各種穩(wěn)壓器性能

一、自動(dòng)穩(wěn)壓器

   這種穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，但可靠性差。因?yàn)樗强刻妓⒌囊苿?dòng)（滑動(dòng)或滾動(dòng)）來穩(wěn)壓的，如圖2所示。控制電路根據(jù)輸出設(shè)定的情況，來控制M點(diǎn)上下移動(dòng)，以使輸出電壓符合負(fù)載的要求。這種電路的缺點(diǎn)就是可靠性低和動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢，不隔離干擾。碳刷在不斷的移動(dòng)中會(huì)慢慢變薄直至損壞，在濕度很大的情況下壽命縮短會(huì)更快。由于是機(jī)械運(yùn)動(dòng)，所以動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，這將會(huì)導(dǎo)致瞬間電壓的突升與突降，損壞后面的設(shè)備。

   比如當(dāng)輸入電壓下降15％，即220V下降到187V時(shí)，為了保證輸出仍為220V，M就必須上滑至N點(diǎn)，這時(shí)的變化就是220：187=1.18，這時(shí)如果有一個(gè)大型的感性負(fù)載突然下載，造成市電電壓突然產(chǎn)生一個(gè)300V的浪涌，由于M點(diǎn)的機(jī)械惰性而來不及移動(dòng)，在輸出端就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)354V的高電壓，輕則使UPS電池放電，重則燒毀UPS輸入電路。反之，如果有一個(gè)大型的感性負(fù)載突然加載，也將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)100V的凹陷，也會(huì)導(dǎo)致UPS的電池放電。

二、凈化電源交流穩(wěn)壓器                                                 

這種交流穩(wěn)壓器的出現(xiàn)主要是代替原來的電磁補(bǔ)償式614型穩(wěn)壓器。這種穩(wěn)壓器的原理是根據(jù)雙向可控硅導(dǎo)通角度的不同而形成不同的等效電感量，使輸出對輸入的變化進(jìn)行補(bǔ)償原理而進(jìn)行穩(wěn)壓的，原理如圖3所示。

這種電源的穩(wěn)定度較高，可達(dá)到0.1％，效率也較高，可達(dá)97％，輸出電壓波形失真度較小，可達(dá)到0.2％。這種穩(wěn)壓器的可靠性很高，有隔離干擾的能力。由圖中還可以看出，主電路中沒有功率管，都是電感和電容等無源器件，惟一的一只半導(dǎo)體器件還是可靠性很高的雙向可控硅。但這種電路的缺點(diǎn)是調(diào)節(jié)范圍窄，一般只適應(yīng)額定電網(wǎng)電壓的±10％，功率不容易做大，這顯然無法滿足電信部門的要求，所以一般不在考慮范圍之內(nèi)。

三、參數(shù)穩(wěn)壓器

1、 參數(shù)穩(wěn)壓器的工作原理

參數(shù)穩(wěn)壓器是早期應(yīng)用比較普遍的穩(wěn)壓器，這是一種根據(jù)鐵磁諧振原理進(jìn)行穩(wěn)壓的電路。它的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)電路沒有一個(gè)半導(dǎo)體元件，是由變壓器和電容構(gòu)成的電路，所以可靠性比較高，由于參數(shù)穩(wěn)壓器是工作在諧振狀態(tài)，所以隔離干擾的能力比較強(qiáng)。圖4示出了參數(shù)穩(wěn)壓器的工作原理。由于該電路用得較多，出現(xiàn)的問題也很多，在這里做一較詳細(xì)地介紹。目的是了解它的優(yōu)缺點(diǎn)，以達(dá)到更理性地使用。
電容的容抗是XC=1/(2fC)；電感的電抗是XL=2fL

式中：f-市電頻率，HZ             

C-電容量，F(xiàn)                

L-變壓器的電感量，H       

由電路可知，UC是電容上的電壓, UL是電感上的電壓, I是通過電阻、電容上的電流，感抗和容抗上的電壓相差位為180，故它們串聯(lián)時(shí)的電壓是相減的關(guān)系，當(dāng)達(dá)到諧振時(shí)，UC=UL,此時(shí) XC+XL=O。于是就得出：

f=                         〈1〉

這就是LC串聯(lián)電路的諧振點(diǎn),由上面的分析可以看出3個(gè)問題：

在輸入電壓達(dá)到一定值時(shí)，LC串聯(lián)電路中的阻抗達(dá)到*小值，或電流達(dá)到*大值，即變壓器進(jìn)入飽和狀態(tài)，此時(shí)變壓器上的電壓基本不變了，輸出進(jìn)入穩(wěn)壓區(qū)。

