET或 IGBT 的高頻工作 ,開關(guān)頻率一般控制在 50100kHz 范圍內(nèi) ,實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。 在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。在電動汽車和變頻傳動中 ,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率 ,從而達(dá)到近于理想的負(fù)載匹配和驅(qū)動控制。景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 1 電源技術(shù)概述 高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會 ,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)入了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。綠色電源系指高效省電電源 ,根據(jù)美國環(huán)境保護(hù)署 l992 年 6 月17 日“能源之星”計(jì)劃規(guī)定 ,桌上型個人電腦或相關(guān)的外圍設(shè)備 ,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于 30 瓦 ,就符合綠色電源的要求。就目前效率為 75%的 200 瓦開關(guān)電源而言 ,電源自身要消耗 50W 的能源。 直流 直流 (DC/DC)變換器 DC/DC 變換是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為直流斬波。 這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制 ,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能 ,并同時收到節(jié)約電能的效果。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用 (開關(guān)電源 ),同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展，要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化，因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 模塊，功率密度有較大幅度的提高。主要用于給單臺 計(jì)算機(jī) 、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它 電力電子設(shè)備 提供不間斷的電力供應(yīng)。 UPS 設(shè)備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護(hù)。交流電輸入經(jīng)整流器變成直流，一部分能量給蓄電池組充電，另一部分高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源，代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的發(fā)展方向。 變頻器電源 變頻器電源主要用于交流電機(jī)的變頻調(diào)速 ,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要 ,已獲得巨大的節(jié)能效果。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓 ,然后由大功 率晶體管或 IGBT 組成的 PWM 高頻變換器 ,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出 ,電源輸出波形近似于正弦波 ,用于驅(qū)動交流異步電動機(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。它有別于用于電機(jī)調(diào)速用的變頻調(diào)速控制器，也有別于普通交流穩(wěn)壓電源。變頻電源十分接近于理想交流電源，因此，先進(jìn)發(fā)達(dá)國家越來越多地將變頻電源用作 標(biāo)準(zhǔn)供電電源，以便為用電器提供最優(yōu)良的供電環(huán)境，便于客觀考核用電器的技術(shù)性能。 大功率開關(guān)型高壓直流電源 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 逆變焊機(jī)電源大都采用交流 直流 交流 直流 (ACDCACDC)變換的方法。 由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣，頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中，因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作 可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題，也是用戶最關(guān)心的問題。國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流 300A，負(fù)載持續(xù)率 60%，全載電壓 60~75V，電流調(diào)節(jié)范圍 5~300A，重量 29kg。 電力有源濾波器的研究與應(yīng)用，國內(nèi)有源電力濾波器在技術(shù)研究雖然與國內(nèi)有一定的差距，但近幾年在技術(shù)已取得突破性的進(jìn)展。但隨著我國對電網(wǎng)諧波污染治理日益重視， “綠色電力電子 ”的呼聲愈來愈高，電力有源濾波器必然會得到廣泛地推廣應(yīng)用。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 小型 、 薄型 、 輕量化 使電源小 型化的具體辦法有：一是高頻化 。 二是應(yīng)用壓電變壓器 。壓電變壓器利用壓電陶瓷材料特有的 “ 電壓 振動 ” 變換和 “ 振動 電壓 ” 變換的性質(zhì)傳送能量，其等效電路如同一個串并聯(lián)諧振電路，是功率變換領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一 。 為了減小電子設(shè)備體積和重量，提高能量密度，研究開發(fā)適合于電力電子及電源系統(tǒng)用的新型電容器 。 可靠化 開關(guān)電源比連續(xù)工作電源使用的元器件多數(shù)十倍，對于電力電子裝置，元器件數(shù)量越多，發(fā)生故障的機(jī)率越大，裝置的可靠性越低 。 追求壽命的延長要從設(shè)計(jì)方面做工作 。 效率化 為了使開關(guān)電源輕 、 小 、 薄，高頻化（開關(guān)頻率達(dá)兆赫級）是必然發(fā)展趨勢 。 采用軟開關(guān)技術(shù)可使效率達(dá)到 85%~88%。 模塊化 在電源集成技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程中，已經(jīng)經(jīng)歷了電力半導(dǎo)體器件模塊化，功率與景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 控制電路的集成化，集成無源元件（包括磁集成技術(shù)）等發(fā)展階段 。 在此基礎(chǔ)上，可以實(shí)現(xiàn)一體化，所有元器件連同控制保護(hù)集成在一個模塊中 。 