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電壓不穩范文第1篇

關鍵字：低壓配電線路故障電壓偏低

低壓配電線路，肩負著配電變壓器功力分配任務。但是，隨著我國城市工業的發展和人民生活水平的日益提高：如在城區賓館、家庭小工廠的開啟，居民家用電器的添加等，為電力系統保證供電質量帶來了很大的困難。特別是在酷暑夏日及嚴寒冬日時段的用電高峰期，往往容易造成居民用戶電壓偏低，無法正常用電，給居民用戶生活帶來了不便，甚至可能造成經濟損失。

一、對低壓配電線路故障及電壓不穩定的原因分析

線路故障的主要原因是部分線路設備老化嚴重，設備固有的隱患不易消除，在季節發生變化時線路跳閘尤為嚴重。表現在配網線路各類交跨距離不夠，部分線路線路檔距過大，大風時易混線造成相間短路故障。另外，樹障也是造成線路故障的一個重要因素，再加上配電線路防雷措施不足。線路所處區域空曠易招雷擊，而配電線路一般沒有避雷線，線路直擊雷或感應雷過電壓就會在線路設施薄弱之處尋找出路，造成損害，而配電絕緣子打壓困難，低值、零值絕緣子長期運行，絕緣子質量不過關或存在隱患運行，在雷擊時易引起線路接地或相間短路等。

（一）因線路設備自身缺陷故障（內因）

1．線路設備老化嚴重，因種種原因發生故障，季節變化時尤為嚴重。

2．導線斷線故障：施工工藝不標準，導線與絕緣子的綁扎處、引流綁扎處扎線脫落，造成引流斷或燒斷導線。

3．配變臺變故障跌落燒毀、配變燒毀、引流斷等造成線路故障。

4．變壓器避雷器損壞造成線路接地。

5．相間短路故障：線路檔距過大，導線弧垂過大，大風時易混線，造成相間短路故障。

6．低值、零值絕緣子造成故障：因配電絕緣子打壓困難，低值、零值絕緣子得不到及時更換，運行造成接地。春秋兩檢時都能發現絕緣子擊穿現象。

（二）外力破壞造成線路故障

1．樹障：電力線路走廊樹障一直是影響海南電網安全運行的主要隱患之一，開展電力線路走廊樹障清理，保證電網系統安全穩定運行是提供連續、安全、穩定的電能的一項非常重要的工作。

2．房障、交叉跨越公路危害電網安全，清除步履艱難。一些單位和個人違反電力法律、法規，擅自在電力線路保護區內違章建房、種樹、修路、挖堰，嚴重威脅著供電安全。

3．違章施工作業。表現在一些單位和個人置電力設施安全不顧，在電力設施保護區內盲目施工，有的挖斷電纜，有的撞斷桿塔，有的高空拋物，有的圍塘挖堰，在線下釣魚等，導致線路蹈間。

4．盜竊、破壞電力設施，危及電網安全。

5．輸電線路下焚燒農作物、山林失火及漂浮物（如放風箏、氣球、白色垃圾），導致線路跳閘。盜割導線的破壞。

（三）設計、運行管理等環節上存在的問題

1．已改造或未改造的線路未裝分段開關或裝設的分段開關數量遠遠不夠，線路一發生故障，直接跳變電所開關，跳閘率高，故障點也不容易查找。

2．外線維護單位責任心事業心不強，線路瞬時故障重合成功的外線一般不主動查線，致使故障隱患一直存在，得不到消除。因此配電網運行多少存在拼設備的情況。

二、改善低壓配電線路電壓不穩定的對策

1、合理的布置配電變壓器位置

由于在城市中心大多數是百年老城，給我們架設低壓配電線路和安裝配電變壓器帶來了很大的困難，為了滿足居民用戶電壓要求，確保電壓穩定，在滿足城市規劃的前提下，我們盡量將配電變壓器布置在負荷中心。當負荷密度高、供電范圍大時通過經濟技術比較采用兩點或多點布置，以滿足居民用戶用電電壓的要求。

2、增加配電變壓器的容量

由于受到城市規劃的限制，在城市道路的兩旁沒有增架配電變壓器的位置，原來的配電變壓器大多數是城網改造安裝的（一般是s11-m-315/10及以下），甚至有的更早，然而居民用戶用電量日益增加，以前的容量已經不能滿足當前用電形式。往往造成居民用戶電壓低，家用電器不能正常使用。當遇到這種情況時：

