无触点电力稳压技术研究与应用

吴志刚

（深圳安科高技术股份有限公司,广东 深圳 518000）

1 前言

在多个地区对接入电网的使用，发现存在过压或欠压、电压瞬时跌落、高频脉冲干扰和谐波电流干扰等多种问题，电力稳压器已经成为许多像核磁共振这样的大型精密医疗器械不可缺少的供电保护装置，然而要在众多的品牌中挑选优越的电力稳压器，就要进行全面技术解析才能选型。为此，根据技术参数分析、实际应用和试验的结果来选择DBW/SBW 5B型补偿式无触点稳压器（以下称5B型三相稳压器）。

2 原理及技术参数

5B型三相无触点稳压器主要由电源滤波单元、补偿电路单元、自耦调压电路单元、控制电路单元、输入采样电路单元、输出控制电路单元、保护电路单元、旁路电路单元等组成。

2.1 整机工作原理

整机工作过程为当电网输入电压波动或负载功率发生改变时，电源滤波单元对输入电网中的高频脉冲干扰及谐波干扰进行有效抑制，采样电路单元获得采样电压并与基准电压进行对比来确定差异，然后由控制电路单元输出控制信号使调压电路单元中相应的晶闸管导通，这样补偿电路就产生极性和大小各异的补偿电压，从而达到稳压输出的目的。同时，控制电路单元在特定情况下使保护电路单元工作，对输出控制电路进行控制，产生输出保护的动作。

2.2 主要补偿原理及技术参数

5B型三相稳压器由三个独立补偿变压器构成补偿部分，补偿电压为0～44V。由三个独立的调压变压器构成调压部分，次级抽头电压分别为36V、114V、195V、220V,以C相为例，主要补偿和调压电路见下图。

当输出电压Uo高于额定电压时，要求单相补偿变压器TC1上的补偿电压△U抵消升高的那部分电压，此时可触发Q5和Q8的可控硅导通，交流正半波时电流通路为：C-TC1初级绕组-TC2-Q5-TC1次级绕组-Q8-N,交流负半波时电流沿上述通路反向流动。

当输出电压Uo低于定额电压时，要求补偿变压器TC1上的补偿电压△U补足降低的那部分电压，此时可触发Q6和Q7可控硅导通，交流正半波时电流通路为：C-TC1初级绕组-TC2-Q6-T1次级绕组-Q7-N，交流负半波时电流沿上述电路反向流动。

同理，通过控制Q1～Q8不同可控硅的组合和通断，可以切换调压变压器TC2的抽头,从而改变补偿电压△U的大小和极性，达到稳定输出电压的目的。

3 实际应用

5B型三相稳压器所用的是双向可控硅，其导通时刻控制在交流过零时，流过可控硅的电流小，响应快。采用分相调压及补偿技术能够保证稳压器不受线损与负荷功率大小的影响，分相采样及补偿的精度远高于三相统一调压及补偿技术。

整机无碳刷、无触点、无机械传动，相比传统机械补偿稳压器，应用了无触点稳压技术的产品故障率低并且寿命更长，其中部分变压器采用环形变压器，减少了损耗，提高了效率，缩小了机柜尺寸，降低了维修难度。5B型三相稳压器在磁共振成像系统中的实际应用表现出较好的抗干扰能力及对负载的适应性，对电网、负载和其它用电设备不产生奇次谐波和高频干扰，对磁共振成像质量不产生任何影响。

4 实验及结论

在对5B型三相稳压器作性能实验时，对其进行以下几项实验：

（1）模拟用户电网在欠压和过压、电压瞬时跌落和尖峰对输入电压的补偿范围。

（2）模拟用户负载功率增大和减小的输出补偿范围。

（3）响应速度、噪声、变压器绕组温升、输入、输出对地绝缘电阻及强度。

实验中使用多个大功率电炉作为电阻性负载来测试和老化，并且在磁共振系统(感性负载)中长时间使用，经过多次测试并取得以下实验结果：

（1）输入补偿范围：相电压176～264V±20%；线电压304～456V±20%。

（2）输出补偿范围：相电压220V±3%；线电压380V±2%～3%。三相输出电压因受负载无功功率的影响，相电压大约有0.3%的差异。

（3）响应时间小于100MS毫秒；噪声小于40dB；变压器绕组温升小于80℃；输入、输出绝缘电阻大于3兆欧；绝缘强度为2000V/1min,无闪络和击穿。

根据实际实验现象及参数表明DBW/SBW 5B型补偿式无触点三相稳压器具备精良的工艺技术和较好的可靠性，其性能完全满足核磁共振这样的大型医疗器械使用。然而对于工业企业来说，大多数负载为感性负载，其功率因素一般为0.7，为了提高电网运行的经济效益，应该对这类负载进行无功功率补偿，虽然很多企业的配电系统有集中补偿装置，但是为了进一步提高效率和节能，作为负载前级的稳压单元还需要集成功率因素补偿单元。随着精密电子、电气设备的发展，新一代电源技术将会不断继续创新，而无触点补偿技术一直是大功率电力稳压器不变的发展方向。

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