[其他]大功率直流稳压电源的连续调节装置

说明书

本实用新型是关于直流稳压电源的连续调节装置，特别是大功率直流稳压电源的连续调节装置。

大功率直流稳压电源在连续调节的设计上存在明显的困难。

第1，调整管的耗散大。倘若额定输出为100V／100A的直流稳压电源，要求在0～100V之间连续调节，考虑到电网的波动，调整管的耗散最大能达到12000W。即使采用输入跟踪预调，调整管耗散的典型值也有2000W上下。

第2，跟踪预调引起的麻烦不易解决。通常的跟踪预调有晶闸管调压；伺服电机自耦调压；高频斩波调制；抽头变压器等等。一般的晶闸管调压，存在严重的电流浪涌，鉴于输出电压从零起始调至较高的额定电压，将要求晶闸管的控制角接近180°，对于上述10KW的电源，虽然额定电流是100A，却必须选用数千安的晶闸管，而且还需配置庞大的滤波器，显然是不经济的。伺服电机自耦调压，设备笨重，现在已淘汰。高频斩波调制，技术复杂，对元器件要求甚高，可靠性差，而且尖刺纹波难以克服。抽头变压器的方法固然简单，然而在10KW这样高电压、大电流的电源里往往行不通。因为若在副边抽头切换，会面临选择大于100A的转换开关和如何在面板上操作的困难；若在原边抽头切换，相对220V／120V的变化，也将有超过60A的电流，而且原边的线圈要增绕6～7倍，才能使副边从120V降至20V以下，这是不现实的。

本实用新型的目的是使高电压、大电流的大功率直流稳压电源的连续调节变得简单易行。即在不额外增加调整管的耗散，不显著增加成本，不需要特殊元器件和复杂的电路及工艺，不影响输出电压性能指标的前提下，以简单的操作完成从零到额定输出的连续调节。

其方法是采用分解式电源变压器，即电源变压器由若干个降压变压器组成，它们的副边电压远小于原边电压，并且串联在一起；它们的原边分别通过步进开关并联在电网进线上，可以单独调节步进开关使分立的降压变压器顺序投入工作或撤离工作，也可与稳压电源的输出采样电路联动。每个变压器的副边电压值为一个步进值，其值大小根据需要设定。每个步进间隔里的细调由稳压电源的采样电路里的细调机构执行。

本方案的改进是配合采用拓扑式调整管电路，即将调整管分解为两只大功率达林顿晶体管并联，其中的一只大功率晶体管的集电极串联一个电阻，通过电路的方法，将调整管电路的五分之四耗散从大功率晶体管转移到该电阻上，使调整管的耗散大幅度减小。

本方案的进一步改进是在步进起始的那只降压变压器的原边或副边设置一个晶闸管，其导通角跟踪调整管压降，这样使调整管的耗散进一步减小并使调整管的工作选在最佳状态。

本方案的优点是：第1，采用分解式电源变压器，避免了大电流开关的选择。对于上述10KW的稳压器，只需10A或更小电流的开关转换，也便于和采样电路联动，实现面板操作。第2，分解式电源变压器的步进电压较低，调整管电路损耗小，使稳压器获得高效率。第3，拓扑调整管电路使调整管的耗散缩小到普通调整管的五分之一，便于本实用新型适应更大功率的稳压电源。第4，虽然也采用了晶闸管跟踪调压，但由于调整管压降和电源变压器步进电压相差不大，晶闸管始终在较大的导通角下工作，所以不会有显著的低频失真。

附图示出在0～100V／0～100A的10KW直流稳压电源中本实用新型的连续调节装置的电路。

图中，分解式电源变压器由降压变压器B1～B5组成，其原边由步进开关K1顺序并联到220V的电网进线上，而副边相互串联。当开关K1指向1档时，变压器B1的副边电压U1等于U，变压器B2～B5的副边电压均为零，此时整流器输入端电压U_B等于U；当开关K1指向2档时，变压器B1、B2副边电压U1、U2均为U，变压器B3～B5的副边电压均为零，此时整流器输入端电压U_B等于2U；……当开关K1指向5档时，变压器B1～B5的副边电压U1～U5均为U，此时整流器输入端电压U_B等于5U。如果忽略调整管等电路压降，则步进电压U取值20V时，稳压电源的输出电压Uo可以在20V、40V、60V、80V和100V的范围内选择。步进开关K1为5×5联动，即K1－1～K1－5，其中K1－5担负采样电路中R1～R4的切换，借助电位器W最终完成输出电压Uo从零到100V的连续调节。