1、我們可以將配電變壓器由原來的小容量更換成大容量（如s11-m-315/10增加到s11-m-500/10或s11-m-630/10等），來保證居民用戶電壓質量。

2、增加配電變壓器臺區，如果在電壓低的地區有安裝配電變壓器的位置，我們可以通過加配電變壓器的方法來改善用戶電壓低困難。

3、合理的分配負載，確保三相負載平衡：

低壓配電線路是負責分配電能任務的，如果我們在安裝過程中沒有注意負載合理分配，會造成負載嚴重偏相，引起有的用戶電壓低，有的用戶電壓高，電壓低的負載不能正常工作，電壓高的負載而損壞。所以我們在三相四線制中，在分配負載時要合理，盡量保持三相平衡。

4、改善線路末端電壓

配電變壓器的低壓配電線路供電半徑一般是100-150米，但是有的居民用戶在供電范圍之外甚至更遠，在低壓配電線路的末端，這種情況如果遇到用電高峰期時，往往會使居民用戶電壓低，給用戶帶來了生活不便。當遇到這種情況時，我們可以將末端的這些用戶甩給相鄰附近的配電變壓器供電，也可以根據實際情況新增加相當容量的配電變壓器，以保證用戶的供電質量。

電壓不穩范文第2篇

關鍵詞：LDO線性穩壓器；LDR；頻率補償；頻率穩定

中圖分類號：TN432 文獻標識碼：B 文章編號：1004373X(2008)1515703

Pole Tracking Frequency Compensation for LDO Regulator

WANG Xihu,WU Longsheng,LIU Youbao

(Xi′an Microelectronic Technology Institute,Xi′an,710054,China)

Abstract：A novel frequency compensation technique for low-dropout linear regulator is presented.The proposed technique,called pole tracking compensation,provides fast transient response and does not need on-chip frequency compensation capacitor which helps enable higher integration.Theoretical analysis and simulation results show that the stability of LDO regulator is guarded under full load condition.

Keywords：LDO linear regulator;LDR;frequency compensation;frequency stability

1 引 言

便攜電子設備無論是由蓄電池組，還是交流市電經過整流后(或交流適配器)供電，工作過程中，電源電壓都存在變化。例如單體鋰離子電池充足電時的電壓為4.2 V，放電后的電壓為2.3 V，變化范圍很大。而各種整流器的輸出電壓不僅受市電電壓變化的影響，還受負載變化的影響。因而近年來，低壓差線性穩壓器(Low Dropout Linear Regulator)以其低成本，高電池利用率，潔凈的輸出電壓等特點，被廣泛應用于移動電話、掌上電腦等消費類電子產品，以及便攜式醫療設備和測試儀器中。

LDO穩壓器的頻率補償設計，不僅直接決定了頻率穩定性，而且對LDO穩壓器的性能參數，尤其是瞬態響應速度，有很大的影響。此外，隨著當前半導體集成電路工藝的發展，越來越多的功能電路能夠被集成于單一芯片中，而現有的LDO穩壓器頻率補償技術，對芯片上頻率補償電容的需要，大大阻礙了LDO穩壓器芯片集成度的提高和與其他功能電路的系統集成。

本文對LDO穩壓器的頻率穩定問題，和現有的頻率補償設計技術進行了理論分析。在此基礎上，提出了一種新型的頻率補償方法，并給出了電路實現途徑。通過一個采用TSMC0.18 μm混合信號半導體工藝，最大輸出電流為100 mA的LDO穩壓器設計，對該方法做出了進一步的說明。最后，結合LDO穩壓器的HSpice仿真結果，對本文提出的頻率補償方法的效果進行了討論。

2 LDO穩壓器頻率補償

LDO穩壓器的典型結構，如圖1所示。圖1中，Vref為具有良好溫度特性的電壓參考信號，Vin為不穩定的輸入電壓信號，Vo為輸出電壓信號。LDO穩壓器利用由壓差放大器、電壓緩沖器、電壓調整管Mpass和反饋網絡構成的負反饋環路，維持Vo穩定。

