專利名稱：高可靠寬限凈化交流穩(wěn)壓電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工頻交流穩(wěn)壓電源中最重要的特征為高可靠性，寬范圍調(diào)節(jié)性，抗干擾性。是為計(jì)算機(jī)，通信，鐵路，航空，航天，核工程，軍事設(shè)施等提供一種高可靠性能的交流穩(wěn)壓電源。
與現(xiàn)有國內(nèi)，國外技術(shù)相比，已檢索到《電壓與電流的穩(wěn)定裝置》(蘇聯(lián)B.B.培特勞夫，B.A.彼昂得高夫斯基，人民郵電出版社1959.4)。《常用交流穩(wěn)壓電源的原理與維修》(張浩清，顧紀(jì)章，1986.4國防工業(yè)出版社)。《穩(wěn)壓變壓器》(張廣明，張汝海，1983.5人民郵電出版社)?！冬F(xiàn)代電源交流穩(wěn)壓電源專輯》(北京現(xiàn)代電源技術(shù)研究所1987.8)?！兜谄邔?，第八屆全國電源技術(shù)年會論文集》(中國電源學(xué)會，1986長沙，1988溫州)。等書刊，雜志，論文集，以及國內(nèi)市場上的種類繁多的交流穩(wěn)壓電源中沒有出現(xiàn)一種同時具有高可靠，寬范圍，抗干擾特性的電子式交流穩(wěn)壓電源。其中可靠性最高的是“磁飽和式交流穩(wěn)壓器”或它的同類“穩(wěn)壓變壓器”。
因磁飽和式交流穩(wěn)壓器是利用了鐵磁物質(zhì)的本征非線性做成的線圈與電容構(gòu)成參數(shù)開環(huán)穩(wěn)壓。它沒有任何電真空或半導(dǎo)體器件，因此堅(jiān)固耐用。但由于它是利用開環(huán)參數(shù)穩(wěn)壓，它的穩(wěn)壓精度差，源效應(yīng)和負(fù)載效應(yīng)都較差，穩(wěn)壓值對電網(wǎng)頻率的變化靈敏度大。體積大，重量重，波形失真大，能耗大，溫升高，噪聲大。但對可靠性有高要求的用戶例如鐵路信號系統(tǒng)供電仍然只有選用磁飽和式交流穩(wěn)壓器來保證可靠供電。
以614為代表的電子交流穩(wěn)壓器首先利用了閉環(huán)反饋控制原理來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓，它的穩(wěn)壓精度比磁飽和式穩(wěn)壓精度高得多。但由于614型使用了電熱真空器件檢測放大信號，電子管的低壽命限制了614機(jī)型的可靠性。磁放大器的大電磁慣性也限制了它的應(yīng)變時間。614機(jī)型的主回路是以串聯(lián)補(bǔ)是實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的，它的下限為180伏，上限為240伏。國內(nèi)中小城市在用電高峰電壓往往低于160伏，有些地方低到100伏左右，而用電低峰時電壓常高于260伏以上，對于這樣大的電網(wǎng)波動614是無能為力的。再加上614機(jī)型無抗干擾能力，滿足不了現(xiàn)代電子設(shè)備對電源的要求。
以正弦能量分配器做成的交流凈化電源，使用雙向可控硅替代了笨重的磁放大，檢測放大都半導(dǎo)體集成電路做成，減小了體積重量，改進(jìn)了響應(yīng)速度。但由于它的主回路仍然是串聯(lián)補(bǔ)償原理穩(wěn)壓，它的穩(wěn)壓范圍與614相同。為了校正雙向可控硅所造成的失真，正弦能理分配器是靠它的低通濾波特性來實(shí)現(xiàn)的。低通網(wǎng)絡(luò)的極點(diǎn)非常接近源極點(diǎn)，致使凈化電源的動態(tài)響應(yīng)不良。表現(xiàn)為用凈化電源帶微型機(jī)一類開關(guān)電源變換器負(fù)載時，由于整流性負(fù)載周期沖激分量的作用，反干擾凈化電源，激發(fā)出系統(tǒng)的次諧波現(xiàn)象，至使顯示器出現(xiàn)明顯的低頻晃動。非常易使操作人員產(chǎn)生“視覺疲勞”效應(yīng)。
交流穩(wěn)壓器還有多種機(jī)型數(shù)控補(bǔ)償型，線性波形跟蹤補(bǔ)償型，脈寬調(diào)制補(bǔ)償型，機(jī)電伺服型等多種類型。但都因不能同時滿足可靠性，快速響應(yīng)性，寬范圍穩(wěn)壓性，抗干擾性，帶負(fù)載種類等特性的要求。
本實(shí)用新型的任務(wù)就是要設(shè)計(jì)出一種同時具有高可靠性，快速響應(yīng)，寬范圍穩(wěn)壓，高效率，高抗干擾，高精度，低失真，低溫漂，能帶任何種類負(fù)載包括能量回饋電網(wǎng)性倒灌負(fù)載，不怕輸出長期短路的一種新型工頻交流穩(wěn)壓電源。
本實(shí)用新型主要通地以下措施來實(shí)現(xiàn)。
1、改變常規(guī)的串聯(lián)補(bǔ)償穩(wěn)壓為諧振變換并聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓。
2、用冗余備份技術(shù)來實(shí)現(xiàn)交流穩(wěn)壓器的高可靠性。
措施1的實(shí)施例如附圖
一所示。
圖中L01，L02，C01，C02組成共模濾波網(wǎng)絡(luò)，用以濾出電網(wǎng)的高頻共模干擾。
電感L1與電容C1組成諧振變換器，由電路的等效變換原理實(shí)現(xiàn)把輸入電壓源E變換成一個電流源。電感L2與雙向可控硅T串聯(lián)，用移動雙向可控硅控制極的觸發(fā)脈沖來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)通過L2的感性無功電流，達(dá)到對輸出電壓穩(wěn)壓。
