交流稳压电源十篇

交流稳压电源篇1

引言

交流稳压技术的发展一直倍受广大用户和生产厂商的关注，其原因在于我国市场上现有的各种交流电力稳压产品，在技术性能上都有不尽人意之处。

在我国应用较早，且用户最广的交流电力稳压电源当属柱式（或盘式）交流稳压器，虽然这种稳压电源有很多优点，但由于它是用机械传动结构驱动碳刷（或滚轮）以调节自耦变压器抽头位置的方法进行稳压，所以存在工作寿命短，可靠性差，动态响应速度慢等难以克服的缺陷。

近年来不少生产厂家针对柱式交流电力稳压器所存在的缺点，纷纷推出无触点补偿式交流稳压器，大有取代柱式稳压器之势。这种电源实质上仍然是采用自耦方式进行调压，所不同的只是通过控制若干个晶闸管的通断，改变自耦变压器多个固定抽头的组合方式，来代替通过机械传动驱动碳刷改变自耦变压器抽头位置的一种调压方法。这种方法固然提高了稳压电源的可靠性和动态响应速度，但却失去了一个重要的调节特性——平滑性，即调节是有级的，其必然结果是稳压精度低（一般只有3％～5％），并且在调节过程中，当负载电流很大时会冲击电网并产生低频次谐波分量，对负载也会产生冲击；另外采用这种方法所用变压器较多（一相至少需二台，即一台自耦变压器，一台补偿变压器），这就增加了电源的自重和空载损耗。

    伴随着全控开关器件的容量和性能以及模块化程度的提高，集成控制电路功能的不断完善，吉林市长城科技有限责任公司凭借自己的科技实力，率先研制出采用PWM技术，通过全控开关器件IGBT，对交流进行斩波控制的新型补偿式交流稳压电源——JJY－ZK/BW系列斩控补偿式交流稳压电源。为我国交流稳压技术的创新和满足市场对高性能交流稳压电源的需求开创了新局面，下面对PWM交流斩控技术在该种交流稳压电源中的应用原理及性能做一简要介绍。

1 PWM交流斩控调压原理

图1（a）所示，假定电路中各部分都是理想状态。开关S1为斩波开关，S2为考虑负载电感续流的开关，二者均为全控开关器件与二极管串联组成的单相开关[见图1（b）]。S1及S2不允许同时导通，通常二者在开关时序上互补。定义输入电源电压u的周期T与开关周期Ts之比为电路工作载波比Kc，（Kc=T/Ts）。图1（c）表示主电路在稳态运行时的输出电压波形。显然输出电压uo为：

式中：E（t）为开关函数，其波形示于图1（c），函数由式（2）定义。

在图1（a）电路条件下，则

E（t）函数经傅立叶级数展开，可得

式中：D=ton1/Ts，ωs=2π/Ts，θn=nπ/Ts；

D为S1的占空比；

ton1为一个开关周期中S1的导通时间。

将式（4）代入式（3）可得

    式（5）表明，uo含有基波及各次谐波。谐波频率在开关频率及其整数倍两侧±ω处分布，开关频率越高，谐波与基波距离越远，越容易滤掉。

在经LC滤波后，则有

把输出电压基波幅值与输入电压基波幅值之比定义为调压电压增益，即

由此可见电压增益等于占空比D，因此改变占空比就可以达到调压的目的。

2 控制方案设计与工作原理

一般情况下，PWM交流斩控调压器的控制方式与主电路模型、电路结构及相数有关。

若采用互补控制，斩波开关和续流开关在换流过程中会出现短路，产生瞬时冲击电流；如设置换相死区时间，又可能造成换相死区时间内二个开关都不导通使负载开路，在有电感存在的情况下，会产生瞬时电压冲击。本方案采用有电压、电流相位检测的非互补控制方式，如图2所示。对相数而言本方案采用三相四线制，即用三个单相电路，组合成三相电源，这样可以避免相间干扰，保持各相电压输出稳定。

    由图2可见，V1，VD1与V2，VD2构成双向斩波开关，Vf1，VDf2与Vf2，VDf1构成双向续流开关；Lof及Cof分别为滤波电感、电容；u1为补偿变压器初级绕组两端电压，u2为向主电路补偿的电压。本方案采用了有电压、电流相位检测的非互补控制方式。图3为在RL负载下，这种非互补的斩波开关和续流开关门极驱动信号的时序配合及一个电源周期中输出电压的理想波形。

由图3可见根据负载电压电流相位，一个电源工作周期可分为4个区间.

上述工作状态，可用逻辑表达式表示为：

为保证电源满足负载特性的要求及运行可靠性,本方案采用了图4所示的控制电路结构。

3 补偿稳压原理及控制

图5示出补偿稳压电路。

图5中电网电压u，补偿电压uc，输出电压uo均为工频。当u与uc相位差?=0°时，uo=u＋uc；当?=180°时，uo=u－uc。因此，当电网电压u变化时调节uc的大小以及与u的相对极性即可保证uo的恒定。

    u与uc相对极性变换的控制如图6所示。其输出uQ接双向晶闸管的过零触发电路。采样信号取自uo经整流滤波后的输出。电位器Rp用于调节输入信号的门槛电压，其传输特性如图6（b）所示。

4 结语

PWM交流斩控技术用于交流稳压，显著地提高了交流稳压电源的技术性能，其主要特点是：

    1）可采用全固态器件，真正做到了无触点、无抽头，因而可靠性高、工作寿命长；

2）平滑调节，输出无级差，对电网及用户无冲击，不产生低频次谐波干扰；

3）输出精度高，实际精度可达到±0.5％，即便在正补偿与负补偿变换瞬间，输出电压波动也不超过额定电压的1％；

    4）动态响应速度快，可达ms级；

交流稳压电源篇2

【关键词】电子技术；数控直流稳压电源；设计方案

电源是保证电力电子设备持续生产提供电能的设备，电源电路中一般包含多个单元电路和系统电路，在诸多的电源中，使用的最为广泛的是直流电源。直流电源的获取方式，一般可以分为以下两种：第一是将电池作为直流电源，第二利用交流降压和滤波电流将交流电进行转换，使其成为直流电源。如今所使用的各种电源几乎都能够达到同时获取几个不同电压等级的要求，基于这种情况，数控制流稳定电源又成为了人们使用的最大需求，其能够通过电压的调节提供稳定的电压，而且能够将电压的精度保持在一个较高的水平内，这样便有效的提升了电源的使用质量，因此数控直流稳压电源的设计也受到了越来越多专家学者的重视。笔者认为，数控直流稳压电源的设计方案可以从以下几个方面考虑：

1.直流稳压电源方框图

在图1中所显示的是使用交流电压和滤波电流的方法转换而获得的直流电源，从中也可以看出，这一电源电路中包含的主要部分有减压电路、整流电路、稳压电路等，这些功能共同组成了直流稳定电流。通过上述方框图中的程序，便能同时形成多种直流电压形式，并且在不同的直流工作电中产生的抗压等级也有着一定的差异，因此，其能够同时满足多种不同电力电器设备对工作电压的需求。

1.1 降压电路

降压电路的主要功能是为了实现高压电的降压，为直流工作电压的形成奠定基础。

1.2 整流电路

整流电路是整个电源电路的核心部分，其主要的功能就是将交流电压通过整流二极管的作用，转化为单向的脉冲直流电压，该转换步骤是实现交流与直流转换的关键部分。

1.3 滤波电路

通过上述整流电路转换，输出的电压是单向脉冲星直流电压，该电压不能直接为电子电路提供直流电流的需要，因为其中含有较多的交流成分，这就需要通过滤波电路对其进行过滤，这样才能获得可以直接用于电路工作的稳定工作电压。

