IS=（19）
式中：P為市電輸入功率。
補(bǔ)償變壓器初級電流，即橋式斬波器輸出電流
Ich=（20）
即橋式斬波器的斬波開關(guān)管的額定電流，只有市電輸入電流IS的1/ξ。因而補(bǔ)償功率
Pco=Uab1Ich=DUL=（21）
當(dāng)US=UL時(shí)，D=0，補(bǔ)償功率Pco,min=0；當(dāng)Us,min=（1－0.15）UL=0.85UL時(shí)，D=1，則補(bǔ)償功率
Pco,max==0.176P（22）
可以根據(jù)Pco,max來選擇補(bǔ)償變壓器Tr的容量。
4 單相EPWM斬波器式交流穩(wěn)壓電源
單相EPWM斬波器式交流穩(wěn)壓電源的原理電路如圖5所示，此電路只是為了說明原理而采用的。它由5個(gè)部分組成，即主電路，市電電壓檢測電路，正、負(fù)補(bǔ)償控制電路，三角波發(fā)生器電路和正、負(fù)補(bǔ)償切換觸發(fā)電路。主電路的組成與工作原理前面已經(jīng)作過了介紹，下面僅對其余4個(gè)部分作一簡單說明。
4.1 市電電壓檢測電路
市電電壓的檢測電路，由兩個(gè)相同的變壓器Tr2、Tr3及二極管VD9～VD12，Cd2組成。市電電壓檢測的采樣點(diǎn)取法，對穩(wěn)壓精度影響很大。如果采樣點(diǎn)取自輸入端，檢測市電輸入電壓，對補(bǔ)償電壓的穩(wěn)定性是有利的，但不能補(bǔ)償因變壓器Tr1次級漏抗及濾波電感LF電抗引起的電壓降，補(bǔ)償精度差；如果采樣點(diǎn)取自輸出端，檢測輸出負(fù)載電壓，這樣可以對Tr1次級漏抗及LF電抗引起的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償，但補(bǔ)償后由于UL=Ur就不能繼續(xù)保持Tr1次級補(bǔ)償電壓uco的存在，出現(xiàn)補(bǔ)償不穩(wěn)定現(xiàn)象；如果像多個(gè)補(bǔ)償變壓器無觸點(diǎn)補(bǔ)償式交流穩(wěn)壓電源那樣，采樣點(diǎn)取自輸入端與輸出端，對市電輸入電壓與負(fù)載電壓同時(shí)檢測，然后將它們相加并除以2，即，當(dāng)IS≠0時(shí)，如果令Tr1次級漏抗XT與LF電抗XL之和XT＋XL=X，則US－XIS=UL，所以==US－。由此可知這種檢測法雖然可以對因X而造成的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償，也不會出現(xiàn)補(bǔ)償不穩(wěn)定現(xiàn)象，但只能補(bǔ)償一半的XIS，還有一半XIS不能進(jìn)行補(bǔ)償。比較好的檢測法是采樣點(diǎn)取自輸入端，檢測市電輸入電壓US及檢測X上的電壓降XIS，用US－XIS作為檢測到的電壓。這樣，既能保證補(bǔ)償電壓的穩(wěn)定性，也能使補(bǔ)償?shù)木忍岣摺D5所示的單相穩(wěn)壓電路，就是采用了這種電壓檢測電路。
串聯(lián)補(bǔ)償變壓器的次級漏電抗XT，一般為Tr1容量的（3～5）％。而Tr1的容量與市電電壓的波動范圍有關(guān)，當(dāng)市電電壓波動范圍為±15％時(shí)，Tr1的容量僅為穩(wěn)壓電源標(biāo)稱容量的17.6％。所以，補(bǔ)償變壓器Tr1折算到負(fù)載額定電壓Ur的次級漏抗壓降標(biāo)么值為
XTIS=（0.03～0.05）×0.176=0.00528～0.0088
XTIS的值很小，可以認(rèn)為XTIS≈0，此時(shí)只需對LF電抗XL引起的電壓降進(jìn)行補(bǔ)償就可以了。在圖5中，變壓器Tr2檢測的是市電輸入電壓US，變壓器Tr3檢測的是LF上的電壓降，用Tr2及Tr3的次級電壓相減后再進(jìn)行整流，就可以得到反映US－XLIS數(shù)值的直流電壓USL。
4.2 對市電電壓波動進(jìn)行正負(fù)補(bǔ)償?shù)目刂齐娐?
