技术中心
 
 

交流参数稳压电源及其对谐波的抑制

   日期:2005-10-31     来源:中国测控网     作者:管理员    

一、概况

  随着电力电子广泛应用,一方面带来巨大的经济效益,另方面也带来供电质量下降,影响到许多对电能质量非常敏感用电设备,专家们一致认为,微电子仪器设备和计算机系统的故障原因,绝大数都由于供电质量问题引起的,例如:冲击、功率因数低、电压骤降、谐波畸变、断电、闪变以及干扰信号电压等等,解决这些电能质量问题方法很多,投入成本差别甚大,而交流参数稳压电源又称稳压变压器(CVT),是解决电源干扰比较有效方法之一,并越来越受到关注,目前已广泛应用于通信基站、航天、核工业、铁路、医院、银行、财务证券、公安、部队等工矿企事业单位的大、中、小型计算机、计算机网络数控系统、程控系统、分析测量仪器、计量检验、复印机、医疗仪器设备等等各种设备配套使用,取得很好效果。

二、交流参数稳压电源的基本原理及特点

1、交流参数稳压电源又称恒压变压器(Constant Voltage Transfomes)简称为CVT。

  它的基本原理是应用铁磁谐振原理制成的功率转换器,原理图如1所示,W1为原绕组,W2为制边绕组,L1、L2分别为它们的电感量,Wk为补偿绕组,C为谐振电容,二为同样铁芯材料磁分路,Ui和Uo分别为输入和输出电压,由于补偿电压Uk很小,所以Uo主要是L2的端电压。Ui上升到一定值,W2部分的铁芯进入饱和工作区,由于L2谐振回路内部电流较大,而W2匝数又多,这时原边W1部分却还没有饱和而W2饱和后的磁力线通过磁分路自己构成磁回路的一部分,当Ui再上升,它的磁场不影响W2已饱和的铁芯状态,这样达到稳压的目的。


2、恒压变压器和普通变压器的主要区别:

① 功能上,虽它是一个铁芯原边、副边两绕组分开,但它不遵循输入和输出电压与原边、副边绕组匝数比例关系,而输出电压不随输入电压变化而保持恒定。

② 恒压变压器磁分路铁芯各段有饱和区和不饱和区。

③ 具有升压谐振的并联电容和补偿绕组。

3、技术参数的主要特点

①结构简单,无控制部件,仅由二个单体元件构成。

②简单的结构,可靠性高,平均无故障工作时间是各种交流稳压电源中最高的。

③电压稳定度高,稳压范围宽,从源电压效应看出,当输入电压变化±20%时,输出电压变化±1.5%,当输入电压变化±30%,输出电压变化±3.5%,若适当选择额定输出负载与实际负荷量比例,可以将稳压范围扩展到最佳状态,所以它特别适用于电网电压波动大的地区。

4、抗干扰性能:CVT是稳压、隔离、变压三位一体的变压器,输入和输出完全隔离,对电网的脉冲干扰信号具有良好的双向抑制和衰减作用,同时对电网的浪涌冲击,瞬时骤变,瞬间闪变,静电落雷等干扰都有良好的抗干扰能力。

5、反应时间快,在40ms以内。

6、过载自动保护

  当输出功率超过额定值时,输出电压自动下降,保证用电设备安全,即使输出负载短路,也不致损坏,负载短路解除后会自动恢复输出电压;带负载开机或电网断后再复电,输出不会产生过电压,如有两倍电网电压(440V)短时冲击,输出也不会产生过电压冲击,从而确保用户设备的安全运行。

7、波形失真小。由其结构的特点,使其输出波形极佳,总谐波失真切〈5%,特别失真度不受输入失真的影响,即使输入电压方波,输出电压也为正弦波形或者说有“净化”作用。

三、抑制电网电压谐波的作用,对2KVA、3KVA、5KVA单相CVT进行抑制电压谐波的测量,结果在(1)(2)中。

(1)2KVA、3KVA、5KVA输入、输出谐波畸变率

内容

项目
2KVA
3KVA
5KVA

输入
输出
输入
输出
输入
输出

THDv%
27.3
2.1
36.6
4.1
36.3
5.0

V3%
25.7
1.2
35.6
1.5
35.8
3.5

V5%
7.9
0.8
3.3
1.1
2.5
1.6

V7%
3.5
0.3
2.9
1.9
2.6
1.7

V9%
1.5
1.5
1.5
2.5
1.7
1.8

(2)经CVT后电压谐波总畸变率下降率

2KVA
3KVA
5KVA

总畸变下降
92%
88.9%
86.2%

3次下降率
95.3%
95.7%
90.2 %

5次下降率
89.8%
66.6%
36.0%

7次下降率
91.4%
34.5%
34.6%

9次下降率
/
/
/

  从上表得知:(1)CVT对3~7次谐波有明显的抑制作用,而随着容量增加而抑制效果逐渐减少,对大于7次以上谐波几乎没有抑制作用,并有放大的趋势。

(2)2KVA、3KVA、5KVA的CVT对三次谐波抑制特别明显,下降率都达到90%以上,这就给CVT的应用提供广宽的前景,特别在银行、财税、金融、铁路、医院、办公大楼等,这些场合中大量使用家用电器、节能灯、计算机等用电设备都会产生大量三次谐波电流,使中线电流大大超标,不但用电设备不正常而给供电安全带来隐患,可以使用CVT,将会大大降低三次谐波,从而降低了中线电流,不但使用电设备正常运行,而对安全供电有积极的意义。

四、交流参数稳压电源的应用

  一切需要“稳压”又要“洁清净化”的用电设备,均能使用交流参数稳压电源(CVT),应用领域已在概况,提到这仅举一些实用例子,浙江某单位供电线路有中频炉负载,使该单位复印机工作不正常;某校50多台电脑房三次谐波引起中线电流达到46A,电源不正常无法开机;江苏省某医院彩色B超电源受到干扰,图像不清晰产生伪影;江苏某公司进口法国一条生产线,控制板受电源干扰经常烧坏,还有自发电进口印制机工作不正常,以上等等设备配上参数稳压电源后就能正常工作。

  国家授时中心陕西蓝田天文台、西昌发射中心有关设备都配上CVT电源,另外国家从日本进口的机器人控制板经常损坏,维修费用高,配上CVT电源后就没有发现控制板的损坏现象。除此,国防上进口设备,中国的电网不适合这类设备的电源要求,配上CVT电源后就能正常工作,从上可以看出,CVT是一种抗干扰强,稳定可靠的“绿色电源”。

 
  
  
  
  
 
更多>同类技术
 
全年征稿 / 资讯合作
 
推荐图文
推荐技术
可能喜欢