1.4 抗干扰电路及保护电路

在一般情况下，抗干扰电路具有多方面的功能，其中最为重要的就是具有较强的抗干扰作用，能够有效的防止交流网中的高频信号进入到整机电路中，防止其对整机电路的稳定性产生影响。同时，抗干扰电路的另一个重要作用就是对整流二极管的保护作用，能够在系统开始运行时防止大量的电流对整流二极管产生的冲击作用，有效的增强二极管工作的可靠性，这种抗干扰作用的实现需要使用小容量电器实现。

1.5 保护电路

保护电路中包含了很多种了，其中电路电源中的保护电路对于电路整体的运行都有着十分重要的影响，在大多数情况下都需要使用电路电源来实现保护动作，从而保证电路电源工作的稳定性。

1.6 稳压电路

稳压电路的功能通常需要利用基层稳压器来实现，在集成稳压器中又分为三端固定式和三端稳压电源两种方式。

2.直流稳压电源设计电路

在直流稳压电源设计中，主要是为了实现稳压电源在电路中的保护作用，并且实现对其他集成电路的持续供电，因此对于精密度的要求可以适当的降低，基于上述要求，在本次设计中使用三端固定式稳压电路便能够满足基本的设计和使用需求，同时也能够时电路的设计更加简便。

要完成D/A的转换以及有效的运算，必须要在以正负电源同时供电作为基础，因此选择15V供电电源。在数字控制电路中要求使用5V电源，可以通过7805集成三端稳压器组成的电源实现。在该电路中，变压器使用的是双抽头的18V变压器。可以输出两路的18V交流电压（变压器的选择一般的标准足：输出电压若要满足U0≥12V。则变压器次级输出的电压一般应需要满足Uo+2V；输出电压若要满足U0≤12V。则变压器次级输出的电压一般应需要满足=U0）。

3.数显电路

在该设计思路中，从计数器的输出端输出的信号通过翻译，进入到译码器的输入端，通过译码器外部的显示器便能够实现数字显示功能。本次设计中使用的是七段译码器，其能够通过信号的输入和输出来实现LED显示器实现对线路的显示和控制。从整个电路的使用需求来看，这里应当使用的输入译码器为BCD码较为科学，其在功能实现方面更加方便，也能够提高LED显示的稳定性。

4.输出电路

在系统的输出电路中，一般包括模拟加法器和电压跟随器两个主要部分。当电压通过输入端进入到模拟加法器中，一部分作为小数位的电压值，另一部分则作为十位上的电压值，不同的电压值同时存在于加法器内进行模拟计算，计算的结果以电流的方式输出，但是这时输出的电流较小，无法满足外用驱动设备的需求。因此，在加法器进行运算之后，还需要将输出的电流进行扩大，这样才能够满足电子电器设备的使用要求，对电流放大的功能可以利用模拟加法器中的集成运算放大功能来实现。

5.D/A转换电路

不同的级别输出电路有着不同的运作方式，其通过对电阻的调节来实现输出电压的控制，在每一级的DAC0832电路中都存在着多种树木模式，不同的数位连接方法也有着较大的差异，所以要通过调整端的作用来实现对启动速度和动态抗阻的有效调节，保证其稳定性，才能将该电压作为基准电压电源。

6.计数器电路及控制电路的设计

计数器电路的主要功能体现在将输入的数字值进行D/A转换之后完成整个电路的转换，这也是实现数控功能的急促航和前提。而控制电路的实现，则是通过对控制器的控制来实现的，一般利用“+”“-”键对电压的大小进行控制，同时实现不同档之间的转换。

参考文献

[1]马花萍.低成本数控直流稳压电源设计[J].科技信息,2012(19).

[2]周述良,张玉平.数控直流稳压电源设计[J].现代电子技术,2011(16).

[3]傅莉.数控直流稳压电源设计[J].电子科技,2010(11).

作者简介：

交流稳压电源篇3

【关键词】稳压器;电源;可调

集成稳压器又叫集成稳压电路，是指输入电压或负荷发生变化时，能使输出电压保持不变的集成电路。集成稳压器的种类有多端可调式、三端可调式、三端固定式及单片开关式等。三端可调式输出集成稳压器具有精度高，输出电压可调，电压纹波小，转换效率高等特点，因而选用该器件作为稳压电路，再加上降压、整流和调整电路可较为方便的实现连续可调式直流稳压电源设计。

1.降压电路设计

各类电子装设备及实验室中使用的一般为220V交流电，所以稳压电源设计的第一步就是要将220V高电压降为低电压。为了提高电源使用的安全性和可靠性，降压部分采用降压变压器来实现。首先，根据稳压器的输入电压确定降压变压器二次绕组电压的有效值;然后根据直流稳压电源的最大输出电流，确定降压变压器二次绕组的电流和功率;再根据降压变压器二次绕组的功率，查出变压器的效率，从而确定降压变压器的额定功率P。然后根据所确定的参数，选择降压变压器。

2.整流电路设计

整流电路的作用是把经过降压的交流电转变为脉动的直流电。一般选用单相桥式整流电路。它由四个整流二极管组成，其作用是保证在变压器副边电压的整个周期内，负载上的电压和电流方向始终保持不变。在单相桥式整流电路中，整流二极管的最大整流电流必须大于实际流过二极管的平均电流;整流二极管的最大反向工作电压必须大于二极管实际所承受的最大反向峰值电压。可以通过这两个参数来选择整流二极管。单相桥式整流电路中的四个二极管（Dl～D4）可选用IN4002。

3.滤波电路设计

整流后的脉动直流电幅值变化很大，不能直接使用。可利用电容的充、放电作用，在整流电路的输出端并联一个滤波电容，使输出电压波形变得平滑，脉动小。要实现较好的滤波效果，需选择容量较大的电解电容。在电容充电时，回路电阻为整流电路的内阻，其数值很小，故时间常数很小。电容放电时，回路电阻为整流电路的输出负载电阻，放电时间常数通常远大于充电的时间常数，因此滤波效果取决于放电时间。一般应使滤波电容的放电时间常数大于电容充电周期的3～5倍。对于桥式整流电路而言，电容的充电周期等于交流电网周期的一半，即C>（3～5）/2T。在滤波电路中，电容的耐压值不能小于交流有效值的1.42倍，容量与电流大小有一定比例关系。故在此选择一个2200μF的滤波电容。

4.稳压电路设计

4.1 集成稳压器选择

CW317是单片集成稳压器，它能输出1.25V～37V之间的基准电压值，最大输出电流为1.5A，最小负载电流为5mA，最大输入电压为40V，基准电压为1.25V。稳压器内部设置了过电流保护、短路保护、调整管安全区保护及稳压器芯片过热保护等电路，因此十分安全可靠。CW3l7稳压器管脚引线没有接地（公共）端，只有输入、输出和调整二个端子，采用悬浮式电路结构，输出电压连续可调，稳定度高。

4.2 基本稳压电路

由于CW3l7的输出端与调整端有1.25V固定输出电压，其输入电压可达40V，而输入输出电压差不能小于2V～3V，因此，可组成1.25V～37V输出电路。电路如图1所示。