由于通過L2的電流不連續(xù)，含有諧波分量，L3，C3組成三次諧波濾波器，L5，C5組成五次諧波濾波器，高于五次的諧波分量很小，是通過C1濾波的。
當(dāng)輸出端D，E短路時，輸入電壓E全部加在L1兩端，由于L1的感抗作用，限了短路電流，因此輸出端允許長期短路而不損壞穩(wěn)壓器。L1，與C1的低通特生能濾除電網(wǎng)的差模尖峰干擾。
ZKB為總控板，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖二所示。
主回路與總控板的整體工作如下述當(dāng)輸入電壓降低或負(fù)載增大時，輸出電壓E。必然下降。通過輸出取樣器的信號出現(xiàn)低于標(biāo)稱值，比較器通過與基準(zhǔn)電壓的比較，發(fā)出誤差信號ε送到比倒積分器放大后送到電控移相器，電控移相器與同步信號實(shí)現(xiàn)觸發(fā)脈沖的移相，此時觸發(fā)脈沖朝著減小雙向可控硅導(dǎo)通角方向移動，流經(jīng)L2的感性無功電流減小，使輸出電壓上升。直到輸出電壓恢復(fù)成220伏時，從比較器送出的誤差信號為零，比例積分器停止積分，移相器輸出一個固定的相移脈沖保持輸出為220伏。
反之當(dāng)輸入電壓升或負(fù)載減小時，輸出電壓上升，通過ZKB作用，把觸發(fā)脈沖朝著增大導(dǎo)通角方向相移動造成流過L2的感性無功電流增大，輸出電壓下降直致恢復(fù)到220伏。這樣利用輸出電壓的誤差來達(dá)到消除輸出電壓的誤差，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制穩(wěn)壓。為了加快輸入電壓變化的響應(yīng)速度，ZKB中有一輸入取樣器，來實(shí)現(xiàn)前饋控制。開環(huán)前饋與閉環(huán)反饋構(gòu)成一個完善的復(fù)合控制系統(tǒng)，其原理見圖三所示。
措施2的實(shí)施例如附圖四所示。
其中主回路與上述相同，只是用兩支或多支雙向可控硅T1，T2并聯(lián)，用兩塊或多塊控制板ZKB1，ZKB2并聯(lián)工作。ZKB1電壓整定為220伏，ZKB2電壓整定為222伏。平時只有ZKB1和T1工作，輸出電壓為220伏。而ZKB2發(fā)出的觸發(fā)脈沖相移到180°電度角，等于T2不導(dǎo)通。這樣ZKB2處于實(shí)現(xiàn)熱備份狀態(tài)，T2處于旁等休息狀態(tài)。
假若從某一時刻起T1損壞了，或者ZKB1故障不發(fā)觸發(fā)脈沖了，此時由于ZKB2的實(shí)時熱備份它立即替代了ZKB1的作用，并且發(fā)出觸發(fā)脈沖到T2，T2進(jìn)入工作狀態(tài)，此時輸出電壓為222伏。流過T2的電流經(jīng)互感器B使發(fā)光二極管D發(fā)光，指示出“T1或ZKB1故障，現(xiàn)已是備份投入工作”。
這樣就在原理上實(shí)現(xiàn)了用備份冗余來提高交流穩(wěn)壓電源可靠性的目的。
由可靠性理論知，只要以增加硬件冗余為代價總能實(shí)現(xiàn)任意要求地高可靠性。
實(shí)際上三備份已能達(dá)到很高的可靠性要求。由于線圖L2的溫升遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于磁飽和或線圈溫升，線圈本身的壽命比磁飽和式的線圈壽命長得多。電子器件的可靠性用冗余備份解決，因此它的平均無故障時間可以達(dá)到和超過磁飽和或交流穩(wěn)壓器。
本實(shí)用新型的最大特征是同時具有高可靠性，快速性，寬范圍穩(wěn)壓性，抗干擾性。
權(quán)利要求
1.一種高可靠寬限凈化交流移壓電源，其特征在于一個主回路，兩套或多套控制器并聯(lián)實(shí)時熱備份狀態(tài)運(yùn)行。
2.按權(quán)利要求1的高可靠寬限凈化交流穩(wěn)壓電源，其特征在于兩支或多支雙向可控硅并聯(lián)，其中一支處于工作狀態(tài)，另一支或多支處于旁待休息狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的高可靠寬限凈化交流穩(wěn)壓電源，其特征在于主回路是諧振變換并聯(lián)調(diào)節(jié)方式穩(wěn)壓。
全文摘要
一種工頻交流穩(wěn)壓器，涉及工頻交流穩(wěn)壓器的可靠性，寬范圍調(diào)節(jié)性，抗干擾性。本發(fā)明的特征在于改常規(guī)的串聯(lián)補(bǔ)償穩(wěn)壓為諧振變換并聯(lián)調(diào)節(jié)穩(wěn)壓，實(shí)現(xiàn)了輸入電壓從40伏至330伏都能穩(wěn)定在220伏的寬范圍穩(wěn)壓特性。并能濾除電網(wǎng)中的高能尖峰干擾，能帶任何種類負(fù)載包括能量回饋電網(wǎng)的倒灌負(fù)載，允許輸出端長期短路而不損壞穩(wěn)壓器。本發(fā)明用硬件冗余備份控制制技術(shù)來提高交流穩(wěn)壓電源的可靠性目的。
文檔編號G05F1/44GK1056758SQ9110330
公開日1991年12月4日 申請日期1991年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月24日
發(fā)明者黃遠(yuǎn)義 申請人:黃遠(yuǎn)義