圖1 LDO穩壓器典型結構當環路對一定頻率的信號的相移達到-180°時，負反饋成為了正反饋，如果環路增益T仍大于單位增益，環路將產生自激振蕩，失去穩定Vo的作用，故需要頻率補償設計，來保證在相移達到-180°之前，T已衰減到單位增益以下。在單位環路增益頻率fu處，環路相移與180°的和，被稱為相位裕度θ。在θ與閉環增益Acl間存在以下關系：

|Acl(fu)|=1β*11+expj(θ-180°)(1)

其中β為反饋系數，1/β為低頻閉環增益。

由式(1)可以看到，若相位裕度小于60°，則|Acl|大于1/β，即發生過沖。過沖會導致LDO穩壓器的階躍響應呈現欠阻尼振蕩(振鈴)。因而相位裕度不僅是考察頻率穩定性的重要參數，而且對瞬態響應也有很大影響。

圖1中存在兩個低頻極點，分別為位于電壓緩沖器輸出端的極點P1，和LDO穩壓器輸出端的極點P2。P1與P2的值由電壓緩沖器的輸出等效電阻Ro1，Mpass的柵、源極電容Cgs，LDO穩壓器輸出端的等效電阻Ro2和外接電容Co決定:P1=-12π*Ro1*Cgs(2)

P2=-12π*Ro2*Co=-12π*(Vo/Io)*Co

=-Io2π*Vo*Co(3) 為保證LDO穩壓器的頻率穩定性和足夠的相位裕度，P1與P2的間距(P1/P2)應足夠大。但由式(3)，P2隨著LDO穩壓器的輸出電流的增大，逐漸向高頻移動，使P1和P2的間距縮小，造成頻率穩定性變差。

傳統LDO穩壓器的頻率補償方法，如圖1所示，利用了輸出端電容Co及其等效串聯電阻Resr，產生一個左半平面(LHP)零點Z1：Z1=-12π*Resr*Co(4) 若Resr的取值使Z1與P1足夠接近，并相互抵消，則在LDO穩壓器的通帶內只有一個極點P2，環路相移不會超過-180°。但是，Resr會增加Vo在瞬態過程中的變化幅度，降低對Vin中噪聲的抑制，且對Resr取值的要求，限制了Co可選擇的類型，增大了使用難度和系統成本。此外，Resr的值還受到環境溫度、電壓和頻率的影響，所以頻率穩定性不能得到可靠的保障。

由于以上原因，當前的LDO穩壓器，多采用內部頻率補償。一類內部頻率補償技術借鑒了傳統LDO穩壓器的零、極點抵消方法，并利用前饋技術［1］,或芯片內部的RC網絡［2］和電壓控制電流源［3］，產生所需的零點。但是，要做到芯片內產生的零點與相應極點的完全匹配，是非常困難的。而未能相互抵消的零點和極點，會成為LDO穩壓器通帶內的零、極點對(doublet)，造成Vo建立時間的增加。另一類廣泛使用的內部頻率補償為米勒頻率補償。米勒補償具有極點分離的特性，即通過跨接在Mpass柵極和漏極的米勒電容Cm，將P1推向低頻， P2推向高頻。米勒補償后，P1與P2由式(2)、式(3)變為：P1-12π*gm*Ro1*Ro2*Cm(5)

P2-gm2π*Co(6) 其中，gm為Mpass的跨導。

由式(5)，欲使P1遠小于P2，則Cm會很大，電路內部對其充放電的過程造成Vo的壓擺時間tsr變長。因Co很大，由式(6)，P2處于低頻，限制了增益帶寬GBW。米勒補償對tsr和GBW的影響，直接增大了LDO穩壓器的環路延時td(參看式(7))。雖然通過嵌套的米勒頻率補償方法［4］或電容倍增電路［5］，能夠減小Cm，但未能根除Cm對LDO穩壓器芯片的集成度的影響。tdtsr+1/GBW(7) 針對以上問題，下節將給出一種能夠保證LDO穩壓器的高速，且無需芯片上頻率補償電容的新型頻率補償方法。