稳压器的输出电压Uo是由电阻Rl、R2决定的。集成稳压器的内部工作电流都要流出输出端，此电流一般不小于5mA。三端稳压器的输出端与调整端之间的电压为1.25V的基准电压，要保证稳压器有10mA的输出电流，所以Rl的阻值应为120Ω。此时若Rl的下端（即调整端ADj接地，则Rl两端的1.25V电压即为稳压器的输出电压。为了使输出电压能在1.25V～37V之间连续可调，在Rl下端和ADj与地之间接一个可变电阻R2，此时输出电压Uo为R1、R2上的电压之和。

图1 1.25V～37V连续可调基本电路

Uo= URl+ UR2

其中：

URl=1.25V;UR2=（IR1+ IADj）R2=（UR1/ R1+ IADj）R2

考虑到 IADj 的电流很小可以忽略，则：

U0= URl+ UR2=URl + UR1/ R1*R2=1.25（R2/ R1+ 1）

可见，改变R2的阻值即可改变输出电压。R2取6.8kΩ的电位器，即可实现1.25V～37V连续可调的输出电压。为了保证电源空载时也有可靠的稳压性能，电阻R1的阻值可取120Ω。即最小输出电流10mA，R2取3.9kΩ的电位器。

图2 0V～30V连续可调稳压电路

4.3 0～30V连续可调稳压电路

从上面分析可知，将R2短路接地（R2=0），稳压电源输出Uo起码也有1.25V。现要求稳压电源以0V开始输出，故应将R2接到一个负电压上。VD5、C4为半波整流电容滤波，R3、VS为并联稳压电源负电压输出。通过R3、VS可使R2接到-1.25V上，在电阻R2为0时，可实现Uo输出为0V。调节R2阻值，可实现稳压电压电源输出电压在0V～30V内连续可调，最终电路如图2所示。

参考文献

[1]康华光.电子技术基础[M].北京：高等教育出版社， l998：221-223.

[2]熊如贵.浅析三端集成稳压器及其典型应用[J].电子制作，2007（3）：43.

交流稳压电源篇4

关键词：反激 绕组 充电 切换 稳压

中图分类号：TD6 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2012）010-032-02

各类矿山在线安全监测系统经常处于高温、多尘、高湿、高寒、雷电等极端恶劣条件中，同时，矿山环境又存在频繁停电、供电线路屡遭破坏的实际问题。因此，在线安全监测系统的可靠性问题—特别是供电的可靠性问题—已经成为业界关注的焦点问题之一。大多数矿山在线安全监测系统在紧急事故中因供电中断导致的系统瘫痪，极大地限制了其应用范围，也为矿山安全生产埋下了隐患。基于这种现状，矿山行业迫切需要一种能够提供具备高可靠性，可以在外部失电情况下为用电设备提供稳定电源供给，保证系统或者局部关键设备能稳定持续工作的不间断直流电源。

为解决上述问题，本文提出一种高可靠性的不间断直流供电装置。目前，常用不间断直流供电技术有两种，一种是电池常在线型，电池在不停的充电同时也在为后端用电设备不停的提供能量；另一种是电池后备型，正常情况下，市电通过转换为用电设备提供能量，当市电故障时，电池才投入使用。文中提出的装置属于第二种类型，在市电正常的情况下通过市电转换为稳定的输出电压；当市电故障时电池投入使用，经过转换提供稳定的输出。正常情况下电池一直处于充电管理过程中，采用这种方式可以极大的保证电池的使用寿命，延长设备使用年限。

1 不间断直流电源实现方法

1.1 不间断直流电源基本架构

文中提出的不间断电源装置采用反激开关电源设计，分为初级变换、输出稳压两级结构。初级变换采用反激隔离变换实现电池充电和初级电压变换，输出稳压级是一组DCDC变换单元，实现二次输出稳压变换。

初级变换单元采用反激变换器的形式，实现输入输出隔离，副边输出两组绕组S1和S2，其中S2绕组的输出提供给电池充电，S2绕组的输出采用闭环控制，实现对电池的恒流恒压充电控制；S1绕组的输出开环无稳压调节，直接连接到后级的输出级稳压DC-DC线路输入端。电池的输出经过一个整流MOS管连接到DC-DC线路的输入端。

1.2 S2绕组设计

变压器S2绕组的输出经过整流后向后级电池进行充电，对S2绕组整流后输出的电压及电流进行检测，通过一级放大后反馈到变压器原边控制器的输入参考电压端，进而调整控制器的开关占空比实现输出的稳流稳压控制。

在电池欠电严重的情况下，先实现恒流控制，快速的给电池提供能量；当电池电压升到一定数值以后实现输出恒压控制，减缓电池充电速度。

图2为电池恒流恒压充电反馈检测控制线路图。其中，恒流与恒压数值的可以通过调整取样电阻进行修改，在使用过程中根据不同电池的充电性能进行相应调整。

1.3 S1绕组设计

变压器副边S1绕组的输出是开环状态，经过整流后，输出一个波动的直流电压，当电池电量充满时，S1绕组的整流输出要大于电池的电压，保证在任何状态下S1绕组的输出始终大于电池电压。

1.4 切换电路设计

S1绕组的整流输出直接连接到DCDC稳压线路，电池的输出经过一个反接的N沟道整流MOS管连接到DCDC稳压线路输入端。

在输入交流电压存在时，初级反激变换器S1绕组的输出电压始终大于电池的充电输出电压，由于MOS管内部二极管的反向截止作用，S1绕组的整流输出向DCDC稳压线路单元提供能量，电池处于热备份充电管理状态。

在输入交流电压消失后，S1的绕组输出电压开始下降直至消失，当电池的电压大于S1绕组输出的时候，MOS管的反向二极管开始导通，电池开始给DCDC稳压线路提供能量，保证输出电压的稳定。

S1的输出监测及MOS控制线路是一组辅助功能单元，实现在S1无输出的情况下，控制MOS管开通；当S1输出恢复时，关断MOS管。

S1绕组的整流输出与电池之间通过MOS内部的反向二极管特性实现切换，当S1输出确定已经消失的情况下通过控制线路开通MOS管，屏蔽二极管导通状态，减少器件功率消耗。

1.5 输出DCDC稳压线路

输出DCDC稳压线路实现输出的最终稳压。线路支持宽范围电压输入，保证在S1整流输出供电或电池供电的状态下最终输出电压的稳定。

1.6 保护线路

该不间断直流电源的各类保护线路通过嵌入式MCU进行监测和控制，主要实现电池及输出的过压、过流、欠压等检测控制和多状态配合保护。

2 测试及性能分析

2.1 试验测试方法

不间断直流电源的测试主要是针对电池的充电和输入掉电电池切换，交流正常输入情况下，将一组欠电电池接入，通过示波器或万用表监测电池的充电状态、输出电压状态；当电池充满电后切掉交流输入，监测输出电压的变化。

2.2 电池充电测试

该电源所用的电池为标称电压12V的锂电池，容量2300mAh，在充电过程中对电池电压进行监测，绘制电池充电电压图表。

从图4中可以看出，在电池充电起始阶段，电池电压上升比较快，这个阶段电池一直处于恒流充电状态，当电池充电到接近75%能量，既电压充到接近10.5V的时候，转为恒压充电状态，从这时开始电池电压缓慢稳步上升，在充电电压达到12V的时候转为浮充状态。

2.3 电池切换输出电压测试

在电池充好电以后，切掉输入交流输入，在设备输出带80%负载的情况下监测输出电压状态。

在进行电池切换的过程中输出电压并无明显的波动，说明该电源产品实现了交流输入与电池之间的无抖动切换，保证设备在电池切换过程中输出电压无跌落，供电稳定。

3 总结

实验表明，本文设计的不间断直流电源能够在正常输入交流供电的情况下，对电池的进行良好充电，并在供电故障状态下，实现输出电压的无抖动切换。同时，电池在输入正常情况下处于热备份状态，当输入消失后才投入工作，有效的增加了电池的使用寿命，保证了设备的可靠供电，为各类设备和在线监测系统在恶劣矿山环境下的稳定运行提供了有效保障。

参考文献：

[1] 任锦瑞.矿山电源质量问题及谐波处理[J].机电与自动控制，2008，06（29）：39-41.

