高效節(jié)能型補償式電力穩(wěn)壓器

　　大功率補償式電力穩(wěn)壓系統(tǒng)是電信、電力,、交通,、化工、金融,、醫(yī)療等行業(yè)的主要穩(wěn)壓電源設(shè)備,，目前國內(nèi)外許多廠商都有系列產(chǎn)品。

　　我國自上世紀(jì)80年代第1臺大功率補償式穩(wěn)壓器 變壓器SG-7K 帶鐵殼 問世以來,，通過20年的發(fā)展創(chuàng)新,，對補償系列產(chǎn)品已經(jīng)形成了相當(dāng)規(guī)模的生產(chǎn)能力，并使產(chǎn)品結(jié)構(gòu),、質(zhì)量等方面得到了迅速的發(fā)展,，已成為當(dāng)今大功率穩(wěn)壓源的主流產(chǎn)品之一。然而,，中國的電源市場廣闊,、發(fā)展不平衡，特別是加入WTO以后勢必將面臨嚴(yán)峻考驗,，為此上海潘登公司及時分析了市場對新一代電源的需求,，憑借自己強大的實力，刻苦攻關(guān)，堅持高起點技術(shù)創(chuàng)新,，研制成功了新一代SBW5型大功率補償式電力穩(wěn)壓器（以下稱5型穩(wěn)壓器）,，本文就5型穩(wěn)壓器極為重要的幾個突出優(yōu)點及研制電源系統(tǒng)的組成進行簡要的闡述。

　　1 市場對補償式電力穩(wěn)壓器新的主要要求

　　1）高可靠性,，安全第一,，要求平均無故障時間≥50000h。

　　2）具有較寬的穩(wěn)壓范圍,，負(fù)載調(diào)整率及較快的動態(tài)響應(yīng),。

　　3）功率大于20kVA的穩(wěn)壓器應(yīng)采用分相補償調(diào)節(jié)。

　　4）對電網(wǎng)的諧波污染和高頻電磁干擾應(yīng)盡可能地減小,。

　　5）具有防雷 球型避雷針QPZ ,，防浪涌和其它防患措施。

　　6）免維護,，有遙控接口,，可實現(xiàn)無人值守。

　　2 5型穩(wěn)壓器的構(gòu)成與工作原理

　　5型系列穩(wěn)壓器是潘登公司在原有穩(wěn)壓器技術(shù)基礎(chǔ)上進行更新改造的產(chǎn)品,，主要面向電信,、電力、移動基站等行業(yè),。歸納起來它有以下3個顯著特點：

　　1）針對中國電網(wǎng)的特點,，全部采用分相補償調(diào)節(jié)設(shè)計，補償量30％,。

　　2）采用微電子元器件,，磁路控制及計算機技術(shù)于一體的高新技術(shù)，改造了傳統(tǒng)的碳刷,、觸點,、機械傳動調(diào)壓補償方式。

　　3）具有防雷等安全措施及遙控遙測功能,，實現(xiàn)無人值守與智能化管理。

　　原理框圖如圖1所示,。

　　圖1 原理框圖

　　從圖1不難看出5型穩(wěn)壓器與傳統(tǒng)補償式穩(wěn)壓器的主要區(qū)別在于“補償”方法上,。補償式穩(wěn)壓技術(shù)的關(guān)鍵就是補償電壓的調(diào)節(jié)方式，它直接關(guān)系到穩(wěn)壓器的安全可靠性,、動態(tài)響應(yīng),、穩(wěn)壓精度、穩(wěn)壓范圍,、波形失真等性能指標(biāo),。眾所周知，常規(guī)機械補償式穩(wěn)壓器是利用伺服電機 高速無刷伺服電機 和機械傳動系統(tǒng)與園盤式或柱式調(diào)壓器 DB系列電源變壓器引線式DB-2000W 組成的交流穩(wěn)壓裝置，因為是機械傳動,，所以對電源動態(tài)響應(yīng)速度慢,，而且對裝置平衡和碳刷架壓力有嚴(yán)格要求，因此使用時間一長,，結(jié)構(gòu)變形松動,，容易發(fā)生調(diào)壓器短路而造成不良后果，同時碳刷的磨損會產(chǎn)生火花而引起干擾,，污染電網(wǎng)與影響其它設(shè)備（特別是帶有微電腦的設(shè)備）的正常工作,。而新一代5型穩(wěn)壓器調(diào)壓系統(tǒng)是“多路補償變壓器組合群體”，通過“多路全橋功率電路”來控制多個無觸點開關(guān) 緊急停止開關(guān)HW 的通斷取得正負(fù)補償電壓,，屬高新技術(shù)的電子開關(guān)調(diào)壓系統(tǒng)裝置,，整個調(diào)壓系統(tǒng)無碳刷、無觸點,、無機械運動,，這樣大大提高了穩(wěn)壓器運行過程中的可靠性，而且響應(yīng)速度,、精度,、穩(wěn)壓范圍都得到了改善與提高，達到免維護的目的,。