對市電電壓波動進(jìn)行正、負(fù)補(bǔ)償?shù)目刂齐娐?，由圖5中比較器U1、U2，比例放大器PI1、PI2，及EPWM比較器U3、U4，和基準(zhǔn)電壓給定電路R3～R5組成。它分成上下兩個(gè)支路，上支路由U1、PI1、U3組成，用于對市電電壓的負(fù)波動進(jìn)行正補(bǔ)償控制；下支路由U2、PI2、U4組成，用于對市電電壓的正波動進(jìn)行負(fù)補(bǔ)償控制。與此相應(yīng)基準(zhǔn)電壓給定電路也給出了兩個(gè)基準(zhǔn)電壓給定值Ur1及Ur2。Ur1對應(yīng)于市電電壓的218V；Ur2對應(yīng)于市電電壓的222V。當(dāng)市電電壓US<218V時(shí)上支路工作，下支路不工作，USL與Ur1在U1中進(jìn)行比較，產(chǎn)生出正誤差電壓＋ΔU，＋ΔU經(jīng)過PI1放大后與三角波uc在U3中進(jìn)行比較，產(chǎn)生出使橋式斬波器對市電電壓進(jìn)行正補(bǔ)償?shù)目刂啤．?dāng)市電電壓US>222V時(shí)下支路工作，上支路不工作，USL與Ur2在U2中進(jìn)行比較，產(chǎn)生出正誤差電壓＋ΔU，＋ΔU經(jīng)過PI2放大后與三角波uc在U4中進(jìn)行比較，產(chǎn)生出使橋式斬波器對市電電壓進(jìn)行負(fù)補(bǔ)償?shù)目刂?。基?zhǔn)電壓給定電路給出兩個(gè)基準(zhǔn)電壓（Ur1=218V與Ur2=222V）的目的，是為了當(dāng)市電電壓US在218V～222V之間時(shí)不使穩(wěn)壓電源工作，以避免市電電壓US在（220±2）V區(qū)間內(nèi)穩(wěn)壓電源產(chǎn)生正負(fù)補(bǔ)償振蕩，使輸出電壓不穩(wěn)定，這一點(diǎn)在圖1中沒有表明。這里需要指出的一點(diǎn)是，圖5中運(yùn)放PI1和PI2的放大倍數(shù)，與補(bǔ)償變壓器Tr1的初次級變比ξ1：1、檢測變壓器Tr2、Tr3（兩個(gè)變壓器*相同）的初次級變比ξ2：1、三角波的電壓幅值Ucm及市電電壓的幅值Um有關(guān)。PI1及PI2的放大倍數(shù)
K≥ξ1×ξ2×
當(dāng)Tr1、Tr2、Tr3的變比相同時(shí)，K≥ξ12
圖5 單相EPWM斬波式穩(wěn)壓電源的原理電路
4.3 三角波發(fā)生器電路
三角波發(fā)生器電路由一個(gè)方波電壓發(fā)生器（U7）和一個(gè)積分器（U8）組成，如圖5中U7及U8所示，這種電路在UPS中是常用的。三角波頻率與方波電壓發(fā)生器的頻率相同，當(dāng)方波電壓發(fā)生器中的電阻R8=0.86R9時(shí)，三角波頻率fc≈
4.4 狀態(tài)切換觸發(fā)電路
