用瞬时比较法研制交流稳压电源

　　1.引言

　　精密电子仪器设备广泛应用于家庭、工业生产、办公自动化、实验研究、通信工程、医疗等领域，一般均由城市电网供电。城市电网额定电压为单相220V，是人为规定的理想状态的电压。由于来自变压器的供电线路首端电压为(220+10%)V、尾端电压为(220-10%)V，因而要求电气设备具备一定的抗电网电压波动的能力。尽管大部分电器设备具有抗电源电压波动的能力，但是据统计，电源电压的波动是引起电气设备故障的原因之一，因此，这些电气设备需要使用稳压电源才能保障其正常运行。

　　稳压电源是对电网电压起稳定作用的设备，在我国已应用多年，如：伺服电机带动调压变压器的滑动触点式、可变电抗器式、磁饱和式自动稳压电源等。

　　上述稳压电源原理上都是对电网电压取样，经过比较处理和使用伺服电机或无触点开关进行调整，以使交流电压稳定输出。这类稳压电源一般稳压效果较差，精度在1%~0.5%。

　　目前的交流稳压电源主要存在下列问题：

　　(1)使用非线性电抗器往往带来谐波，对电网电压波形质量没有改善，有的还带有附加波形失真对电网造成谐波污染。

　　(2)采样时间和执行机构动作时间过长。

　　这两个环节对稳压器性能影响较大，采样方式一般采用有效值或平均值采样，至少需要几个周期;而伺服电机执行调整动作一般需几秒到几十秒，时间过长且对电压波形没有改善作用。这些稳压方法，对电网电压中变化速度较快的干扰诸如浪涌、下陷、脉冲干扰和高频干扰等来不及反应和执行，造成干扰穿过稳压装置到达用电设备，对电气设备不能起到保护作用，还可能造成电气设备不能正常运行甚至损坏。

　　由此可见，在电网电压发生变化和干扰时，使稳压电源的输出电压快速回到额定值附近，给电气设备提供波形良好、幅值稳定的正弦交流电压，对保障其安全正常运行将有很大好处。

　　2. 瞬时比较交流稳压方法

　　下面介绍一种可以改善上述交流稳压电源不足的交流稳压新方法，即用瞬时比较法——波形修补技术制作交流稳压电源，基本原理示意如图1。

　　电网电压uin=额定电压uS+⊿u

　　电网电压uin+控制电压uC=输出电压uout

图1 波形修补技术示意图

 　　其中额定电压uS是由人为规定的理想状态的电压，⊿u是电网电压对额定电压的偏离，不管大小，只要偏离额定电压，可由人工制造的控制电压uC与电网电压uin进行叠加。若让人为制作的控制电压uC等于-⊿u，在⊿u变化时，-⊿u也随之改变，输入电压uin与控制电压uC叠加后就等于额定电压uS。在城市电网中，单相额定电压有效值为220V。