　　從圖1可以看到由多臺補償變壓器組成主控單元,，用固態(tài)繼電器 繼電器座-TP-28X 群組成無觸點單元，控制電路由采樣系統(tǒng),、主控板及各種顯示,、保護電路組成。當(dāng)輸入電壓波動或負(fù)載電流發(fā)生變化時,，通過采樣系統(tǒng)獲取反饋電壓,，經(jīng)過主控板進行判斷與處理輸出控制指令，在電壓過零同步脈沖的作用下使相應(yīng)的晶閘管 KS系列平板型雙向晶閘管元件 模塊接通或關(guān)閉,，使對應(yīng)補償變壓器投入工作,，改變了補償電壓Δu值從而快速達到了穩(wěn)定輸出電壓的目的。

　　圖2是一相主控補償單元電路的原理圖,。圖中T1,、T2、T3是三個獨立的補償變壓器,，根據(jù)穩(wěn)壓精度及輸入電壓的范圍要求來選擇變壓器的臺數(shù)（一般為3～4臺,，這里選擇3臺），次級繞組的補償電壓可設(shè)置為7V,、14V,、28V（或5V,、10V、20V）等,，當(dāng)順極性（或反極性）全部投入時可以獲得最大正負(fù)補償電壓為49V,，當(dāng)最小補償電壓取7V時，穩(wěn)壓精度為3％,。

　　圖2 主控補償單元

　　S1～S12是固態(tài)繼電器 單相交流固態(tài)繼電器ZYG-D4840 ,，其中S1～S4與T1、S5～S8與T2,、S9～S12與T3分別組成三個功率全橋電路,。其工作過程如下：若由于輸入電壓Ui升高等原因造成輸出電壓Uo高于額定值，要求T1,、T2,、T3中1個（2個或3個）工作，產(chǎn)生反極性電壓抵消Ui升高的那部分電壓,，如經(jīng)主控板判斷需要T1投入時,，可觸發(fā)S1、S4道通,。當(dāng)Uo低于額定值時,，需要T1產(chǎn)生順極性電壓補足Ui所缺的那部分電壓，可觸發(fā)S2,、S3道通,。以此類推，如果Ui升高或降低較多時,，可使T1,、T2、T3同時投入工作,，產(chǎn)生較高的反極性或順極性補償電壓,，使輸出電壓始終穩(wěn)定在穩(wěn)壓精度以內(nèi)。

　　由于5型穩(wěn)壓器補償電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)中的開關(guān)器件都是電力電子器件,，遠比傳統(tǒng)式電磁感應(yīng)繼電器的動態(tài)響應(yīng)快得多,，而且開關(guān)器件都為觸發(fā)電路及電力電子器件組成的電路模塊，因此具有較強的抗干擾能力,，這對于電信,、移動基站的精密電子儀器、計算機或數(shù)字微電子設(shè)備是理想的交流穩(wěn)壓儀器,。

　　作為供電電源的穩(wěn)壓器對可靠性的要求比任何用電設(shè)備、電器都要高,，本設(shè)備由于無碳刷,、無觸點,、無機械傳動，從而減少了故障點,，提高了設(shè)備的平均無故障時間,。

　　3 穩(wěn)壓器的選擇使用

　　1）該系列產(chǎn)品補償調(diào)節(jié)有統(tǒng)調(diào)與分調(diào)兩種形式。若需要集中穩(wěn)壓而且功率較大的,，推薦選用分調(diào)式的,，因為分調(diào)式穩(wěn)壓器是A、B,、C相分相采樣,，分相調(diào)節(jié)，這樣能保證各相電壓的穩(wěn)壓精度,；而統(tǒng)調(diào)式因為僅取一相采樣而集中統(tǒng)調(diào),，因此無論如何也保證不了其他二相的穩(wěn)壓精度。

　　2）不僅要求穩(wěn)壓器對當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的適應(yīng)性,，如：穩(wěn)壓范圍,、抗干擾能力以及對非線性負(fù)載的適應(yīng)能力等，而且還要求穩(wěn)壓器自身沒有波形畸變,，不產(chǎn)生高頻干擾和對電網(wǎng)形成污染,。尤其對供電質(zhì)量較差的單位，至少要有30％的穩(wěn)壓范圍才能適用,，并要求穩(wěn)壓器在最低輸入電壓情況下還能保持額定最大輸出功率,。

　　3）穩(wěn)壓器不能離負(fù)載太遠，越近越好,，并建議一臺設(shè)備配一臺穩(wěn)壓器,，注意不要在配電室里面搞大容量的集中穩(wěn)壓，這樣非但起不到穩(wěn)壓作用,，而且可能帶來更多的麻煩,。

　　4）大功率穩(wěn)壓器的可靠性是第一位的，因此除了必要的過壓,、欠壓保護外,，有些功能如自動上電、缺相保護等可以不必考慮,，因為多一個功能便多一個故障點,，當(dāng)然防雷裝置是必不可少的。無人值守時應(yīng)有遙控遙測功能,。另外,，不必過分追求穩(wěn)壓器的精度，因為越是高精密電子儀器,，其本身就具有良好的工作電源,，因此穩(wěn)壓器的響應(yīng)與精度方面不會對其構(gòu)成較大影響,，而穩(wěn)壓器的干擾問題，恰恰是不可忽視的,。

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