[2] 闫福军.宽电压输入反激式开关电源的研究[D].成都：电子科技大学，2010.

[3] 张维.单端反激式开关电源研究与设计[D].西安：西安电子科技大学，2011.

[4] 应建华.锂电池充电器中恒流恒压控制电路的设计[J].微电子学，2008，03（38）：445-448.

交流稳压电源篇5

[关键词]电力变压器 野外试验 自备电源 研究 应用

中图分类号：TM41 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）34-0233-03

1、引言

梅州地处山区，多高山峻岭，且自然村分布零星，许多山区小村偏远，交通不便或根本无法通行车辆，由于客观存在的地理位置使梅州农村电网的维护长期以来都是一个令人头痛而又不得不面对的问题，特别是在梅州供电局对梅县、平远县、兴宁市（县级）、大埔县、五华县、蕉岭县、丰顺县供电局进行收编接管后，为提高电力供应的可靠性和电压质量，和规范农村配电网络，对各县一些历史原因遗留的6kV线路，进行农网改造，要求升压改成10kV线路；而升压改造往往是将原6kV的变压器通过改内部接线的方式进行。

因此，在农村电网维护或改造时，往往要对变压器进行交接性试验，面变压器的交接试验项目主要有变压器直流电阻测试及变比测试，分接头的电压比测试，变压器的三相接线组别和单相变压器引出线的极性测试，非纯瓷套管试验，绕组和套管的绝缘电阻，、吸收比或极化指数测试，绕组和套管的交流耐压试验等；由于是停电作业，且大都是在野外或山区内，在进行变压器试验时，只能自备发电机发电或其它电源设备，以提供试验电源。

在多年的工作实践中发现，用汽油发电机或柴油发电机提供试验电源，在进行变压器试验时，变压器的一些常规试验项目往往无法顺利完成，例如变压器直流电阻测试及变比测试，有时甚至会使试验仪器“死机”，更严重的造成试验仪器烧坏；而这些测试仪在电网的市电中是正常工作的。我们在排除其它可能的原因后，通过仪器对汽油发电机或汽油发电机提供试验电源进行分析，发现电源波形是杂乱的，且电压波动比较大（见下面波形图一）；

而我们对电网的市电进行分析，发现市电的波形是稳定的、平滑的正弦波，且电压幅值的稳定的（见下面波形图二）。因现今的测试仪器都是精密的微机式仪器，对电源的质量要求比较高，因此可以初步断定，电源的质量问题的造成测试仪器不能正常工作或性能下降的原因。

因变压器试验的质量直接关系到电网的安全运行及供电质量，因此对野外试验自备电源进行深入研究，寻求有效解决野外试验自备电源质量问题的手段，做好变压器试验就有了深刻的意义。

2、现有野外停电作业后备电源的缺陷分析及探讨

（1）长期以来，在野外停电进行变压器试验时，试验人员都是以发电机作为停电作业的自备电源，而此类自备电源的供电质量问题一直困扰着电力设备试验人员，给试验工作带来了诸多不便和一系列的问题。针对自备电源供电的质量问题，我们进行了深入的研究和分析，发现的问题主要有以下几个方面：

众所周知，发电机的原理是（汽油发电机为例）： 汽油机驱动发电机运转，将汽油的能量转化为电能。 在汽油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化汽油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到汽油的燃点。汽油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为“作功”。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转。 将无刷同步交流发电机与汽油机曲轴同轴安装，就可以利用汽油机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。如要想得到可使用的、稳定的电力输出，还需要一系列的汽油机和发电机控制、保护器件和回路。

目前市场上的汽油（柴油）发电机多是只带有简单的整流回路，我们分析了目前市场上几种常用发电机输出的电源，通过波形分析发现，无论是波形还是幅值都不尽人意，下面是几个厂家生产的发电机输出电源的波形分析图（图三、图四、图五）：

以上发电机输出的电源在作为停电作业后备电源实践应用中，由于电源的质量不稳定，在停电施工中作为后备电源，给变压器试验工作带来了很多不必要的麻烦，有时甚至无法驱动测试仪，或者测试仪显示一直在测量，严重影响了紧张的停电作业和变压器试验质量。

（2）为寻求有效解决停电作业后备电源的问题的手段，我们也尝试了如下几种方案：

方案一、因发电机电源的质量问题主要是电压不稳定、电磁干扰大及不是标准的正弦波，因此，为解决问题，我们将发电机的电源引入我们准备好的交流滤波器（滤波器要有良好的接地时），利用交流滤波器消除发电机PWM电压带来的各种问题（过冲电压、过高的dv/dt、电机轴承电流等），及抑制电磁干扰的功能，以达到对电源滤波的效果。再将滤波器出来的电源引入交流稳压器，在经过稳压装置后再驱动测试仪，以完成变压器的各项交接试验项目。

通过实践应用的结果是，有时可以驱动测试仪，并能完成一些变压器交接试验项目测试，但不是很稳定，在进行变压器直流电阻测试及变比测试测试时，测试仪会出现突然“死机”或测试时间过长的现象；重新开机时，测试仪不能正常启动或启动时间过长，不能很好地完成测试工作。通过分析发现，在示波器下该电源的正弦波波形不是平滑的，波形是链状的（其波形见下图六）。发电机的电源经过滤波器过滤，再经过稳压器稳压后，仍然无法彻底消除干扰，得到良好的正弦波电源，所在此方案的电源无法正常完成《变压器交接试验规范》要求的项目，就算是在重复多次完成试验，此种情况下测试的数据是不可靠、不可信的，试验人员是无法依据测试数据来判断变压器的性能是否合格的，所方案一不能用。

方案二、因方案一中发电机的电源经过滤波器过滤，再经过稳压器稳压后，仍然无法彻底消除干扰，得到稳定的、平滑的正弦波电源，因UPS电源适合带阻容性、阻性、微感性的微机类负载，所以我们考虑采用后备式不间断电源。UPS电源主要由整流器、逆变器、畜电池组及交流稳压器等组成。所谓后备式不间断，顾名思义，就是说在正常状态下由电网提供电力，当外来供电中断时（也就是电网停电时），后备式不间断电源装置，则将其自带的蓄电池中的直流电，通过逆变器转换为交流电继续为设备供电；换言之就是后备式UPS在有市电时仅对市电进行稳压，逆变器不工作，处于等待状态，当市电异常时，后备式UPS会迅速切换到逆变状态，将电池电能逆变成为交流电对负载继续供电。

在实际测试过程中发现：切断后备式不间断装置充电回路开关，由后备式不间断装置自带的畜电池组通过逆变器转换为交流电源，可以完成电力变压器交接试验的所有测试项目，但如合上充电回路开关后（充电电源由发电机提供），根据后备式不间断电源的工作原理，逆变器停止工作，处于等待状态；UPS装置切换到外接发电机充电回路，这时变压器测试仪会出现突然“死机”或测试时间过长的现象；重新开机时，测试仪不能正常启动或启动时间过长，不能很好地完成测试工作，也就是出现方案一的试验现象。