3 極點跟隨頻率補償

LDO穩壓器空載時，由式(3)，P2為0 Hz(實際上，此時P2=-λ*IDMpass2π*Co，λ和IDMpass為Mpass的溝道調制系數和漏極電流)，P1只需大于0 Hz，P1與P2的間距(P1/ P2)就足以保證頻率穩定性。隨著輸出電流的增大，P2向高頻移動，如果P1能夠跟隨P2的變化，則P1與P2的間距得到維持。極點跟隨的頻率補償，即是當輸出電流變化時，通過使P1跟隨P2的變化，獲得頻率穩定性的方法。

一種使P1跟隨P2變化的電路實現，可利用共集電極和共漏極電壓緩沖器的輸出電阻，分別與偏置電流和偏置電流的開方成反比的規律，根據輸出電流來動態地調整電壓緩沖器的偏置電流，使P1也受輸出電流控制。

一個采用了極點跟隨頻率補償的LDO穩壓器，如圖2所示。其中，完成頻率補償的動態偏置電壓緩沖器，包括了由MOS晶體管MP3，MN4和運算放大器OPA組成的輸出電流監測電路，由MN1~MN3和MP1~MP2組成的電流鏡電路，以及由電流源IB2，IB3和雙極晶體管Q3~Q6組成的電壓緩沖器。圖2 一個采用極點跟隨頻率補償的LDO穩壓器 輸出電流監測電路中的MP3與LDO穩壓器的電壓調整管Mpass的源、柵極驅動電壓相等，且由于運放OPA輸入端“虛短”特性，MP3的漏極(OPA正向輸入端)電壓等于Mpass的漏極(OPA負向輸入端)電壓，故有：IDMP3IoIDMP3IDMpass=(W/L)MP3(W/L)Mpass=K1(8) 電流鏡電路的輸入電流IDMP3與輸出電流IDMP1，IDMN1，有以下關系：

IDMP1IDMP3=IDMN1IDMP3=(W/L)MN2(W/L)MN3=(W/L)MN1(W/L)MN3=K2(9)

電壓緩沖電路中，Q3~Q4和IB2~IB3為Q5~Q6提供了甲乙類輸出控制，Q3~Q6構成了一個跨導線性環(trans-conductance linear loop)，因而有：ICQ3ICQ6=ICQ4ICQ5=AEQ3AEQ6=AEQ4AEQ5=K3(10)其中，AEQ3~AEQ6為Q3~Q6的發射極面積。

又因ICQ3，ICQ4分別為IB2與IDMP1，IB3與IDMN1之和，若IB2=IB3，IDMP1IB2，IDMN1IB3，則由式(8)、式(9)和式(10)，有：ICQ5=ICQ6=K1K2*K3*Io=K*Io(11) 故動態偏置電壓緩沖器輸出電阻Ro1為：

Ro1=REQ5REQ6=12*VTICQ5=VT2*K*Io(12)

其中VT為熱電壓。

將式(12)代入式(2)，有：

P1=-12π*Ro1*Cgs=-Io*Kπ*Cgs*VT(13)

對照式(3)與式(13)，可以看到，P1/P2獨立于Io，故圖2中的LDO穩壓器獲得了在整個負載變化范圍內的頻率穩定性。

4 仿真結果與討論

采用TSMC 0.18 μm混合信號Spice模型，和高精度仿真工具HSpice，對圖2中的LDO穩壓器進行了設計與仿真驗證。在Co=1 μF，Io=100 mA的條件下，環路增益T的幅頻與相頻響應的仿真結果如圖3所示，在單位環增益頻率內，幅頻特性與單極點系統相同，以-20 dB/dec的速度衰減，相位裕度大于80°。

圖3 LDO穩壓器環路增益的幅頻與相頻特性圖4為輸出電流Io在20 ns內由0跳變為100 mA時，LDO穩壓器輸出電壓Vo的瞬態響應。由圖4可以看到，Vo從空載到滿載的轉換時間約為0.5 μs。如此良好的瞬態響應是由于極點跟隨頻率補償具有以下優點：極點P1對P2的跟隨，減小了P1的附加相移，增加了相位裕度，則由式(1)，有利于減小過沖導致的輸出電壓振鈴現象；無需引入零點，因而避免了零、極點對造成的輸出電壓穩定時間的增加；對帶寬沒有限制，且無需米勒頻率補償電容，則由式(7)，有利于減小環路延時。此外，電壓緩沖器中的甲乙類推拉結構和動態電流，對提高響應速度也有很大幫助。

