电源工程师设计全攻略（四）：交流稳压电源设计

　　稳压电源包括直流稳压电源和交流稳压电源两种，交流稳压电源是能够为负载提供稳定交流电源的电子装置，也称交流稳压器。交流稳压电源目前已广泛应用于工业自动化，成套设备、数控机床、轻纺、医疗、宾馆、广播电视、通讯设备等各种需要电压稳定的场合。以上使用场合如配接计算机远程通讯接口，还可实现远端对电源稳压器的遥控、遥信和遥测。

　　1.无触点交流稳压器

　　① 铁磁谐振式交流稳压器：利用饱和扼流圈与相应的电容器组合后具有恒压伏安特性而制成的交流稳压装置。磁饱和式是这种稳压器的早期典型结构。它结构简单，制 造方便，输入电压允许变化范围宽，工作可靠，过载能力较强。但波形失真较大，稳定度不高。近年发展起来的稳压变压器，也是借助电磁元件的非线性实现稳压功 能的电源装置。它与磁饱和式稳压器的区别在于磁路结构形式的不同，而基本工作原理则相同。它在一个铁心上同时实现稳压和变压双重功能，所以优于普通电源变 压器和磁饱和稳压器。

　　②磁放大器式交流稳压器：将磁放大器和自耦变压器串联起来，利用电子线路改变磁放大器的阻抗以稳定输出电压的装置。其电路形式可以是线性放大，也可以是脉宽调制等。这类稳压器带有反馈控制的闭环系统，所以稳定度高，输出波形好。但因采用惯性较大的磁放大器，故恢复时间较长。又因采用自耦方式，所以抗干扰能力较差。

　　③感应式交流稳压器：靠改变变压器次级电压相对于初级电压的相位差，使输出交流电压获得稳定的装置。它在结构上类似 绕式异步电动机，而原理上又类似感应调压器。它的稳压范围宽，输出电压波形好，功率可做到数百千瓦。但由于转子经常处于堵转状态，故功耗较大，效率低。另 因铜、铁用料多，故较少生产。

　　④晶闸管交流稳压器：用晶闸管作功率调整元件的交流稳压器。它具有稳定度高、反应快、无噪声等优点。但因对市电波形有损害，对通信设备和电子设备造成干扰。

　　2.有触点交流稳压器

　　滑动式交流稳压器：用改变变压器滑动接点位置，使输出电压获得稳定的装置，即是用伺服电机驱动的自动调压式交流稳压器。这类稳压器效率高，输出电压波形好，对负载性质无特殊要求。但稳定度较低，恢复时间较长。

　　随着电源技术的发展，80年代又出现了下列3种新型交流稳压电源。①补偿式交流稳压器：又称部分调整式稳压器。利用补偿变压器的附加电压串接在电源与负载之间，随着输入电压的高低，用断续式的交流开关（接触器或晶闸管）或用连续式的伺服电动机来改变附加电压的大小或极 性，把输入电压高出部分（或不足部分）减去（或加上），从而达到稳压目的。补偿变压器容量仅为输出功率的1/7左右，具有结构简单、造价低廉的优点，但稳 定度不高。②数控式交流稳压器和步进式稳压器：由逻辑元件或微处理机构成控制电路，按输入电压高低转换变压器初级匝数，使输出电压获得稳定。③静化式交流稳压器：由于具有良好的隔离作用，能消除来自电网的尖峰干扰而得到应用。电保镖稳压器

　　3. 交流稳压电源应用

　　3.1全自动无触点交流稳压器电路

　　在市电电压为150V~300V范围内变化时本电路均可以准确、快捷地调整输出电压。

　　电路如图所示。市电经过L1进入VD1~VD4全桥整流以后加在晶闸管VT上，VT的导通角受到BT33的控制。BT33、C、R1、R2、R3和KP组成一个张弛振荡器，改变KP可以改变振荡周期。

　　当市电电压升高时，加在BT33上的电压相应升高，振荡加快，VT导通角减小，VT上的电压升高，使L1上的电压不变；反之VT上的电压降时L1上的电压 仍然不变；于是经过L2耦合后的电压也就保持恒定。由于采用了全桥整流，L1、L2上的电压都是正弦波。

　　VD1~VD4和VT上的电流要根据变压器的容量选取且要有较大余量，耐压均应在600V以上。R1、R2选用3W电阻，KP最好选用2W以上的可调电阻。

　　3.2无触点斩波式交流稳压器

采用增强型脉宽调制EPWM控制策略的无触点斩波式交流稳压器的简化原理电路如图所示，它主要由主电路和控制电路两部分组成的。主电路由桥式斩波器T1到T4及其输出串联补偿变压器Tr、直流整流电路D1到D4和交流输出滤波器Lf、Cf组成。桥式斩波器通过其输出串联补偿变压器Tr的次级串联在市电电源与负载之间，以便对市电电压的波 动进行正负补偿。桥式斩波器输出电压中的谐波，由输出滤波器Lf、Cf来滤除。桥式斩波器所需的直流整流电源，由取自稳压电源输出端的市电电源，通过二极管整流电路D1到D4来供给。这里应指出的是，EPWM桥式斩波器电路T1到T4并不是工作在通常的逆变状态，而是工