通过分析发现：当后备式UPS装置切换到外接发电机充电回路供电时，电源波形是杂乱的，且电压波动比较大，并出现锯齿状（见下面波形图七）；

当而我们切断后备式不间断装置发电机充电回路开关，由后备式不间断装置自带的畜电池组通过逆变器转换为交流电源供电时，分析发现此电源的波形是稳定的、平滑的正弦波，且电压幅值的稳定的（见下面波形图八）。此方案不适合在野外停电作业使用。

方案三、通过以上两个方案分析，因现今的测试仪器都是精密的微机式仪器，对电源的质量要求比较高，必须是稳定的、平滑的电压幅值的稳定正弦波电源。可经判断，电源的质量问题是造成变压器测试仪在试验时出现突然“死机”或测试时间过长，重新开机时，测试仪不能正常启动或启动时间过长现象，不能很好地完成测试工作或性能下降的根本原因。

随着微机式精密测试仪器的不断涌现和大量应用，对工作电源的质量要求越来越高。因此当务之急就是通过对试验设备电源的研究，寻找一种适合现阶段精密测试仪器在野外使用的电源。。我们在方案二的基础上，提出了第三个方案（见示意图）。

方案三中，因在线式不间断装置输出的电源有稳压、稳频、滤波及抗干扰能力强的特点，我们将后备式不间断装置换成了在线式不间断装置，其它部分保留，在线式不间断电源与后备式不间断电源的原理基本相同。从原理上看，在线式不间断电源同后备式不间断电源的主要区别在于，后备式不间断电源在有外接电源时，仅对外接电源进行稳压，逆变器不工作，处于等待状态，当外接电源异常时，后备式不间断装置会迅速切换到逆变状态，将自带电池电能逆变成为交流电对负载继续供电，因此后备式不间断装置在逆变工作时会有一段转换时间，一般小于10ms；而在线式不间断电源装置在正常工作情况下，外电源经输入隔离变压器整流后变为直流电，该直流电经逆变器转换为高质量的交流电供负载；若外接电源异常时失时，控制装置自动将备用蓄电池的电能输入逆变器，逆变成交流电后继续供负载，外接电源恢复时，自动转为市电整流后逆变供电，若市正常逆变故障时，则自动通过输出切换开关不间断切向电子旁路供电，等故障排除后再恢复至逆变供电。因此在线式不间断装置开机后，逆变器始终处于工作状态（除发生故障），在外接电源异常时切换时没有中断时间，能连续供电。

我们在通过对在线式不间断电源的分析，其波形稳定的、平滑的、电压幅值稳定的正弦波电源（见下图九），在实际变压器交接试验测试过程中可随时接发电机充电，都能使仪器正常工作，顺利完成所有测试项目。

所以，因在线式不间断电源工作原理是将外来供电转换为直流电存入自带的蓄电池，同时从蓄电池获取直流电转换为交流电为设备供电，其输出的电压波形为正弦波，电压相当稳定，且搞干扰性能好，携带方便，操作简便，非常适合微机测试仪的后备电源；基于以上优点，在线式不间断电源装置正是我们需要的电力变压器野外试验自备电源设备。

3、在线式不间断电源装置的应用

我们在梅州市07年度农电改造项目―兴宁市黄槐镇35kV四望嶂变电站6kV墟镇线变压器改造工程中，该工程的主要任务是一天之内将线路上的15台6kV电力变压器，通过改造内部接线的方式，改造成10kV电力变压器，然后升压运行。因黄槐镇全镇的生活用电都是由该线路供，该工程时间紧、任务重。为减少缩短停电时间，我们采用的方案是分段实施、早停夜送（七时开始停电，十八时前送回电）的方式施工。因为原6kV电力变压器都是在原位改接线，改造成10kV电力变压器，施工人员必须精确计算每项施工工序的时间，其中最为关键的项目就是变压器内部接改造和改造后的交接试验。

按当时的人力、物力，将一台6kV电力变压器改造成10kV电力变压器需120分钟，而完成一台电力变压器交接试需60钟，因此都是争分夺秒的。为保证工程顺利完成，在解决所有人力物力后，在大范围停电时，怎样解决电力变压器试验的后备电源及其它施工电源，保证电力变压器改造后的测试时间和质量就显得尤为重要。

我们携带了五台福州凯特电气有限公司产的KD2000型在线式不间断电源装置，因停电作业时间长，KD2000型在线式不间断电源装置只能向负载连续提供3小时的电源，因此我们配置了五台便携式单相发电机，作为在线式不间断电源装置的充电电源。在实际应用时，由于在线式不间断电源的能提供高质量正弦波电源，且干扰性好、携带方便、操作简便的性能，在停电作业规定的时间中，顺利完成了电力变压器的所有测试项目。

在线式不间断电源为此项大面积停电、施工任务繁重的工程，提供了高质量电源支持，为以后同类型的停电作业施工提供了很好的案例参考。同时也解决了长期以来，一直困扰电力设备试验人员电源质量问题。

实践证明，在线式不间断电源输出电压稳定，携带方便，操作简便，运行稳定性好，非常适合微机测试仪的后备电源。在线式不间断电源的推广应用，有效提高了设备试验的质量、节约了试验时间、提高了试验效率，赢得了广大电力设备试验人员的一致好评，为梅州电网的安全、稳定、高效运行作出了突出贡献。

参考文献

[1] 杨奇逊，微型机继电保护基础，水利电力出版社，1988.

[2] 吴斌，刘沛，陈德树，继电保护中的人工智能及其应用，电力系统自动化，1995（4）.

[3] 王建华等，电气工程师手册第三版，中国电力出版社，2000.

[4] 杨奇逊，变电站综合自动化技术发展趋势，电力系统自动化，1995.

[5] 王梅义，高压电网继电保护运行技术，电力工业出版社，1981.

交流稳压电源篇6

关键词：电子技术 Proteus仿真 高等职业教育

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）02（b）-0014-02

《电子技术基础》是高职电子类专业的核心课程之一，也是一门实践性很强的专业基础课程，它包括了模拟电路和数字电路两部分的内容，在教学过程中，学生对知识点的理解比较困难。如何针对职业教育的特点和人才培养目标，深入浅出地讲解内容，使学生熟练掌握电子技术方面的知识，是电子技术课程教学需要解决的重要问题。基于高职电子技术教学中存在的问题，教学与Proteus仿真方法结合起来，可有效提高教学效果。

1 Proteus仿真软件介绍

Proteus软件是英国Labcenter Electronics公司研发的EAD工具软件。它是一个集模拟电路、数字电路、模/数混合电路以及多种微控制器系统为一体的系统设计和仿真平台。是目前同类软件中最先进、最完整的电子类仿真平台之一。它真正实现了在计算机上完成从原理图、电路分析与仿真、单片机代码调试与仿真、系统测试与功能验证到PCB板生成的完整的电子产品研发过程。Proteus的功能特点有以下几点。

（1）智能原理布图。

（2）混合电路仿真与精确分析。

（3）单片机软件调试。

（4）单片机与电路的协同仿真。

（5）PCB自动布局与布线。

2 直流稳压电源的原理

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图1所示。

（1）电网供电电压交流220 V（有效值）50 Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。

（2）降压后的交流电压，通过整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压，但其幅度变化大。

（3）脉动大的直流电压须经过滤波电路去除它的交流分量，变成比较平直，脉动小的直流电压，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。

（4）滤波后的直流电压，会随着交流电网电压的波动或负载的变动而变化。再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出。