圖4 LDO穩壓器瞬態響應最后需要說明的是，對輸出電壓Vo進行的直流掃描結果表明，Vo在整個輸出電流范圍內的變化較大，約為4%。經分析，主要由以下因素造成：圖2中的寬帶壓差放大器的非對稱結構引入了較大的輸入失調電壓；雙極器件的基極電流，以及NPN型器件與PNP型器件參數(放大倍數等)的差異引入的誤差。通過改用對稱結構的低失調壓差放大器，并將雙極器件替換為MOS器件，可提高LDO穩壓器的精度。但是由于低失調壓差放大器引入的低頻極點，以及MOS器件的低跨導造成的P1的頻率降低，會減小相位裕度，所以應避免在壓差放大器中采用電流鏡(引入鏡極點)或共源共柵(增加節點電阻)等結構，并適當提高電壓緩沖器中器件的尺寸和偏置電流。

5 結 語

本文提出的極點跟隨的頻率補償方法，提供了LDO穩壓器良好的頻率穩定性和瞬態響應，且無需芯片上頻率補償電路，因而不僅適用于高負載變化響應速度的單芯片LDO穩壓器，在集成電源管理和片上系統(SOC)方面，也有較好的應用前景。

參 考 文 獻

［1］Leung K N,Mok P K T,Ki W H.A Novel Frequency Compensation Technique for Low-Voltage Low-Dropout Regulator\.IEEE International Symposium on Circuits and Systems,1999(5):102-105.［2］Ka Chun Kwok,Mok P K T.Pole-Zero Tracking Frequency Compensation for Low Dropout Regulator\.IEEE International Symposium on Circuits and Systems,2002(4):735-738.

［3］Chava C K,Silva-Martinez J.A Robust Frequency Compensation Scheme for LDO Voltage Regulators\.IEEE Transactions on Circuits and Systems Part-I,2004,51:1 041-1 050.

［4］Lau S K,Leung K N,Mok P K T.Analysis of Low-Dropout Regulator Topologies for Low-Voltage Regulator\.IEEE Conference on Electron Devices and Solid-State Circuits\.Hong Kong,2003(3):379-382.

［5］Kok Soon Yeo,Ai min Xu,Joel pensating Capacitive Multiplier,U.S.6,812,778 B1\.2004.

電壓不穩范文第3篇

關鍵詞：電力 無功功率 　電壓控制

電壓是衡量電能質量的一個重要指標。電力系統中各種用電設備只有在電壓為額定值時才有最好的技術和經濟指標。但是在電力系統的正常運行中，用電負荷和系統運行方式是經常變化的，由此引起電壓發生變化，不可避免地出現電壓偏移。而電力系統的運行電壓水平取決于無功功率的平衡，系統中各種無功電源的無功功率輸出應能滿足系統負荷和網絡損耗在額定電壓下對無功功率的需求，否則就會偏離額定值。

電力系統中無功補償對電力系統的重要性越來越受到重視，合理地投停使用無功補償設備，對調整電網電壓、提高供電質量、抑制諧波干擾、保證電網安全運行都有著十分重要的作用。如果系統無功電源不足，則會使電網處于低電壓水平上的無功功率平衡，即靠電壓降低、負荷吸收無功功率的減少來彌補無功電源的不足。因此，要維持整個系統的電壓水平，就必須有足夠的無功電源來滿足系統負荷對無功功率的需求和補償線路和變壓器中的無功功率損耗。

一、無功功率就地補償的概念

（1）無功補償裝置的分布，首先要考慮調壓的要求，滿足電網電壓質量指標。同時，也要避免無功功率在電網內的長距離傳輸，減少電網的電壓損耗和功率損耗。無功功率補償的原則是做到無功功率分層分區平衡，就是要做到哪里有無功負荷就在那里安裝無功補償裝置。