在諧振點(diǎn)LC和市電頻率形成一個(gè)固定的關(guān)系，式〈1〉還可以用角頻率表示，即

&omega=                              〈2〉

在諧振點(diǎn)以后，如果輸入電壓繼續(xù)升高，那么升高的部分就全部加到了電容器上。

2、  參數(shù)穩(wěn)壓器優(yōu)點(diǎn)：

A、 參數(shù)穩(wěn)壓器在諧振時(shí)由于是工作在飽和狀態(tài)，所以外來的干擾不會(huì)引起飽和電流的變化，于是就將干擾隔離了。

B、 由于輸入電壓升高的部分全部加到電容器上，所以允許輸入電壓轉(zhuǎn)換范圍較大。

C、由于電路中沒有電子元件，所以可靠性較高。

3、 參數(shù)穩(wěn)壓器的缺點(diǎn)：

A、 由于是工作在飽和狀態(tài)，所以自身功耗大，效率低。

B、 由于是諧振在市電頻率，所以對頻率的變化非常敏感，一旦市電頻率發(fā)生變化，就會(huì)造成停振，一旦停振，其儲存在電感中3倍以上的無功功率就會(huì)瞬間釋放，形成上千伏的高壓脈沖向外傳輸，擊毀其附近的設(shè)備。國內(nèi)某電信部門的多次UPS起火均由它造成。

C、由于是諧振在市電頻率，如果后面是整流負(fù)載，整流產(chǎn)生的諧波也會(huì)導(dǎo)致電路停振。根據(jù)有關(guān)科研機(jī)關(guān)的測試，這時(shí)參數(shù)穩(wěn)壓器的容量要數(shù)倍于后面的負(fù)載（典型實(shí)驗(yàn)是10倍）。上述電信部門的多次UPS起火就是因?yàn)閰?shù)穩(wěn)壓器的容量過小：譬如一個(gè)是15KVA的參數(shù)穩(wěn)壓器帶16KVA的UPS，一個(gè)是30KVA的參數(shù)穩(wěn)壓器帶40KVA的UPS，在幾十套配套設(shè)備中幾乎無一幸免。

D、 由于在電路工作是內(nèi)部儲存了大量的無功功率，所以輸入功率因數(shù)低，不能充分利用輸入的市電，占用了寶貴的電能資源。

   參數(shù)穩(wěn)壓器使用比較成功的地方大都是容量比較大的地方或條件比較好的地方。所以這種電源要謹(jǐn)慎使用，尤其是在電信部門這樣要求較高的地方更要謹(jǐn)防隱患。

四、NPS型智能穩(wěn)壓電源

這是一項(xiàng)新技術(shù)，是在總結(jié)了上述幾種穩(wěn)壓器的優(yōu)缺點(diǎn)和吸收了Delta變換技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)后而研制出的**產(chǎn)品。這種電路既采用了當(dāng)前成熟的PWM技術(shù)，又結(jié)合了 UPS的Delta變換技術(shù)。

  NPS型智能穩(wěn)壓電源有效解決了上面幾種穩(wěn)壓器所存在的問題：

1 、由于吸收了Delta變換技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)，所以就具有了它的一些優(yōu)點(diǎn)，比如輸入功率因數(shù)高達(dá)0.95以上，比參數(shù)穩(wěn)壓器高得多。

2 、效率高。從電路的結(jié)構(gòu)可以容易得看到，它是集中了自動(dòng)穩(wěn)壓器的優(yōu)點(diǎn)。而且反映速度快，這又是自動(dòng)穩(wěn)壓器所無法比擬的。

3、 輸入輸出隔離性能好，這又是集中了參數(shù)穩(wěn)壓器和凈化電源的優(yōu)點(diǎn)。由于在工作中沒有無功功率的存儲，所以不存在擊毀其他設(shè)備的問題。

4、可靠性高。由于是PWM電路與磁路的結(jié)合原理，結(jié)構(gòu)輕巧，而不是像參數(shù)穩(wěn)壓器那樣笨重。

5 、由于工作效率高，損耗小，使機(jī)內(nèi)溫度不高，提高了機(jī)器的可靠性。

6 、可以智能監(jiān)控。機(jī)器留有RS232串口，可以做遠(yuǎn)程監(jiān)控。

7 、容量可以做得很大，不像凈化電源和參數(shù)穩(wěn)壓器那樣*大只能做到幾十千伏安。