3 Proteus仿真在直流稳压电源教学中的应用

从上面直流稳压电源的工作原理上可以看出，这部分的教学比较抽象，学生对各部分产生的波形只是停留在理论的理解上，不够直观。利用Proteus仿真对这部分进行讲解，由利于学生能够直观的感受波形的变化过程。

图2所示电路是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。其整流部分包括单相桥式整流电路、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路，主要组成部分包括：调整元件Q1，比较放大器Q2、R1、R2、RW、组成的取样电路，DW、R3、组成的基准电压控制电路和Q3、R4、R5、R6组成的过流保护电路。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入调整管Q1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。

在电路（图2）中接示波器的四个接线端A、B、C、D应分别接四路输入信号，信号的另一端应接地。该虚拟示波器能同时观看四路信号的波形。

在该电路中定义了一个有效值为220 V，

频率为50 Hz的正弦波激励源。同时，在需要显示波形的几处接上了示波器的引脚，用来显示输入波形、输出波形以及一些中间波形。

直接单击仿真软件中的仿真开始按钮，可以开始全速仿真，此时，点击Proteus软件中的Debug下拉菜单中的3.Digital Oscilloscope命令，就会出现虚拟示波器以及输入波形、输出波形、以及中间波形。如图3所示。

如图3所示，自上至下各波形所表示的含义依次为，最上面的波形表示5∶1变压后的波形；第二个波形表示桥式整流后的脉动波形；第三个波形表示经过滤波过后的波形；最下面的波形表示经过稳压过后的波形。

从仿真波形上可以看出，通过这个波形显示器显示仿真后的一系列的波形得到一个相当稳定的低压直流信号。

4 结语

从直流稳压电源的教学中可以发现，Proteus软件在教学中的优势，它能把比较抽象的知识点通过仿真结果直观的展示在学生面前，取得比较好的效果。Proteus仿真还可在电子技术实验及课程设计中得到应用。

参考文献

[1] 范贻潘.电子EAD（Proteus）[M].中国劳动社会保障出版社.

[2] 苏丽萍.电子技术基础[M].西安电子科技大学出版社.

交流稳压电源篇7

ups电源具有不会因短暂停电中断、可以稳定供应高品质电源、有效保护精密仪器的特性，还可以稳定电压，类似于生活中常用的稳压器。在它刚出现时，一般是被当作备用电源来使用，到后来随着ups电源的技术不断发展，它逐渐具备了稳压、稳频、抗电磁和射频干扰等功能，从而相当于一台交流市电稳压器，用于保护计算机的系统正常运行而不止于使得软硬件受损。

ups电源常见的有两类，一类是离线式，一类是在线式。

1、离线式的ups电源相当于一台稳压性能比较差的市电稳压器。它一般只具有改善市电电压的幅度波动的作用，对于市电电压的频率不稳以及波形畸变并没有任何改善作用，因此可以说它是一种性能比较低的设备。

2、在线式ups电源则要比离线式ups电源好得多，它可以用于市电波动不大、对供电质量要求不高的场所。重要的是在线式ups电源的运行效率更高、噪音更低，而且价格也更加便宜，它在市电中断时可以将蓄电池以逆变器方式对负载提供交流电，用起来是比较方便的。

在选择购买ups时，一般只需要考虑ups电源的功率值、ups电源的电源功率以及负载设备所需的备用时间这三个方面即可选择出适合你使用的ups电源。当然，除此之外还要重点考虑ups电源的品质，一般来说选择大牌的产品质量会更有保障，售后服务也比较好。

ups电源不间断电源：

UPS（Uninterruptible Power System ），即 不间断电源 ，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时, UPS 立即将机内电池的电能,通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

UPS 的功能与作用：

UPS 是不间断电源 (Uninterruptible Power System) 的英文名称的缩写，它伴随着计算机的诞生而出现，是计算机常用的设备之一。实际上， UPS 是一种含有储能装置，并以逆变器为主要组成部分的恒压恒额的不间断电源。 UPS 在其发展初期，仅被视为一种备用电源。后来，由于电压浪涌、电压尖峰、电压瞬变、电压跌落、持续过压或者欠压甚至电压中断等电网质量问题，使计算机等设备的电子系统受到干扰，造成敏感元件受损、信息丢失、磁盘程序被冲掉等严重后果，引起巨大的经济损失。因此， UPS 日益受到重视，并逐渐发展成一种具备稳压、稳频、滤波、抗电磁和射频干扰、防电压浪涌等功能的电力保护系统。

交流稳压电源篇8

关键词：多直流馈入受端；电网；电压；稳定；判据；控制措施

中图分类号：TM744 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）30-0103-02

1 前 言

多年来，随着经济的快速发展，国内外许多受端系统都出现了用电负荷的迅猛增长、最高用电负荷占全网的比重逐渐增加的情况，而受端系统内部主力电厂建设不足，大量的电能需要进行远距离传输，受端系统对外来电力的依赖程度不断提高，导致现代电力系统安全稳定运行的主要矛盾从功角稳定问题逐渐转化为电压稳定问题。广东电网是典型的直流多落点受端电网，在普侨直流和牛从直流投产后，形成八交八直的受电格局，西电东送方式复杂多变，楚穗、普侨、牛从三大直流长期满负荷运行，交直流相互影响加剧，作为受端电网的广东电网其电压稳定问题也变得更加突出，所面临的安全运行局势更加严峻。且当前的广东电网在直流闭锁等大扰动过程中的暂态电压稳定问题显著。多直流馈入受端电网的电压出现不稳定的情况，归根结底是电网动态无功支撑能力不足，诸多影响因素相互交织导致电网电压稳定问题突出，控制难度大、代价高，需要采用有效的控制措施予以应对。

2 多直流馈入受端电压失稳情况分析

2.1 影响多直流馈入受端电网电压稳定性的因素

2.1.1 受端系统电压支撑

影响多直流馈入受端电网自身电压稳定性的一个重要因素就是受端系统电压的支撑情况，如果其支撑效果不足，将会在很大情况下直接影响到多直流馈入受端电压的稳定水平，受端电网电压的支撑能力，通常会受到无功补偿设备容量、发电机性能以及高压直流输电容量的限制。

电力系统在实际运行的过程中，通常会处于较高负荷的状态之下，而电动机等负荷需要大量的无功功率，一旦其受端系统的发电机跳闸、直流换相失败、以及交流严重故障，将会直接造成受端系统无功大量缺额。

2.1.2 交流系统的强度

对电力系统电压强度进行检验的重要标志之一就是系统短路容量，短路容量越大，表示网络越强，反之则越弱。对电力网络中某点的短路容量进行计算，主要通过该点的额定电压和三相短路电流进行相乘得到。短路比和有效短路比同样会影响到短路容量，这两个参数一定程度上反映了电力节点自身无功补偿的问题。

2.1.3 无功补偿方式

要对交流无功潮流进行控制，首先需要做到无功的分层分区平衡，而常用的无功手段主要包含静止无功补偿器、并联电容器组以及同步调相机三种。静止无功补偿器是一种补偿装置，能够对无功功率进行有效的控制，能够进行连续性的调节，具有很好的现实可行性。并联电容器组是当前电力系统中重要的设备，能够对电压和无功进行有效的控制，同时还能够帮助电力系统的调度员对系统电压进行调节和控制。同步调相机是一种同步电动机，主要是空载运行的，其转子和同步电动机相同，能够对励磁电流的大小进行改变，从而实现输出或者吸收无功功率[1]。