（2）無功功率不足的危害：交流電力系統需要電源供給兩部分能量：一部分將用于做功而被消耗掉，這部分稱為“有功功率”；另一部分能量是用來建立磁場，用于交換能量使用的，對于外部電路它并沒有做功，稱為“無功功率”，無功是相對于有功而言，不能說無功是無用之功，沒有這部分功率，就不能建立磁場，電動機，變壓器等設備就不能運轉。其物理意義是：電路中電感元件與電容元件正常工作所需要的功率交換。無功功率不足，無功電源和無功負荷將處于低電壓的平衡狀態，將給電力系統帶來諸如出力不足，電力系統損耗增加，設備損壞等一系列的損害，甚至可能引起電壓崩潰事故，造成電網大面積停電。

（3）無功補償原理：在交流電路中，純電阻元件中負載電流與電壓同相位，純電感負載中電流之后電壓九十度，純電容負載中電流超前電壓九十度，也就是說純電容中電流和純電感中的電流相位差為180度，可以互相抵消，即當電源向外供電時，感性負荷向外釋放的能量由榮幸負荷儲存起來；當感性負載需要能量時，再由榮幸負荷向外釋放的能量來提供。能量在兩種負荷間相互交換，感性負荷所需要的無功功率就可由容性負荷輸出的無功功率中得到補償，實現了無功功率就地解決，達到補償的目的。

二．無功功率的補償的方式

（1）集中補償

集中補償就是把電容器組集中安裝在變電所的二次側的母線上或配電變壓器低壓母線上，這種補償方式，安裝簡便，運行可靠，利用率高，但當電氣設備不連續運轉或輕負荷時，又無自動控制裝置時，會造成過補償，使運行電壓升高，電壓質量變壞。季節性用電較強，空載運行較長又無人值守的配電變壓器不宜采用。

（2）分散補償

分散補償是將電容器組分組安裝在車間配電室或變電所個分路的出線上，形成抵押電網內部的多組分散補償方式，它能與工廠部分負荷的變動同時投切，適合負荷比較分散的補償場合，這種補償方式效果較好，且補償方式靈活，易于控制。

（3）個別補償

個別補償是對單臺用電設備所需無功就近補償的方法，把電容器直接接到單臺用電設備的同一電氣回路，用同一臺開關控制，同時投運或斷開，俗稱隨機補償。這種補償方法的效果最好，它能實現就地平衡無功電流，又能避免無負荷時的過補償，是農網中對異步電動機進行補償的常用方法。

三、無功功率的平衡

在電力系統中，頻率與有功功率是一對統一體，當有功負荷與有功電源出力相平衡時，頻率就正常，達到額定值50Hz，而當有功負荷大于有功出力時，頻率就下降，反之，頻率就會上升。電壓與無功功率也和頻率與有功功率一樣，是一對對立的統一體。當無功負荷與無功出力相平衡時，電壓就正常，達到額定值，而當無功負荷大于無功出力時，電壓就下降，反之，電壓就會上升。電壓與無功功率之間的關系要比頻率與有功功率之間的關系復雜得多。

四、無功功率的產生和吸收

同步發電機可以產生或吸收無功功率，這取決于其勵磁情況。當過勵時產生無功功率，當欠勵時吸收無功功率。

架空線路產生或吸收無功功率取決于負荷電流。當負荷低于自然負荷（波阻抗），線路產生純無功功率；當高于自然負荷時，線路吸收無功功率。

地下電纜，由于它們對地電容較大，因此具有較高的自然負荷。它們通常工作在低于自然負荷情形下，因此在所有運行條件下總發生無功功率。

變壓器不管其負載如何，總是吸收無功功率。空載時，起主要作用的是并聯激勵電抗；滿載時，起主要作用的是串聯漏抗。

負荷通常吸收無功功率。由電力系統的供電的典型負荷節點由許多裝置所組成。這種組成隨日期、隨季節和氣候的變化而不同。通常負荷節點的負荷特性是吸收無功功率的，復合負荷的有功功率和無功功率都是電壓幅值的函數。具有低的滯后功率因數的負荷使傳輸網絡有大的電壓降落，因而供電也不經濟，對于工業用戶，無功功率通常和有功功率一樣要計費，這就鼓勵企業通過使用并聯電容器來提高負荷功率因數。在一個并列運行的電力系統中，任何一點的頻率都是一樣的，而電壓與無功電力卻不是這樣的。當無功功率平衡時，整個電力系統的電壓從整體上看是會正常的，是可以達到額定值的，即便是如此，也是指整體上而已，實際上有些節點處的電壓并不一定合格，如果無功不是處于平衡狀態時，那么情況就更復雜了，當無功出力大于無功負荷時，電壓普遍會高一些，但也會有個別地方可能低一些，反之，也是如此。

