现代电源技术第5章 交流-交流变换电源

常用的交流稳压电源
➢ 由电压调节装置——接触式调压器（如图5-2(a)所示）及自 动控制电路（其原理框图见5-2(b)）组成
（a）
(b)
图5-2 通过变压器调压的原理示意图
常用的交流稳压电源
➢ 自动控制电路对输入电压信号进行采样，并根据采样 值与设定值的偏差来控制伺服电机带动转臂及电刷 （见图5-1(b)中的右图）按所需方向转动，使输出电 压调整到额定值而达到稳压目的，其基本工作原理是 通过改变电刷位置来调整变压器原副线圈的匝数比。
②磁放大器式交流稳压器：由磁放大器和自耦变压器串 联而成，利用电子线路改变磁放大器的阻抗以稳定输 出电压。
③滑动接触式交流稳压器：通过改变变压器滑动接点位 置来稳定输出电压。
④感应式交流稳压器：通过改变变压器次、初级电压的 相位差，使输出交流电压稳定。
⑤晶闸管开关型交流稳压器：使用晶闸管作为功率调整 元件，具有稳定度高、反应快且无噪声等优点。但它 对市电的波形会造成一定的影响，可能会对通信设备 和电子设备造成干扰。
速率，提高能量转换效率的效果。 3.与接触式自耦调压器相比，具有更广阔的应用
场合
开关型交流调压电源分类
➢ 通断控制：即用晶闸管作为开关，将负载与交流电源接通几个周期， 然后再断开一定周期，通过改变通断时间比值达到调压的目的。这 种控制方式电路简单，功率因数高，缺点是输出电压或功率调节不 平滑，开关的通断引起对电网的冲击，从而引起电网电压闪变。适 用于较大时间常数的负载，例如负载热时间常数较大的电热控制系 统。
交流稳压器从原理上来 说即为一种交流调压电 源，它能将在一定电压 范围内波动的交流电源 调整到固定电压范围内 的交流电源后再提供给 负载，国内使用的交流 稳压电源输出的通常是 220V或380V这两种交流 电压。
5.1.1常用的交流稳压电源
①铁磁谐振式交流稳压器：由饱和扼流圈与相应的电容 器组成，具有恒压伏安特性。
3.交流调压：采用相位控制；除控制方式外与交流调功电路形式完 全相同，。
➢ 具有结构简单，价格低廉的优点，但可靠性较差，因 为它是靠电刷的移动（滑动或滚动）来稳压的，由于 是机械运动，所以对电压动态变化的响应速度慢，这 将可能会导致瞬间电压的突升与突降并损坏后级所接 的用电设备。另外，电刷在不断的移动中会慢慢变薄 直至损坏，在湿度很大的情况下寿命缩短会更快。
5.1.2常见交流调压器
第5章 交流-交流变换电源
交流-交流变换电源
➢ 把一种形式的交流电变换成另外一种形式交流电的 电路，主要是对交流电的电压和频率进行变换。
➢ 变换方式：“交流-直流-交流”间接变换和“交流交流”直接变换。
➢ 实例：在马路边常能见到的杆上变压器或箱式变压 器就是一种对电压进行变换的交流-交流变换电源， 它们可以将10kV中压交流电变成220V交流电供路灯 和其他公用设施使用。
➢ 斩波调压：交流斩波调压与直流脉宽调制原理一样，只是斩波调制 对象不同，电路结构上要求能对交流电进行双向调制，通常为高频 周期矩形波函数对正弦函数的调制。其电路输出电压质量较高，对 电源影响也较小；主要缺点是电路复ຫໍສະໝຸດ Baidu、成本较高，在中小功率的 应用场合具有较好的应用前景。
开关型交流调压电源应用
➢ 交流调压电路三种功能类型：
图5-3 一种接触式自耦调压器
实质是只有一个绕组的变压器，作为 降压调压器使用时，从绕组中抽出一 部分线匝作为二次绕组；当作为升压 调压器使用时，外施电压只加在绕组 的一部分线匝上，通过手动控制电刷 的移动来调节绕组中抽出线匝的匝数。 同时属于一次和二次的那部分绕组称 为公共绕组，其余部分称为串联绕组。 与同容量的普通变压器相比，尺寸小 且效率高，且变压器容量越大，电压 越高。
➢ 相位控制：即控制晶闸管在电源电压每个周期某一选定的时刻将负 载和电源接通，通过改变选定的导通时刻达到调压的目的。其主要 缺点是输出电压包含较多的谐波分量，当负载是电动机时，会使它 产生脉动转矩和附加谐波损耗，还会引起电源电压畸变。为此，须 在电源侧和负载侧分别加滤波网络。适用于电动机速度控制或电热 控制。
由于它的制造工艺、体积等方面的限制，其功率较低，且需要大量铜铁 材料致其成本较高，所以此类调压变压器一般只适用于小功率的场合。
5.1.3开关型交流调压电源
➢ 通过把先进的高频开关控制技术引入到交流调压电源 中得到。
➢ 优点：1.能适应于大功率的应用场合； 2.减小体积重量、节省铜铁材料、大大加快调节
➢ 本章将只讨论交流-交流直接变换电路。
交流-交流变换电源分类
➢ 按其对电能变换的功能： 1.交流调压电源：不改变交流电的频率，只改变其 电压的有效值； 2.交流-交流变频电源：可将一种频率的交流电（通 常是工频市电）变为另一种不同频率的交流电，一般 还可以同时改变电压。
➢ 交流调压电源（包括交流稳压电源）、交流-交流变 频器都是最常见的交流-交流变换电源，
5.1交流调压电源
➢图5-1 一种滑动接触式交流稳压电源
（a）交流稳压电源外观图
为了降低电网电压的各 种瞬时波动对用电设备 的影响，或者为了满足 精密仪器设备对高品质 交流电源的需要，通常 使用交流稳压器将电网 电源进行处理后再供给 终端用电设备使用。
5.1交流调压电源
(b) 交流稳压电源内部的接触式调压装置
1.交流开关：采用通断控制；即将两个晶闸管反向并联后（或采用 双向晶闸管）串联到交流电路中，通过控制晶闸管控制交流 电路的通断。与电磁机械开关相比，具有响应速率快，寿命 长，无火花或电弧等优点，由于晶闸管总是在电流过零时关 断因而不会因负载或线路电感储存能量而造成暂态过电压和 EMI电磁干扰。
2.交流调功：采用通断控制；以交流电的周期为单位控制晶闸管的 通断，将负载与交流电源接通几个整周波，再断开几个整周 波，通过改变接通和断开周波数的比值来调节负载所消耗的 平均功率。常用于电炉温度控制（时间常数大），其直接调 节对象是电炉的平均输出功率。控制晶闸管导通的时刻都是 在电源电压为零的时刻，在交流电源接通期间负载电压电流 都是正弦波，不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染。