高效節能型電力穩壓器

我國自上世紀80年代第1臺大功率補償式穩壓器問(wèn)世以來(lái)，通過(guò)20年的發(fā)展創(chuàng )新，對補償系列產(chǎn)品已經(jīng)形成了相當規模的生產(chǎn)能力，并使產(chǎn)品結構、質(zhì)量等方面得到了迅速的發(fā)展，已成為當今大功率穩壓源的主流產(chǎn)品之一。然而，中國的電源市場(chǎng)廣闊、發(fā)展不平衡，特別是加入WTO以后勢必將面臨嚴峻考驗，為此上海潘登公司及時(shí)分析了市場(chǎng)對新一代電源的需求，憑借自己強大的實(shí)力，刻苦攻關(guān)，堅持高起點(diǎn)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壓器（以下稱(chēng)5型穩壓器），本文就5型穩壓器極為重要的幾個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)及研制電源系統的組成進(jìn)行簡(jiǎn)要的闡述。

1 市場(chǎng)對補償式電力穩壓器新的主要要求

1）高可靠性，安全第一，要求平均無(wú)故障時(shí)間≥50000h。

2）具有較寬的穩壓范圍，負載調整率及較快的動(dòng)態(tài)響應。

3）功率大于20kVA的穩壓器應采用分相補償調節。

4）對電網(wǎng)的諧波污染和高頻電磁干擾應盡可能地減小。

5）具有防雷，防浪涌和其它防患措施。

6）免維護，有遙控接口，可實(shí)現無(wú)人值守。

2 5型穩壓器的構成與工作原理

5型系列穩壓器是潘登公司在原有穩壓器技術(shù)基礎上進(jìn)行更新改造的產(chǎn)品，主要面向電信、電力、移動(dòng)基站等行業(yè)。歸納起來(lái)它有以下3個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)：

1）針對中國電網(wǎng)的特點(diǎn)，全部采用分相補償調節設計，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)，改造了傳統的碳刷、觸點(diǎn)、機械傳動(dòng)調壓補償方式。

3）具有防雷等安全措施及遙控遙測功能，實(shí)現無(wú)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型穩壓器與傳統補償式穩壓器的主要區別在于“補償”方法上。補償式穩壓技術(shù)的關(guān)鍵就是補償電壓的調節方式，它直接關(guān)系到穩壓器的安全可靠性、動(dòng)態(tài)響應、穩壓精度、穩壓范圍、波形失真等性能指標。眾所周知，常規機械補償式穩壓器是利用伺服電機和機械傳動(dòng)系統與園盤(pán)式或柱式調壓器組成的交流穩壓裝置，因為是機械傳動(dòng)，所以對電源動(dòng)態(tài)響應速度慢，而且對裝置平衡和碳刷架壓力有嚴格要求，因此使用時(shí)間一長(cháng)，結構變形松動(dòng)，容易發(fā)生調壓器短路而造成不良后果，同時(shí)碳刷的磨損會(huì )產(chǎn)生火花而引起干擾，污染電網(wǎng)與影響其它設備（特別是帶有微電腦的設備）的正常工作。而新一代5型穩壓器調壓系統是“多路補償變壓器組合群體”，通過(guò)“多路全橋功率電路”來(lái)控制多個(gè)無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的通斷取得正負補償電壓，屬高新技術(shù)的電子開(kāi)關(guān)調壓系統裝置，整個(gè)調壓系統無(wú)碳刷、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)機械運動(dòng)，這樣大大提高了穩壓器運行過(guò)程中的可靠性，而且響應速度、精度、穩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)繼電器群組成無(wú)觸點(diǎn)單元，控制電路由采樣系統、主控板及各種顯示、保護電路組成。當輸入電壓波動(dòng)或負載電流發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)采樣系統獲取反饋電壓，經(jīng)過(guò)主控板進(jìn)行判斷與處理輸出控制指令，在電壓過(guò)零同步脈沖的作用下使相應的晶閘管模塊接通或關(guān)閉，使對應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(gè)獨立的補償變壓器，根據穩壓精度及輸入電壓的范圍要求來(lái)選擇變壓器的臺數（一般為3～4臺，這里選擇3臺），次級繞組的補償電壓可設置為7V、14V、28V（或5V、10V、20V）等，當順極性（或反極性）全部投入時(shí)可以獲得最大正負補償電壓為49V，當最小補償電壓取7V時(shí)，穩壓精度為3％。

圖2 主控補償單元

S1～S12是固態(tài)繼電器，其中S1～S4與T1、S5～S8與T2、S9～S12與T3分別組成三個(gè)功率全橋電路。其工作過(guò)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(gè)（2個(gè)或3個(gè)）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(shí)，可觸發(fā)S1、S4道通。當Uo低于額定值時(shí)，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(lèi)推，如果Ui升高或降低較多時(shí)，可使T1、T2、T3同時(shí)投入工作，產(chǎn)生較高的反極性或順極性補償電壓，使輸出電壓始終穩定在穩壓精度以?xún)取?

由于5型穩壓器補償電壓調節系統中的開(kāi)關(guān)器件都是電力電子器件，遠比傳統式電磁感應繼電器的動(dòng)態(tài)響應快得多，而且開(kāi)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(dòng)基站的精密電子儀器、計算機或數字微電子設備是理想的交流穩壓儀器。

作為供電電源的穩壓器對可靠性的要求比任何用電設備、電器都要高，本設備由于無(wú)碳刷、無(wú)觸點(diǎn)、無(wú)機械傳動(dòng)，從而減少了故障點(diǎn)，提高了設備的平均無(wú)故障時(shí)間。

3 穩壓器的選擇使用

1）該系列產(chǎn)品補償調節有統調與分調兩種形式。若需要集中穩壓而且功率較大的，推薦選用分調式的，因為分調式穩壓器是A、B、C相分相采樣，分相調節，這樣能保證各相電壓的穩壓精度；而統調式因為僅取一相采樣而集中統調，因此無(wú)論如何也保證不了其他二相的穩壓精度。

2）不僅要求穩壓器對當地電網(wǎng)的適應性，如：穩壓范圍、抗干擾能力以及對非線(xiàn)性負載的適應能力等，而且還要求穩壓器自身沒(méi)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％的穩壓范圍才能適用，并要求穩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）穩壓器不能離負載太遠，越近越好，并建議一臺設備配一臺穩壓器，注意不要在配電室里面搞大容量的集中穩壓，這樣非但起不到穩壓作用，而且可能帶來(lái)更多的麻煩。

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