五．無功補償設備的不同

（1）同步調相機

同步調相機實質上是一種不帶機械負載的同步電動機，它是最早采用的一種無功補償設備，在并聯電容器得到大量采用后，它退居次要地位。其主要缺點是投資大，運行維護復雜。因此，許多國家不再新增同步調相機作為無功補償設備。

調相機可以安裝強行勵磁裝置，當電網發生故障時，電壓劇烈降低，調相機可以強行勵磁，保持電網電壓穩定，因而提高了系統運行的穩定性。電容器輸出無功功率與運行電壓的平方成正比，電壓降低，輸出的無功將急劇下降，比如，當電壓下降10％，變為0.9Ue時，電容器輸出的無功功率變為0.81Q，即其輸出的無功功率將下降19％，所以，電容器此時不能起到穩定系統電壓的作用。

（2）并聯電容器

作為無功補償設備，電容器有以下顯著優點：電容器的損耗低，效率高。現代電容器的損耗只有本身容量的0.02％左右。調相機除了本身的損耗外，其附屬設備還需用一定的所用電，損耗2％～30％，大大高于電容器；電容器是靜止設備，運行維護簡單，沒有噪音。調相機為旋轉電機，運行維護很復雜；并聯電容器是電網中用得最多的一種無功功率補償設備，目前國內外電力系統中90％的無功補償設備是并聯電容器。

(3)并聯電抗器

并聯電抗器是一種感性無功補償設備，它可以吸收系統中過剩的無功功率，避免電網運行電壓過高。為了防止超高壓線路空載或輕負荷運行時，線路的充電功率造成線路電壓升高，一般裝設并聯電抗器吸收線路的充電功率，同時，并聯電抗器也用來限制由于突然甩負荷或接地故障引起的過電壓從而危及系統的絕緣。

電壓不穩范文第4篇

關鍵詞：無觸點 補償式 穩壓器

中圖分類號：TM44 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）07（b）-0020-02

1 研究背景

隨著我國國民經濟的飛速發展，社會對電能質量提出了更高的要求。在電網公司進行負荷調度以維持電網穩定的同時，許多用戶在負荷端自行配置穩壓裝置以維持自身電壓穩定。其中，交流穩壓器已成為許多機電設備不可或缺的供電裝置。

現在，市場上的大功率交流穩壓器以機械刷式的為主，存在壽命短，維護頻繁復雜、易引起電磁干擾、響應速度慢、大電流時易產生火花等缺點。以半導體器件為基礎的電力穩壓器在響應速度、控制性能、效率、體積、重量等方面顯現出優越性。因此，大功率電力穩壓器向著采用電力電子技術的方向發展。

2 交流穩壓器總體設計

2.1 電壓串聯補償原理

由圖1可知：Uout=Uin+U，其中Uin 為電網側輸入電壓，U為補償電壓，Uout 為穩壓器輸出電壓。當Uin 低于Us 時（為穩壓器的設定電壓），U為正補償；當Uin等于Us 時，調壓裝置不動作，U為0補償。當Uin 高于Us 時，U為負補償。

當負荷端電壓在穩壓器的調節范圍內波動時，穩壓器就可以通過智能調壓補償裝置使電壓維持在正常的設定電壓。穩壓器[1]只需補償電壓偏差電壓U，而無需承擔負荷的全部電壓，從而大大減小了穩壓器單位額定容量所需的鐵磁材料，也減小了開關器件的實際承載電壓，因此，采用電壓串聯補償技術研制的穩壓器可以做到大容量輸出。

2.2 雙向晶閘管觸發與門極控制方式介紹

穩壓器使用的是雙向晶閘管，其外形與普通晶閘管類似，但它的內部是由一種5層結構（NPNPN）構成，并引出3個端線。

雙向晶閘管只有一個控制極，通過這個它就能正常控制雙向晶閘管工作，所以它的觸發電路比較簡單。這樣能給設計和制造帶來很多的方便，也能使電路的可靠性得到提升，并且使設備的體積縮小，重量減輕，這是雙向晶閘管的一個突出優點。

