各種穩壓器性能

各種穩壓器性能

一、自動穩壓器

   這種穩壓器結構簡單，價格低廉，但可靠性差。因為它是靠碳刷的移動（滑動或滾動）來穩壓的，如圖2所示。控制電路根據輸出設定的情況，來控制M點上下移動，以使輸出電壓符合負載的要求。這種電路的缺點就是可靠性低和動態響應速度慢，不隔離干擾。碳刷在不斷的移動中會慢慢變薄直至損壞，在濕度很大的情況下壽命縮短會更快。由于是機械運動，所以動態響應慢，這將會導致瞬間電壓的突升與突降，損壞后面的設備。

   比如當輸入電壓下降15％，即220V下降到187V時，為了保證輸出仍為220V，M就必須上滑至N點，這時的變化就是220：187=1.18，這時如果有一個大型的感性負載突然下載，造成市電電壓突然產生一個300V的浪涌，由于M點的機械惰性而來不及移動，在輸出端就會出現一個354V的高電壓，輕則使UPS電池放電，重則燒毀UPS輸入電路。反之，如果有一個大型的感性負載突然加載，也將會出現一個100V的凹陷，也會導致UPS的電池放電。

二、凈化電源交流穩壓器                                                 

這種交流穩壓器的出現主要是代替原來的電磁補償式614型穩壓器。這種穩壓器的原理是根據雙向可控硅導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行補償原理而進行穩壓的，原理如圖3所示。

這種電源的穩定度較高，可達到0.1％，效率也較高，可達97％，輸出電壓波形失真度較小，可達到0.2％。這種穩壓器的可靠性很高，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，惟一的一只半導體器件還是可靠性很高的雙向可控硅。但這種電路的缺點是調節范圍窄，一般只適應額定電網電壓的±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。

三、參數穩壓器

1、 參數穩壓器的工作原理

參數穩壓器是早期應用比較普遍的穩壓器，這是一種根據鐵磁諧振原理進行穩壓的電路。它的優點是整個電路沒有一個半導體元件，是由變壓器和電容構成的電路，所以可靠性比較高，由于參數穩壓器是工作在諧振狀態，所以隔離干擾的能力比較強。圖4示出了參數穩壓器的工作原理。由于該電路用得較多，出現的問題也很多，在這里做一較詳細地介紹。目的是了解它的優缺點，以達到更理性地使用。
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                

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，故它們串聯時的電壓是相減的關系，當達到諧振時，UC=UL,此時 XC+XL=O。于是就得出：

f=                         〈1〉

這就是LC串聯電路的諧振點,由上面的分析可以看出3個問題：

在輸入電壓達到一定值時，LC串聯電路中的阻抗達到*小值，或電流達到*大值，即變壓器進入飽和狀態，此時變壓器上的電壓基本不變了，輸出進入穩壓區。

在諧振點LC和市電頻率形成一個固定的關系，式〈1〉還可以用角頻率表示，即

&omega=                              〈2〉

在諧振點以后，如果輸入電壓繼續升高，那么升高的部分就全部加到了電容器上。

2、  參數穩壓器優點：

A、 參數穩壓器在諧振時由于是工作在飽和狀態，所以外來的干擾不會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、 參數穩壓器的缺點：

A、 由于是工作在飽和狀態，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，一旦市電頻率發生變化，就會造成停振，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，擊毀其附近的設備。國內某電信部門的多次UPS起火均由它造成。

C、由于是諧振在市電頻率，如果后面是整流負載，整流產生的諧波也會導致電路停振。根據有關科研機關的測試，這時參數穩壓器的容量要數倍于后面的負載（典型實驗是10倍）。上述電信部門的多次UPS起火就是因為參數穩壓器的容量過小：譬如一個是15KVA的參數穩壓器帶16KVA的UPS，一個是30KVA的參數穩壓器帶40KVA的UPS，在幾十套配套設備中幾乎無一幸免。

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

   參數穩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。所以這種電源要謹慎使用，尤其是在電信部門這樣要求較高的地方更要謹防隱患。

四、NPS型智能穩壓電源

這是一項新技術，是在總結了上述幾種穩壓器的優缺點和吸收了Delta變換技術的經驗后而研制出的**產品。這種電路既采用了當前成熟的PWM技術，又結合了 UPS的Delta變換技術。

  NPS型智能穩壓電源有效解決了上面幾種穩壓器所存在的問題：

1 、由于吸收了Delta變換技術的經驗，所以就具有了它的一些優點，比如輸入功率因數高達0.95以上，比參數穩壓器高得多。

2 、效率高。從電路的結構可以容易得看到，它是集中了自動穩壓器的優點。而且反映速度快，這又是自動穩壓器所無法比擬的。

3、 輸入輸出隔離性能好，這又是集中了參數穩壓器和凈化電源的優點。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備的問題。

4、可靠性高。由于是PWM電路與磁路的結合原理，結構輕巧，而不是像參數穩壓器那樣笨重。

5 、由于工作效率高，損耗小，使機內溫度不高，提高了機器的可靠性。

6 、可以智能監控。機器留有RS232串口，可以做遠程監控。

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