狀態(tài)切換與觸發(fā)電路如圖5下部電路所示。它是由脈沖變壓器Tr4、Tr5、Tr6、Tr7及其下面的兩個(gè)三極管組成的。圖中U9、U10是將市電電壓變換成與其相對應(yīng)的正、負(fù)半周方波電壓。U9得到與us正半周相對應(yīng)的方波電壓，U10得到與us負(fù)半周相對應(yīng)的方波電壓。電路的切換采用的是三極管與門的工作原理，觸發(fā)電路采用的是脈沖變壓器輸出形式，當(dāng)然也可以采用光耦的輸出形式。切換電路有兩組輸入信號，每組兩個(gè)輸入信號，即正補(bǔ)償與負(fù)補(bǔ)償，正半周方波與負(fù)半周方波。因此，應(yīng)有4組觸發(fā)電路，即由Tr4、V5、V6組成的正補(bǔ)償正半周觸發(fā)電路；由Tr6、V9、V10組成的正補(bǔ)償負(fù)半周觸發(fā)電路；由Tr7、V11、V12組成的負(fù)補(bǔ)償正半周觸發(fā)電路和由Tr5、V7、V8組成的負(fù)補(bǔ)償負(fù)半觸發(fā)電路。每一種觸發(fā)電路，只有當(dāng)脈沖變壓器下面的二個(gè)三極管同時(shí)導(dǎo)通時(shí)才能輸出觸發(fā)脈沖。脈沖變壓器下面的兩個(gè)三極管，其中一個(gè)受正負(fù)補(bǔ)償信號的控制，另一個(gè)受正負(fù)半周方波電壓的控制。因此，四種觸發(fā)電路對應(yīng)于市電電壓的每半個(gè)周期中，只有一種觸發(fā)電路輸出觸發(fā)脈沖，其它3種觸發(fā)電路不工作。由于正負(fù)方波電壓的加入，4種觸發(fā)電路之間每半個(gè)周期轉(zhuǎn)換一次，而且轉(zhuǎn)換是在市電電壓過零時(shí)進(jìn)行。因此，觸發(fā)電路的切換不會對輸出產(chǎn)生沖擊。
4.5 穩(wěn)壓補(bǔ)償過程
空載時(shí)假定US<Ur，則正補(bǔ)償控制電路工作，并使V6、V10導(dǎo)通。在市電電壓正半周，U9使V5、V11導(dǎo)通。由于V5、V6導(dǎo)通，Tr4輸出觸發(fā)脈沖，使斬波橋中V1、V4導(dǎo)通。在市電電壓負(fù)半周，U10使V7、V9導(dǎo)通，由于V9、V10導(dǎo)通，Tr6輸出觸發(fā)脈沖，使斬波橋中V2、V3導(dǎo)通，對市電電壓進(jìn)行正補(bǔ)償。補(bǔ)償電壓Uco的大小，與Ur1－USL=ΔU的大小成比例。如果此時(shí)加載，IS≠0，則Tr3檢測的電壓降XIS使US減小，因而ΔU增大，補(bǔ)償電壓Uco也相繼增大，以達(dá)到US＋Uco=UL=Ur的補(bǔ)償目的。
當(dāng)US>Ur時(shí)，穩(wěn)壓補(bǔ)償過程與US<Ur時(shí)相似，不再重復(fù)。
5 三相EPWM斬波器式交流穩(wěn)壓電源
三相EPWM斬波器式交流穩(wěn)壓電源，可以用三個(gè)如圖5所示的單相電路組成。由于三相是各自獨(dú)立地進(jìn)行穩(wěn)壓補(bǔ)償控制，所以，還可以對市電輸入電壓的不對稱度進(jìn)行補(bǔ)償。
6 結(jié)語
按照上述原理制成了一臺2.5kVA樣機(jī)，當(dāng)輸入電壓變化范圍為±15％時(shí)，輸出電壓的變化<±1％，諧波含量<2.3％。
這種穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)是體積小、重量輕、穩(wěn)壓精度高、反應(yīng)速度快、是無級補(bǔ)償、電路簡單。當(dāng)市電電壓在218～222V時(shí)，穩(wěn)壓電源不工作，不耗電，電源損耗小，效率高。但只能補(bǔ)償市電電壓的大小變化，不能補(bǔ)償諧波。
會員1.png)