2.2 多直流馈入系统电压失稳机理

多直流馈入受端系统，在实际运行过程中，可以发现电压失稳甚至崩溃是一个动态化的现象和过程。多直流馈入受端系统中各个直流系统在换流母线处，没有SVC装置，或者有的情况下SVC的容量很小，尤其是换流母线附近没有大容量的发电机，若交流故障或者直流换相失败以及在其恢复过程中就缺乏无功支撑，容易导致电压失稳。同步调相机、SVC和发电机等装置，能够快速的、连续的对无功进行补偿，但是若要发挥作用就需要配置的容量足够大。只有具有充足的动态无功储备，才能够对电压起到良好的支撑作用，即使是在大扰动故障的状态下也能保持系统电压稳定[2]。

3 多直流馈入受端电网电压稳定判据

3.1 基于时域仿真的暂态电压稳定情况分析

多直流馈入受端输电系统中，如果出现了直流闭锁故障，或者当交流输电通道故障被切除之后，可能导致多条直流同时换相失败，对受端系统将会产生较大的冲击，由此导致多直流馈入受端系统出现暂态电压失稳。在多直流馈入受端系统中，如果出现了交流严重故障，将会导致直流的双极或者单极出现闭锁的问题，从而受端的电压将会出现暂态下降，对多直流馈入受端整体稳定性运行产生严重的负面影响。同时还需要注意的是，直流闭锁还会导致直流输送的功率进行传送和转移，主要是体现在传送到并联交流的交流输电线路中。而根据目前的电网运行情况可以发现，导致多直流馈入受端电网稳定运行受到影响的另一个重要因素就是交流输电线会出现潮流冲击，同时导致交流线路无功损耗有所增加[3]。

3.2 多回直流控制系统交互作用

多直流馈入受端系统在实际运行的过程中，容易出现一定的交互影响，这主要是由于各个直流使用了无协调的、局部性的控制策略，而实际上各个直流回路之间通过交流系统还存在着一定的相关作用。当多回直流控制系统发生交互作用的时候，将会对多直流馈入受端的电压情况造成一些影响，从而导致其出现不稳的状况。如果多直流馈入受端系统中的一条直流整流侧定电流控制，此时若传输的有功功率增加，那么逆变侧消耗的无功功率也将会相应的有所增加。

针对这种情况，换流母线的电压，也将会出现瞬时下降的情况，同时对换流母线周围的节点电压造成影响，从而影响到各个线路自身无功功率和有功功率的具体情况，导致最终的多直流馈入受端电网电压失去原有的稳定性[4]。

4 提高多直流馈入受端电网电压稳定性的控制措施

4.1 对多直流馈入受端电网电压进行控制的具体措施

针对导致多直流馈入受端电网电压失去稳定性的影响因素，通过采用积极有效的方式，能够起到良好的控制作用和效果，从而保证多直流馈入受端系统以更加稳定、安全的状态运行，具体能够采用的控制措施主要有以下几个方面：

第一，对多馈入短路比和多馈入有效短路比进行增大，需要注意的是，增加的是多直流落点处的短路比。通过这项措施，能够保证直流系统得到交流系统的无功支撑，从而对交流系统的强度进行有效提升。

第二，适当增加直流输电子系统之间的电气距离，并将其控制在一定的合理范围之内，这样同样能够对多直流馈入受端系统起到良好的无功支持效果[5]。

第三，对直流输电系统的控制方式进行有效的选择，保证该项控制方式能够符合实际情况，针对多个直流系统进行全面有效的控制和协调，从而保证直流系统能够得到良好的恢复，这对于增强多直流馈入受端电力系统电压自身的稳定性具有积极作用。

第四，需要对发电机进行有效的维护，保证其使用的无功备用容量能够满足实际需要，这样能够保证多直流馈入受端的发电机在过励磁的时候，能够提供充足的无功功率，减少电压失稳问题的发生[6]。

4.2 做好低压减载措施配置工作

想要保证多直流馈入受端电网电压能够具有良好的稳定性、安全性和可靠性，需要对低压减载措施的配置工作进行全面有效的配置。在进行低压减载措施配置的过程中，需要对电压运行的故障情况进行区分，选择合适的运行方式和控制方案的类型。低压减载措施配置中的具体方法主要包括：对单个母线的特定故障进行设置，这样能够减少多直流馈入受端电网电压问题的发生概率；当多直流馈入受端系统运行的电压较高时，需要保证动作电压的门槛值设置的较低；对配置区域内部的可切负荷总量进行有效确定，在确定的时候，通常是根据区域的总体负荷水平和结构进行的；对低压减载措施配置的安装范围和节点电压进行控制，这样对于多直流馈入受端的切负荷量起到一定的保障作用[7]。

通过实行低压减载措施的配置工作，能够在很大程度上提升暂态电压的稳定性，为保证电网良好、稳定、安全的运行发挥积极作用。

5 结 语

电力系统电压稳定问题日益成为制约电网安全的主要问题。大容量直流输电受端交流故障导致直流换相失败需要大量动态无功来支撑交流电压恢复和直流功率恢复，交流故障过程中负荷中心大量电动机负荷也需要吸收大量无功功率。针对多直流馈入受端电网，准确把握电网电压的稳定性具有一定的难度，需要按照一定的标准和依据对其进行控制和判断，这样有效构建了防范电压稳定的安全防线，为经济发展提供充足可靠的电力资源做好准备工作。

参考文献：

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电力自动化设备，2011，31（4）：69-73.

[3] 张东辉.多直流集中馈入受端广东电网发展的思考[J].广东电力，2015

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[4] 阮思烨，李国杰.多馈入电压源直流对配电网稳定性的影响分析[J].电 力建设，2012，33（1）：85-90.

[5] 胡艳梅，吴俊勇，李芳，等.±800 kV哈郑特高压直流控制方式对河南电 网电压稳定性影响研究[J].电力系统保护与控制，2013（21）：147-153.

[6] 周勤勇，杨冬，刘玉田，等.多直流馈入电网限制短路电流方案多目标优 化[J].电力系统自动化，2015（3）：140-145.

交流稳压电源篇9

【关键词】电子技术电路模型模拟应用

模拟电子技术作为电气工程类专业的一门基础课程，对以后学习数字电子技术课程具有非常重要的作用。电子元件具有非线性的特点，所以在分析各种电子元件的性能、计算电子电路的参数时，其计算过程都较复杂。在不一样的条件下，采用不同的电路模型，对这类电路的检修和使用非常有帮助。选择恰当的电路模型可以把复杂的问题简单化，从而高效解决问题。

一、晶体管类型的简化小信号模型

一般情况下，晶体管都具有非线性的特点，分析放大电路时情况较复杂，不能采用线性电路的方法进行晶体管类型的电路进行分析。然而，如果输入信道的电压数值较小，就能够采用小信号模型分析方法，把三极管构成的放大电路当作线性电路进行解决，减小计算量[1]。

1、共射极放大电路。把晶体管用小信号模型替代，使得小信号等效电路成为线性化的纯阻电路，在分析放大电路的各项性能指标时较方便。固定偏置共射极放大电路，在输入交流小信号的时候，电路中的相应部位可以忽略不计交流信号的容抗性。在交流通路过程中可以当作短路处理，直流电源设置为恒定压源，没有交流压降现象[2]。

2、共基极放大电路。该电路输入电压分别在发射极和基极之间，输出电压从集电极和基极两面出，所以基极成为了输入电路和输出电路的共同端口。共基极放大电路和小信号等效电路如图1所示。其中RB1、RB2是基极偏置电阻，RB3是集电极电阻。

