交流參數穩壓電源及其對諧波的抑制

交流參數穩壓電源及其對諧波的抑制

一、概況
隨著電力電子廣泛應用，一方面帶來巨大的經濟效益，另方面也帶來供電質量下降，影響到許多對電能質量非常敏感用電設備，專家們一致認為，微電子儀器設備和計算機系統的故障原因，絕大數都由于供電質量問題引起的，例如：沖擊、功率因數低、電壓驟降、諧波畸變、斷電、閃變以及干擾信號電壓等等，解決這些電能質量問題方法很多，投入成本差別甚大，而交流參數穩壓電源又稱穩壓變壓器（CVT），是解決電源干擾比較有效方法之一，并越來越受到關注，目前已廣泛應用于通信基站、航天、核工業、鐵路、醫院、銀行、財務證券、公安、部隊等工礦企事業單位的大、中、小型計算機、計算機網絡數控系統、程控系統、分析測量儀器、計量檢驗、復印機、醫療儀器設備等等各種設備配套使用，取得很好效果。
二、交流參數穩壓電源的基本原理及特點
1、交流參數穩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、副邊繞組匝數比例關系，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和不飽和區。
③ 具有升壓諧振的并聯電容和補償繞組。
3、技術參數的主要特點
①結構簡單，無控制部件，僅由二個單體元件構成。
②簡單的結構，可靠性高，平均無故障工作時間是各種交流穩壓電源中最高的。
③電壓穩定度高，穩壓范圍寬，從源電壓效應看出，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，可以將穩壓范圍擴展到最佳狀態，所以它特別適用于電網電壓波動大的地區。
4、抗干擾性能：CVT是穩壓、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、反應時間快，在40ms以內。
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，保證用電設備安全，即使輸出負載短路，也不致損壞，負載短路解除后會自動恢復輸出電壓；帶負載開機或電網斷后再復電，輸出不會產生過電壓，如有兩倍電網電壓（440V）短時沖擊，輸出也不會產生過電壓沖擊，從而確保用戶設備的安全運行。
7、波形失真小。由其結構的特點，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，結果在（1）（2）中。
（1）2KVA、3KVA、5KVA輸入、輸出諧波畸變率
內容項目 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的應用提供廣寬的前景，特別在銀行、財稅、金融、鐵路、醫院、辦公大樓等，這些場合中大量使用家用電器、節能燈、計算機等用電設備都會產生大量三次諧波電流，使中線電流大大超標，不但用電設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，不但使用電設備正常運行，而對安全供電有積極的意義。
四、交流參數穩壓電源的應用
一切需要“穩壓”又要“潔清凈化”的用電設備，均能使用交流參數穩壓電源（CVT），應用領域已在概況，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；江蘇省某醫院彩色B超電源受到干擾，圖像不清晰產生偽影；江蘇某公司進口法國一條生產線，控制板受電源干擾經常燒壞，還有自發電進口印制機工作不正常，以上等等設備配上參數穩壓電源后就能正常工作。
國家授時中心陜西藍田天文臺、西昌發射中心有關設備都配上CVT電源，另外國家從日本進口的機器人控制板經常損壞，維修費用高，配上CVT電源后就沒有發現控制板的損壞現象。除此，國防上進口設備，中國的電網不適合這類設備的電源要求，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，穩定可靠的“綠色電源”。

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