IPEM 將功率器件與電路 、 控制以及檢測 、 執(zhí)行等元件集成封裝的模塊，既可用于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，也可用于專用 、 特殊設(shè)計(jì) 。 無論是 AC/DC 或是 DC/DC 變換器都是朝著模塊化方向發(fā)展，特點(diǎn)是：可用模塊電源組成分布或電源系統(tǒng)；可以設(shè)計(jì)成 N+1 冗余電源系統(tǒng)，從而提高可靠性；可以做成插入式結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)熱更 換，從而在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時能快速更換模塊插件；多臺模塊并用可實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng) 。 綠色化 電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義 :首先是顯著節(jié)電 ,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約 ,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因 ,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染 。事實(shí)上 ,許多電子節(jié)電設(shè)備 ,往往會變成對電網(wǎng)的污染源 ::向電網(wǎng)注入嚴(yán)重的高次諧波電流 ,使總功率因數(shù)下降 ,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰 ,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。這些為 2l 世紀(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下 ,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。總而言之 ,開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展 ,新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代 ,還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨 ,因此 ,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動 ,并將很快發(fā)展起來。 ① 鐵磁諧 振式交流穩(wěn)壓器：利用飽和扼流圈和相應(yīng)的電容器組合后具有恒壓伏安特性而制成的交流穩(wěn)壓裝置。它結(jié)構(gòu)簡單 ,制造方便，輸入電壓允許變化范圍寬，工作可靠 ,過載能力較強(qiáng)。近年發(fā)展起來的穩(wěn)壓變壓器，也是借助電磁元件的非線性實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓作用的電源裝置。它在一個鐵心上同時實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓和變壓雙重作用，所以優(yōu)于普通電源變壓器和磁飽和穩(wěn)壓器。其電路形式可以是線性放大，也可以是脈寬調(diào)制等。但因采用慣性較大的磁放大器，故恢復(fù)時間較長。 ③ 滑動式交流穩(wěn)壓器：用改變變壓器滑動接點(diǎn)位置，使輸出電壓獲得穩(wěn)定的裝置，即是用伺服電機(jī)驅(qū)動的自動調(diào)壓式交流穩(wěn)壓器。但穩(wěn)定度較低，恢復(fù)時間較長。它在結(jié)構(gòu)上類似線繞式異步電動機(jī)，而原理上又類似感應(yīng)調(diào)壓器。但由于轉(zhuǎn)子經(jīng)常處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，故功耗較大，效率低。 ⑤ 晶閘管交流穩(wěn)壓器：用晶閘管作功率調(diào)整元件的交流穩(wěn)壓器。但因?qū)κ须姴ㄐ斡袚p害，對通信設(shè)備和電子設(shè)備造成干擾。利用補(bǔ)償變壓器的附加電壓串接景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 在電源和負(fù)載之 間 ,隨著輸入電壓的高低 ,用斷續(xù)式的交流開關(guān)（接觸器或晶閘管）或用連續(xù)式的伺服電動機(jī)來改變附加電壓的大小或極性，把輸入電壓高出部分 (或不足部分 )減去 (或加上 )，從而達(dá)到穩(wěn)壓目的。 ② 數(shù)控式交流穩(wěn)壓器和步進(jìn)式穩(wěn)壓器：由邏輯元件或微處理機(jī)構(gòu)成控制電路，按輸入電壓高低轉(zhuǎn)換變壓器初級匝數(shù)，使輸出電壓獲得穩(wěn)定。 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 2 穩(wěn)壓電源總體設(shè)計(jì)方案 設(shè)計(jì)概述 目前對直流小功率恒流方法的研究較多 ,而對交流恒流方法的研究較少。 (2)采用反饋系統(tǒng)控制伺服電機(jī) ,調(diào)節(jié)自耦調(diào)壓器組成的電路來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流 ,但由于電機(jī)和傳動系統(tǒng)的機(jī)械慣性調(diào)整速度較慢且易產(chǎn)生振蕩 ,難于實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的調(diào)節(jié)。磁系統(tǒng)會產(chǎn)生嚴(yán)重的波形畸變 。 技術(shù)指標(biāo) 輸入穩(wěn)壓范圍：單相 187V－ 253V 頻率 50Hz177。 1% 源電壓效應(yīng) ≤177。 1% 波形失真 ≤ 5%（附加） 輸出功率 5kw 效率 ≥ 90%（滿載） 欠過壓保護(hù) Vo≤ 186V 或 Vo≥ 254V 交流穩(wěn)壓電源的總體方案設(shè)計(jì) 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院本科 生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 單相交流穩(wěn)壓電源的基本原理 圖 為補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓器電路原理結(jié)構(gòu)框圖。 當(dāng)輸入電壓 Ui波動或負(fù)載電流變化時，通過采樣變壓器獲取反饋電壓，經(jīng) A/D轉(zhuǎn)換輸入單片機(jī)與基準(zhǔn)值進(jìn)行比較，由微機(jī)程序軟 件進(jìn)行判斷處理，輸出控制指令。 圖 當(dāng) UiUon，時 (Uon 為額定電壓 220V )， Ui 提供正補(bǔ)償 。 所以，一旦電網(wǎng)輸入電壓 Ui 偏離額定電壓 Uon 時，單片機(jī)控制單元便調(diào)節(jié)雙向可控硅的開關(guān)狀態(tài)，來控制補(bǔ)償變壓器 TRi (i=1,2,3,4)的 Ui的補(bǔ)償方式。圖 給出了交流調(diào)整電路中的交流調(diào)整電路。當(dāng)順極性 (或反極性