变压器补偿控制的交流稳压电源的研究

变压器补偿控制的交流稳压电源的研究

尹文君

（国网山东省肥城市供电公司山东泰安271600）

摘要：近几年随着电气设备的更新换代，对稳压精度要求高的场所使用原来触头式的稳压器已经很难达到要求了。随着我国社会经济和科学技术的快速发展，各个行业对交流稳压电源的质量要求也越来越高，小到家庭用户，大到医疗、交通、银行甚至是国防科技和航空航天等对电压质量的要求越来越高而且越来越广。本文针对传统的触点式和移动碳刷式的稳压电源存在的问题，并对变压器补偿式的交流稳压电源进行了研究。

关键词：变压器补偿控制；交流稳压；电源

在各行各业中交流电源的电压的稳定对用电设备至关重要，尤其是工业，科研领域最为突出等。造成电压不稳的根源来自各部门对电网系统的规范不够健全，如电网内部阻值过高、设计不合理。导致电网电压的波动会对很多用电设备造成危害和破坏。同时我国的电力电网的发展跟不上其他行业及其部门产业的脚步，电力质量已经满足不了工业农业生产和发展的需求。所以为了解决上述这些严峻的问题，提高供电质量，交流稳压器的使用是非常必要的。

1交流稳压电源研究现状和发展趋势

由于近几年来家用电器及大型供电系统等场合增加，70年代已经存在开关继电器接触点和碳刷的移动改变变压器改变线圈的比值的方法，当时还是很实用的。这种类型的产品是通过引流元件如碳刷、金属电刷或其他特制电刷在特制的单层绕制线圈的磨光轨道上平稳的滑动或滚动，通过改变输出线圈对输入线圈的匝数比，使输出的电压处于连续和平滑变化并可调。这主要是此类稳压器的制作工艺简单、工作性能比较可靠、功率较大、负载适应性好等优点。但是这种类型交流稳压器存在诸多的缺点，如机械磨损严重、响应时间过长、工作寿命短、抗干扰能力低等。

当前电源技术发展前景很大尤其是交流电源，主要是以开关型的交流电源和功率补偿性为主要趋势。此类电源具有价格低，电路简单，工作可靠的优点。变压器在工作频率和电感处于低点频率是为了能使功率扩大。如今电网的电压浪涌和电压尖峰影响最严重，应该引起特别的关注。在电源的工作效率上进一步研究的同时也要注重兼容性能和降低损耗，为电力设备和电源设备做好充足的准备。同时要避免交流稳压器通过本身的输入端向电网或通过输出端向负载传导干扰，更不要向空间辐射干扰。

2影响电能质量问题的因素及解决方法

影响电网质量的好坏有很多，从技术角度上影响电能质量主要有三个原因：从自然条件上是由于自然条件的破坏导致电网发生事故从而导致供电可靠性的降低；从硬件设备上是由于有大型的电力设备的启停或是开关的跳闸导致额定电压降低、闪变；从个人用户上是由于非线性和冲击性的负荷被加入，如电气化机车的运行、高炉加热、炼铁的电弧炉，从而导致了电网产生电压的大量波动和谐波扰动。

因此提高电网电源的供电质量，是为了更好的保证人民的安全，电网电压能可靠地加在正在运行的用户负载上是非常重要的。提高电网质量的办法是：一进来减少用户的非线性的负载对电网质量的污染但是这种方法很难实现。二是在把电网自身原因而导致的电能质量下降问题通过交流稳压电源进行补偿和调节。为了能够更好的提高用电的质量问题，在相关的有重要设备和重要仪器的场所，就必须利用交流稳压电源给电网电压提供更好的补偿和调节。

3交流稳压的方式

本文采用了抽头控制和补偿控制相结合的方案，抽头单元与补偿单元是串联的关系。当市电电压波动，抽头单元先对其电压进行大范围的粗调，经抽头单元调节后的电源大概接近额定输出电压，随后补偿单元在对其进行小范围的细调，使输出电压更接近额定电压。补偿型控制是通过对抽头单元调节后的电压进行采样电路输入给数字处理芯片（DSP），DSP通过输入电压的数值进行分析和计算出绝缘栅双极晶体管的关断和导通，通过主逆变器、增量逆变器和补偿变压器计算得出的补偿电压加到电网上，从而得到稳定的输出电压。

本文主要利用交流稳压器是通过DSP控制补偿控制电路，首先DSP根据采样输入电压的大小生成SPWM波控制补偿控制电路来补偿电压，改变补偿电压的大小以保证输出电压的稳定，实现对抽头输入电压的补偿通过抽头控制调节波动的市电电压，调节市电电压到接近额定的电压，在通过并联在电路中的补偿变压器给之前由抽头调节过的电压补偿一个电压使其稳定在额定值的范围内，这种设计方法使电压分段调节，减少了设备的成本，能量的流动，同时也减少体积。

4变压器补偿控制的交流稳压电源的主电路设计

4.1开关管的选取

根据逆变器的结构，绝缘栅双极晶体管通过经验值可以得出直流侧电容电压值是350V~400V之间，在本文中直流侧的电压值为350V，同时考虑开关器件安全取1.5~2倍的裕量，选用的绝缘栅双极晶体管耐压值是600V，输出额定电流时，开关管电流值为：

5总结

在一些偏远的山区，就存在着电网的电压又长期偏低的情况。因此这些地方很迫切的需要很稳定的交流的工作电压。补偿控制系统采用了数字化处理器，使系统更加智能化，稳定化，精确化，为今后的进一步推广打下坚实的基础。

参考文献：

[1]高凤友.无源逆变电源的原理与应用[M]．化学工业出版社.2011，11：43-45.

[2]郭萍，李建华.无触点斩波式交流稳压器[J].江苏电气，2008，4：45-48．