電力變壓器直流電阻的快速測量方法----恒流源的設(shè)計與試驗（一）

4.2恒流源的組成電路

隨著電力電子技術(shù)的高速發(fā)展，高頻開關(guān)電源因其體積小、重量輕、效率高等優(yōu)點得到廣泛的重視和應(yīng)用。但因高頻開關(guān)電源存在開關(guān)干擾較大，控制線路復(fù)雜等缺點，使其的應(yīng)用受到限制。如測量儀器所需的穩(wěn)壓、穩(wěn)流源，要求電源在一定的范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)、穩(wěn)定性高、保護性能好。若直接采用高頻開關(guān)電源則技術(shù)難度大，成本高，實用價值不大。而串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源雖具有調(diào)壓范圍寬、穩(wěn)定性能好、控制線路簡單等特點，但其調(diào)整管的功耗大，耐壓性能不能很高?；诟哳l開關(guān)電源和串聯(lián)直流穩(wěn)壓電源各自的特點，一般選擇如下所示的方案。

電路的原理框圖如圖4-5所示。圖中電源由主電路和控制電路組成。主電路包括預(yù)穩(wěn)壓電路、串聯(lián)穩(wěn)壓電路、高頻逆變電路和過流保護電路?？刂齐娐芬?0C196單片機為核心，包括采樣電路、交流同步電路、晶閘管觸發(fā)驅(qū)動電路、高頻逆變電路觸發(fā)驅(qū)動和保護電路。本電路的穩(wěn)壓過程由兩部分組成；串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓電路和晶閘管預(yù)穩(wěn)壓電路。串聯(lián)穩(wěn)壓電路與常規(guī)的穩(wěn)壓電路相同，通過采樣輸出電壓、將輸出電壓反饋到比較電路與基準(zhǔn)電壓比較，串聯(lián)穩(wěn)壓電路根據(jù)比較器比較的差值進行調(diào)整使輸出穩(wěn)定。預(yù)穩(wěn)壓電路通過檢測電路將調(diào)整管的輸入電壓和系統(tǒng)的輸出基準(zhǔn)電壓檢測送到單片機，單片機將兩者求差后與基準(zhǔn)電壓比較，單片機根據(jù)比較的差值產(chǎn)生晶閘管的觸發(fā)角，使調(diào)整管兩端的電壓在設(shè)定值，同時使調(diào)整管的輸入電壓穩(wěn)定。通過這兩步穩(wěn)壓使本電源的穩(wěn)定度大大提高。過流保護是通過電流換流電路來實現(xiàn)的。當(dāng)過流時，換流電路通過換流，使晶閘管預(yù)穩(wěn)壓電路不工作，切斷串聯(lián)穩(wěn)壓電路的輸入，使電路的電流降低，當(dāng)過電流消除后，單片機重新啟動預(yù)穩(wěn)壓電路，保護電路不工作。

4.3整流電路

整流電路有可控制整流電路和不可控制整流電路兩大類。其中可控制整流按相數(shù)又分為：單相和三相：單相可控整流按控制的類型又分為：單相半波可控整流，單相橋式全控整流電路，單相橋式半控整流電路。單相不可控整流電路又分為：單相半波整流，單相橋式整流電路。

為了從一定程度上降低成本和簡化設(shè)計，可采用不可控的單相橋式整流電路，該整流電路由變壓器的整流二極管組成。變壓器首先把220V電壓變換為整流電路所需的交流電壓值，然后再由整流二極管將其變換成單相脈沖電壓。

電力變壓器采用副邊無中心抽頭的，為實現(xiàn)全波整流，必須采用橋式整流電路，二極管D1-D4組成整流橋，變壓器副邊無中心抽頭。整流電路如圖4-6：

當(dāng)變壓器的副邊電壓為

時，在濾波電容兩端得到電壓u₀，當(dāng)忽略二極管正向壓降時，可用付氏級數(shù)表達式如下

式中，U2是電力變壓器副邊的交流電壓的有效值，ω= 2πf，f是市電頻率，u0中包含了直流平均成分U0，其值為付氏級數(shù)的第一項，即

此外，還包含頻率分別為2ω、4ω等的交流諧波成分，其中2ω的諧波頻率最低，常稱為基波，其電壓幅值Udm最大，由上式的第二項可知

整流器輸出直流平均電壓U0和電壓脈動系數(shù)S1是它最主要的兩項技術(shù)指標(biāo)。脈動系數(shù)的定義可表示為：

因此，對于橋式整流電路來說

脈動系數(shù)是衡量整流器輸出波形平滑程度的一項重要指標(biāo)。為了把整流電路之后的交流成分濾去，因此，在整流電路后需要來連接一個低通濾波器，以使單相脈動電壓或電流通過濾波電路之后，其交流成分受到較大的抑制，而平均直流成分減少不多，從而使濾波器輸出電壓的脈動系數(shù)大為減少。

4.4晶閘管預(yù)穩(wěn)壓電路

晶閘管預(yù)穩(wěn)壓電路的基本電路如圖4-7所示。

該電路的工作原理是：檢測電路將調(diào)整管的輸入電壓U1和輸出的基準(zhǔn)電壓U01檢測到單片機，單片機根據(jù)計算可以得到調(diào)整管的輸出的基準(zhǔn)電壓U01以及晶閘管的基準(zhǔn)觸發(fā)角α。當(dāng)ΔU1=Uor1+U2-U1不為零時，由此偏差可計算得到Δα，再由T1 +α+Δα的輸入電壓始終在Uor1+U2，穩(wěn)定了輸入，同時也使調(diào)整管兩端的電壓為設(shè)定值，其中T1為交流輸入的過零點的時刻，U2為調(diào)整管至輸出的電路壓降。