3、共集电极放大电路。晶体管的一端为输入端，另一端为输出端，留出一端作为公共端。因为可以成为共集电极放大电器。在这种电路模型中，输入信号由基极输入，产生交流电流，然后通过晶体管在输出的端口放大，经过发射极电阻时交流电压变大，导致从发射极的一端传输到负载的另一端。由于发射极被当作输出端点，所以又被称为射极输出器[3]。

二、二极管的电路模型分析

在真实的工程应用中，必须分析具体的工程情况，选择恰当的二极管模型。因为使用条件不同，所采用的二极管电路模型也不同。常用的二极管电路模型有4种不同的形式。

1、理想模型。当面对二极管回路的电源电压较大时，二极管的功能就相当于一个开关。二极管位置在正向偏置时，说明出现短路；二极管位置处于反向偏置时，等同于断路。理想模型的运放特点：设置两个输入端之间的电压无线接近于零，流进输入端口的电压也接近零；输出端的电大保持在输出饱和电压之间，数值不确定，输出端口的电流同样不确定，即把它看作是电流不确定的电流源。

2、折线模型。这种模型由电池和电阻组成，电池的电压为二极管的门坎电压，电阻数值是200Ω。折线模型是对另一种模型———恒压降模型的进一步完善。

3、恒压降模型。如果二极管的电流大于1mA，那么二极管的作用就等同于一个恒压降模型。假设二极管的管压是恒定的，不会随着电路电流的改变而改变。取其典型数值为0.7v。如果电路器件不改变，把二极管用恒压降电路模型替代，则：Io=（UDD-UD）/R=9.3mA.。通过进一步分析，发现恒压降模型方法和二极管的理想模型方法相似，且合理。但是如果UDD较小，两种等效电路的分析结果就会产生很大差异。

4、小信号模型。针对交流小信号的电路，二极管的作用就相当于小信号模型电路。在分析二极管的应用电路过程时，首先，进行静态分析，认真计算得出二极管的静态工作点。其次，用二极管的小信号相同效果的电路实施动态分析。最后，进行综合分析。通过恒压降模型进行静态分析，得出二极管的直流电流、直流压降。

三、场效应管的小信号电路模型

这种电路模型由于受到电流源的控制为受栅源电压。其输入端口无限接近开路，它的输入电阻比晶体管的要大。同时由于场效应管的输出电阻较大，当输出电阻和后面并联的负载相比较大时可以忽略不计。

四、模拟电子技术电路的演变形成方法

1、稳压电源电路的演变。直流稳压电源作为电子设备的能源，需要输出较大的功率，从而带动较重负载。它相当于一个能源转换电路，把电网交流电转变成直流电，当负载发生变化以及交流电网波动时，必须保证直流电压很稳定。其稳压功能是直流电压的关键内容，电路系统较复杂。此电路是电压负反馈，通过稳定输出电压，电路系统直接从已经知道的射极构成电路系统。此电压是交流电救过整合流动与电容滤波以后得到的直流电压，接入稳定管后，缺德基极得到的是稳定电压，射极输出的电也为稳定电压，防止输出端出现负载的变化，充分利用电路的电压负反馈，从而稳定输出电压。变化的电压都是通过调整压降大小以及管和负载的关系实现的，所以也可以称作串联型稳压电路。在这种稳压电路中，管耗较大，效率很低。但是该稳压电路不能放大外来输入信号，通过设置法令来调节管工作的开关状态，以节约管耗[5]。

2、功率放大电路的演变。在输入或者输出为正弦波并且不失真的条件下，输出的功率为交流功率。电源供应直流功率，在一定的输出功率条件下，可以减小直流电源的功耗，从而提高电路的效率。功率放大电路能够提供负载量大的信号功率，在输入信号控制下，功放把电源的直流电转化为负载需要的功率变换器，在转化过程中由于功放管自身具有很大的耗散功率引起发热，所以，需要采用散热片，另外加保护措施。如果提高效率，可以降低无用的管耗，把输出功率提高，设置功放的静态设置为丙类状态。当电压通过多级电压放大器提供时，它承担着放大电流和负载的作用，功放由此演变[6]。

五、结语

综上所述，大多数的电子电路都属于非线性电路。我们可以采取一定的方法的措施，满足期间从非线性转化为线性的条件，从而建立起不同的线性模型，采用线性电路的分析办法计算出电子电路。本文通过对真实案例的详细分析，把复杂的问题简单化，更好地解决了问题。

参考文献

交流稳压电源篇10

由于振动能量收集器输出的是交流电压（电流）信号，所以首先要使用整流电路将其转换为直流电压，如图2所示。其中，Cs是存储电容，用于累积收集的电量，i0（t）表示整流电路输出电流值，Vs表示整流电路输出电压值。此时，Vs称之为振动能量收集器整流输出电压的最优值，影响因素包括Ip、f和Cp。而Ip又取决于振动幅度，f代表振动频率，Cp由压电材料特性决定，可以认为是一个常量。由此可以推出，振动能量收集器输出的交流电压（电流）信号存在一个最优值，且由振动幅度、频率和压电材料特性决定。所以，振动能量收集器的生产厂商一般会给出特定振动频率下，收集器输出功率与工作电压和振动幅度的关系曲线。以测试采用的MIDE公司生产的VOLTURE系列振动能量收集器V25W为例，振动频率为40Hz时，振动幅度分别为0.25g、0.375g、0.5g和1.0g的情况下，使输出功率最大化的等效开路电压分别为4V、7V、8V和15V。

2振动能量收集电源设计

收集到的电能转换为直流后，还需要经过稳压电路才能供负载使用。传统的方法中，整流电路和稳压电路采用整流二极管、存储电容、保护二极管和三端稳压器等分立器件组合而成，电路调试难度大，转换效率低下。凌力尔特公司最近生产出一款专用于振动能量收集的电源芯片LTC3588-2，内部集成了整流桥、稳压及控制电路，由它构成的电源电路非常简单，如图3所示。其中，PZ1和PZ2引脚连接振动能量收集器，D0和D1引脚用于选择输出电压值（3.45V、4.1V、4.5V、5.0V可选），此电路选择为5.0V输出，Pgood引脚作为稳压电源“准备好”的提示信号。

电路使用的元器件中，比较关键的是输入端存储电容Cs的选择。在振动能量收集电路中，存储电容最重要的特点是低泄漏电流，而等效串联电阻值并不重要，考虑泄漏电流、充电能力和电气参数稳定性等指标对电路的影响，TRJ系列钽电容是振动能量收集的最佳选择，所以Cs选择容量为22μF、耐压25V的TRJ钽电容。

3测试与结论

使用振动台作为振动源模拟环境振动，选用振动频率40Hz、振动幅度1.0g的MIDE公司的V25W振动能量收集器以悬梁臂的结构固定在振动台上，并在其末端粘贴约16g的重物，用于将收集器自身频率调节到40Hz，以匹配振动源频率。

振动台起振后，振动能量收集器输出的交流电压非常平滑，符合正弦信号的特征，其峰峰值大约13V，非常接近输出功率最大时的开路电压，信号周期25ms，频率与振动源频率一致。LTC3588-2将交流电压转换成直流电压后给输入端存储电容Cs充电，Cs两端电压Vs慢慢爬升，一旦越过上升沿门限电压（16V），芯片打开其内部稳压电路，将Cs上的电荷搬移到输出端存储电容C2上，输出电压VO瞬间爬升到5V，给负载供电。与此同时，“准备好”信号Pgood置为高电平，提示稳压电源可以使用。当Vs由于电荷的搬移下降到下降沿门限电压后，芯片关闭其内部稳压电路，停止搬运Cs上的电荷，使Cs两端的电压再次慢慢爬升。