雙向晶閘管有兩種常用的控制方式：移相觸發和過零觸發。后者適用于無觸點開關電路及調功電路，是在電壓或電流零點附近觸發晶閘管通斷，在設定的時間間隔內，改變晶閘管導通的周波數來控制電壓或功率。該穩壓器采用的即是過零觸發方式。

如何正確選擇及使用晶閘管，最重要的是對其陽極和門級的伏安特性和主要參數進行了解。該文所選擇的晶閘管的額定電壓約為元件所能承受的最大瞬時電壓的2～3倍。此外，選晶閘管額定電流參數的有效值應該大于它在電路中可能出現的最大電流的有效值，且一般選擇1.5～2倍的安全裕量。雙向晶閘管的伏安特性為正反向對稱，其主要參數為斷態重復峰值電壓UDRM 和額定通態電流IT。雙向晶閘管的額定通態電流是有效值，這是因為它的正方向都能觸發導通。雙向晶閘管額定電流（即均方根值電流）與普通晶閘管額定電流（即平均值電流）之間的換算公式為：

IT（AV）=IT（RMS）=0.45I（RMS）

2.3 主電路拓撲結構分析

穩壓器的主電路拓撲結構如圖1所示[3]：主電路由帶分接頭的自耦調壓變壓器T1 和串聯補償變壓器T2 組成。

S0～S6 為通過智能控制系統控制的晶閘管模塊。S2～S6 通過改變自耦變壓器的變比而控制自耦變壓器的二次電壓U0， S0～S1 通過改變補償變壓器T2 的一次繞組的接入點而控制補償電壓的正負。與補償變壓器T2一次繞組并聯的RC電路是為了抑制在換擋瞬間因補償變壓器 T2 一次繞組暫時開路而引起的沖擊電流。由于穩態運行時，RC電路只消耗極小的電流，因此在下面的電路拓撲結構分析過程中忽略不計RC電路的影響。為了便于分析，該文假設補償變壓器T2 的一次側電壓U1的參考正極為右端。則根據主電路的電磁關系可得：

由式（8）得，當K1分別為1、4/3、4/2、4/1、4/0、時，補償電壓U2的值占Uin的比重分別為-8%、-6%、-4%、-2%、0。

若設定的額定輸出電壓Uout為220 V。當電壓為最大正補償8%時，輸入電壓Uin最低可以為204 V；當電壓為最大負補償-8%時，輸入電壓Uin最高可以為239 V。因此，該拓撲結構適用于寬范圍、大容量的穩壓器。

若輸出額定電壓Uout為40 V，為了更好的演示實驗結果，取K2為6.25。當接通時，補償電壓U2的值占Uin的比重分別為0，4%、8%、12%、16%；當接通時，補償電壓U2的值占Uin的比重分別為-16%、-12%、-8%、-4%、0。因此，交流電壓輸入范圍為34～48 V。

2.4 主電路浪涌電流分析及抑制

浪涌電流指電源接通瞬間，流入電源設備的峰值電流。由于輸入濾波電容迅速充電，所以該峰值電流遠遠大于穩態輸入電流。在換擋瞬間，補償變壓器T2 一次繞組暫時開路引起浪涌電流，該電流易導致電路元件損害、設備誤動、縮短使用壽命等危害。為此，與補償變壓器T2 一次繞組并聯的RC電路是為了抑制浪涌電流的產生，從而保護主電路各設備的正常運行。

參考文獻

[1] 李海林，劉小虎.一種無觸點補償式交流穩壓器的設計[J].船電技術，2010（4）：34-36.

電壓不穩范文第5篇

直流穩壓電源包括變壓器部分、整流濾波部分、穩壓部分，主要技術指標為電壓參數（如果可調節，則為電壓范圍）、紋波系數（紋波電壓）、輸出電壓調整率、額定輸出電流。

直流穩壓電源是能為負載提供穩定直流電源的電子裝置。直流穩壓電源的供電電源大都是交流電源，當交流供電電源的電壓或負載電阻變化時，穩壓器的直流輸出電壓都會保持穩定。 直流穩壓電源隨著電子設備向高精度、高穩定性和高可靠性的方向發展，對電子設備的供電電源提出了高的要求。

（來源：文章屋網 ）