新型高性价比互补开关分调式交流稳压技术

摘要：介绍一种新型高性价比互补开关分调式交流稳压电源，并认为此项新技术具有很好的应用前景。

关键词：稳压电源互补开关式

A Noval High P/C Ratio Complemented TAP Switching AC Regulater

Abstract:This paper introduces a noval high P/C ratio complemented tap switching AC requlater,and the author predicted that the new technique would has very good applications in the future.

Keywords:Regulater, Complemented TAP switching

中图法分类号：TN86文献标识码：A文章编号：02192713(2000)12－621－05

1引言

从应用角度来看，交流稳压器在许多场合仍为不可缺少的设备。从技术上来说，较稳定的交流电压可以显著地提高用电设备的可靠性与经济性，即使UPS也不例外。现在电力配电趋向于集中监控分布供电的方式，因此功率容量在20kW～60kW的价廉物美的三相交流稳压器有较大市场。

提高交流稳压器使用性能，降低成本，是交流稳压器的使用价值所在。这些性能是：

（1）成本较低（即售价只有市售交流稳压器的一半以下)；

（2）稳压范围极宽，源电压的下限能低至额定电压的70％以下，上限能达到额定电压的115％以上；

（3）具有较强的对EMI/RFI的抑制功能；

（4）高可靠性、大功率。

具有与UPS这样鲜明差异的性能要求与使用目的的产品，必有它的市场存在价值。

能达到上述性能要求的交流稳压器是自耦变压器抽头开关分调型与伺服电机驱动接触调压变压器型两类。其中第一类又分为继电器型电磁开关式与电力电子开关型固态开关式两种。这种稳压技术也分为直接抽头分级变比调压式与连续无级补偿调压式。对上述各类稳压技术原理分析可知：继电器开关直接抽头分级变化比补偿调压式成本为低、结构亦较合理。

图1为其电原理图。该电路的突出优点是：价格最低、效率最高、体积最小、重量最轻；此外还具有输入范围宽、波形失真小、电路简单、可靠等优点。缺点是：输出稳压精度差、调压时会发生电压阶跃跳变而产生电磁干扰；此外继电器触点在接通或分断变压器抽头线圈时，不可避免地会发生触点抖动、回跳，从而产生电弧、瞬间断电等电磁干扰和不安全因素；更重要的是继电器的触点容量是以电阻性负载定义的，用于铁磁变压器、电感性负载时要降额使用，一般小于额定值的1/3。因此，这种稳压技术只能用在普通要求不高的小功率交流稳压器上。市面上的“宽限型交流稳压器”就与之类似。小功率UPS也常用此技术做输入电压调整器。

图1抽头分级变比调压式电路图

采用固态开关固然可以解决上述缺陷，但也带来成本显著提高、散热器体积增大、电路复杂、可靠性不会太高等难以解决的弊病。

除了上述两种不同类型的控制开关外，还有第三种控制开关。就是在电磁开关基础上，利用电力电子开关器件作为无触点开关与电磁开关的触点并联，电子开关的控制电路与电磁开关的励磁线圈并联，由电子开关解决开关的动态过程，电磁开关则承担稳态开关过程，构成二者优势互补的混和型互补式开关。显然，从系统分析来看，对于应用面更广的电磁开关来说，这种以优势互补而非折衷，也非取代的技术补偿方法可能是一种较佳的很有意义的解决电磁开关缺陷的方案。为此，国内早在70年代末就开展了这方面的研发工作，对这种混合型互补式开关进行的实验，证明了可取得成本低、省材料、无弧通断、提高电气寿命等良好效果。然而，实际情况不容乐观。混合型开关，一方面拥有固态开关与电磁开关的优点，另一方面也继承了两者的固有属性。以成本为例，它不得不包含两者的主要成本，这样要使之在价格上与电磁开关竞争很困难。近年来，国内外有关此类混合型开关的技术报道、文献及专利公告为数不少，但是能实用转化为商品的则几乎没有。我们认为其中最主要的原因是由于电磁开关触点的吸动和释放动态过程是在电磁力与机械弹力、吸力与斥力共同作用下进行的，是一个在时间上不可控的状态函数。因此要满足混合型开关中两类不同开关在时序控制上的自适应互补工作要求，就得外加一些时序控制手段，如加接辅助开关或继电器，或要占用接触器上的辅助开关，或要附加工频电流互感器或光电耦合器对状态采样等；或者附加一些不合理的要求，诸如对电磁开关结构更改、接线方式更改等；此外在工频下附加的电子开关电路有较大体积等缺陷，造成不好用、成本偏高或产生新的可靠性问题，因而很多混合型开关技术或多或少在体积重量、成本费用、使用要求、可靠性等方面存在严重缺陷。这是一类有代表性的现实问题，即有优势的技术方案如何实现商品化问