交流參數(shù)穩(wěn)壓電源及其對諧波的抑制

一、概況
隨著電力電子廣泛應(yīng)用，一方面帶來巨大的經(jīng)濟效益，另方面也帶來供電質(zhì)量下降，影響到許多對電能質(zhì)量非常敏感用電設(shè)備，專家們一致認為，微電子儀器設(shè)備和計算機系統(tǒng)的故障原因，絕大數(shù)都由于供電質(zhì)量問題引起的，例如：沖擊、功率因數(shù)低、電壓驟降、諧波畸變、斷電、閃變以及干擾信號電壓等等，解決這些電能質(zhì)量問題方法很多，投入成本差別甚大，而交流參數(shù)穩(wěn)壓電源又稱穩(wěn)壓變壓器（CVT），是解決電源干擾比較有效方法之一，并越來越受到關(guān)注，目前已廣泛應(yīng)用于通信基站、航天、核工業(yè)、鐵路、醫(yī)院、銀行、財務(wù)證券、公安、部隊等工礦企事業(yè)單位的大、中、小型計算機、計算機網(wǎng)絡(luò)數(shù)控系統(tǒng)、程控系統(tǒng)、分析測量儀器、計量檢驗、復(fù)印機、醫(yī)療儀器設(shè)備等等各種設(shè)備配套使用，取得很好效果。
二、交流參數(shù)穩(wěn)壓電源的基本原理及特點
1、交流參數(shù)穩(wěn)壓電源又稱恒壓變壓器（Constant Voltage Transfomes）簡稱為CVT。
2、恒壓變壓器和普通變壓器的主要區(qū)別：
① 功能上，雖它是一個鐵芯原邊、副邊兩繞組分開，但它不遵循輸入和輸出電壓與原邊、副邊繞組匝數(shù)比例關(guān)系，而輸出電壓不隨輸入電壓變化而保持恒定。
② 恒壓變壓器磁分路鐵芯各段有飽和區(qū)和不飽和區(qū)。
③ 具有升壓諧振的并聯(lián)電容和補償繞組。
3、技術(shù)參數(shù)的主要特點
①結(jié)構(gòu)簡單，無控制部件，僅由二個單體元件構(gòu)成。
②簡單的結(jié)構(gòu)，可靠性高，平均無故障工作時間是各種交流穩(wěn)壓電源中最高的。
③電壓穩(wěn)定度高，穩(wěn)壓范圍寬，從源電壓效應(yīng)看出，當輸入電壓變化±20%時，輸出電壓變化±1.5%，當輸入電壓變化±30%，輸出電壓變化±3.5%，若適當選擇額定輸出負載與實際負荷量比例，可以將穩(wěn)壓范圍擴展到最佳狀態(tài)，所以它特別適用于電網(wǎng)電壓波動大的地區(qū)。
4、抗干擾性能：CVT是穩(wěn)壓、隔離、變壓三位一體的變壓器，輸入和輸出完全隔離，對電網(wǎng)的脈沖干擾信號具有良好的雙向抑制和衰減作用，同時對電網(wǎng)的浪涌沖擊，瞬時驟變，瞬間閃變，靜電落雷等干擾都有良好的抗干擾能力。
5、反應(yīng)時間快，在40ms以內(nèi)。
6、過載自動保護
當輸出功率超過額定值時，輸出電壓自動下降，保證用電設(shè)備安全，即使輸出負載短路，也不致?lián)p壞，負載短路解除后會自動恢復(fù)輸出電壓；帶負載開機或電網(wǎng)斷后再復(fù)電，輸出不會產(chǎn)生過電壓，如有兩倍電網(wǎng)電壓（440V）短時沖擊，輸出也不會產(chǎn)生過電壓沖擊，從而確保用戶設(shè)備的安全運行。
7、波形失真小。由其結(jié)構(gòu)的特點，使其輸出波形極佳，總諧波失真切〈5%，特別失真度不受輸入失真的影響，即使輸入電壓方波，輸出電壓也為正弦波形或者說有“凈化”作用。
三、抑制電網(wǎng)電壓諧波的作用，對2KVA、3KVA、5KVA單相CVT進行抑制電壓諧波的測量，結(jié)果在（1）（2）中。
（1）2KVA、3KVA、5KVA輸入、輸出諧波畸變率
內(nèi)容項目 2KVA 3KVA 5KVA
輸入 輸出 輸入 輸出 輸入 輸出
THDv% 27.3 2.1 36.6 4.1 36.3 5.0
V3% 25.7 1.2 35.6 1.5 35.8 3.5
V5% 7.9 0.8 3.3 1.1 2.5 1.6
V7% 3.5 0.3 2.9 1.9 2.6 1.7
V9% 1.5 1.5 1.5 2.5 1.7 1.8

（2）經(jīng)CVT后電壓諧波總畸變率下降率
2KVA 3KVA 5KVA
總畸變下降 92% 88.9% 86.2%
3次下降率 95.3% 95.7% 90.2 %
5次下降率 89.8% 66.6% 36.0%
7次下降率 91.4% 34.5% 34.6%
9次下降率 / / /

從上表得知：（1）CVT對3~7次諧波有明顯的抑制作用，而隨著容量增加而抑制效果逐漸減少，對大于7次以上諧波幾乎沒有抑制作用，并有放大的趨勢。
（2）2KVA、3KVA、5KVA的CVT對三次諧波抑制特別明顯，下降率都達到90%以上，這就給CVT的應(yīng)用提供廣寬的前景，特別在銀行、財稅、金融、鐵路、醫(yī)院、辦公大樓等，這些場合中大量使用家用電器、節(jié)能燈、計算機等用電設(shè)備都會產(chǎn)生大量三次諧波電流，使中線電流大大超標，不但用電設(shè)備不正常而給供電安全帶來隱患，可以使用CVT，將會大大降低三次諧波，從而降低了中線電流，不但使用電設(shè)備正常運行，而對安全供電有積極的意義。
四、交流參數(shù)穩(wěn)壓電源的應(yīng)用
一切需要“穩(wěn)壓”又要“潔清凈化”的用電設(shè)備，均能使用交流參數(shù)穩(wěn)壓電源（CVT），應(yīng)用領(lǐng)域已在概況，提到這僅舉一些實用例子，浙江某單位供電線路有中頻爐負載，使該單位復(fù)印機工作不正常；某校50多臺電腦房三次諧波引起中線電流達到46A，電源不正常無法開機；江蘇省某醫(yī)院彩色B超電源受到干擾，圖像不清晰產(chǎn)生偽影；江蘇某公司進口法國一條生產(chǎn)線，控制板受電源干擾經(jīng)常燒壞，還有自發(fā)電進口印制機工作不正常，以上等等設(shè)備配上參數(shù)穩(wěn)壓電源后就能正常工作。
國家授時中心陜西藍田天文臺、西昌發(fā)射中心有關(guān)設(shè)備都配上CVT電源，另外國家從日本進口的機器人控制板經(jīng)常損壞，維修費用高，配上CVT電源后就沒有發(fā)現(xiàn)控制板的損壞現(xiàn)象。除此，國防上進口設(shè)備，中國的電網(wǎng)不適合這類設(shè)備的電源要求，配上CVT電源后就能正常工作，從上可以看出，CVT是一種抗干擾強，穩(wěn)定可靠的“綠色電源”。

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