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1.引言
精密電子儀器設備廣泛應用于家庭、工業(yè)生產(chǎn)、辦公自動化、實驗研究、通信工程、醫(yī)療等領域，一般均由城市電網(wǎng)供電。城市電網(wǎng)額定電壓為單相220V，是人為規(guī)定的理想狀態(tài)的電壓。由于來自變壓器的供電線路首端電壓為（220+10%）V、尾端電壓為（220-10%）V，因而要求電氣設備具備一定的抗電網(wǎng)電壓波動的能力。盡管大部分電器設備具有抗電源電壓波動的能力，但是據(jù)統(tǒng)計，電源電壓的波動是引起電氣設備故障的原因之一，因此，這些電氣設備需要使用穩(wěn)壓電源才能保障其正常運行。
穩(wěn)壓電源是對電網(wǎng)電壓起穩(wěn)定作用的設備，在我國已應用多年，如：伺服電機帶動調(diào)壓變壓器的滑動觸點式、可變電抗器式、磁飽和式自動穩(wěn)壓電源等。
上述穩(wěn)壓電源原理上都是對電網(wǎng)電壓取樣，經(jīng)過比較處理和使用伺服電機或無觸點開關進行調(diào)整，以使交流電壓穩(wěn)定輸出。這類穩(wěn)壓電源一般穩(wěn)壓效果較差，精度在1%~0.5%。
目前的交流穩(wěn)壓電源主要存在下列問題：
（1）使用非線性電抗器往往帶來諧波，對電網(wǎng)電壓波形質(zhì)量沒有改善，有的還帶有附加波形失真對電網(wǎng)造成諧波污染。
（2）采樣時間和執(zhí)行機構(gòu)動作時間過長。
這兩個環(huán)節(jié)對穩(wěn)壓器性能影響較大，采樣方式一般采用有效值或平均值采樣，至少需要幾個周期；而伺服電機執(zhí)行調(diào)整動作一般需幾秒到幾十秒，時間過長且對電壓波形沒有改善作用。這些穩(wěn)壓方法，對電網(wǎng)電壓中變化速度較快的干擾諸如浪涌、下陷、脈沖干擾和高頻干擾等來不及反應和執(zhí)行，造成干擾穿過穩(wěn)壓裝置到達用電設備，對電氣設備不能起到保護作用，還可能造成電氣設備不能正常運行甚至損壞。
由此可見，在電網(wǎng)電壓發(fā)生變化和干擾時，使穩(wěn)壓電源的輸出電壓快速回到額定值附近，給電氣設備提供波形良好、幅值穩(wěn)定的正弦交流電壓，對保障其安全正常運行將有很大好處。
2. 瞬時比較交流穩(wěn)壓方法
下面介紹一種可以改善上述交流穩(wěn)壓電源不足的交流穩(wěn)壓新方法，即用瞬時比較法——波形修補技術制作交流穩(wěn)壓電源，基本原理示意如圖1。
電網(wǎng)電壓uin=額定電壓uS+⊿u
電網(wǎng)電壓uin+控制電壓uC=輸出電壓uout
圖1 波形修補技術示意圖
其中額定電壓uS是由人為規(guī)定的理想狀態(tài)的電壓，⊿u是電網(wǎng)電壓對額定電壓的偏離，不管大小，只要偏離額定電壓，可由人工制造的控制電壓uC與電網(wǎng)電壓uin進行疊加。若讓人為制作的控制電壓uC等于-⊿u，在⊿u變化時，-⊿u也隨之改變，輸入電壓uin與控制電壓uC疊加后就等于額定電壓uS。在城市電網(wǎng)中，單相額定電壓有效值為220V。
控制電壓的獲得示意如圖2所示。
對于輸入電壓引起的變化,首先將輸入電壓進行采樣，變比系數(shù)為1/A，
uin/A=（uS+⊿u1）/A = uS/A+⊿u1/A
人為制造一個參考電壓ur，與電網(wǎng)電壓同頻同相，有效值為US/A，且波形良好。輸入電壓uin的采樣值與ur比較后其差值為⊿u1/A，即uin—ur=⊿u1/A,
然后將此電壓差值和功率放大β倍。
令β=A，則被放大后的值就是⊿u1，再通過耦合變壓器將⊿u1反相疊加到電路中，此時輸出電壓就等于額定電壓，即uout=uS=Aur=βur。此時，由于β是一個放大系數(shù)，uout的性能僅與ur有關。
ur是人為產(chǎn)生的實在電壓，可由模擬或數(shù)字電路獲得，具有良好性能指標，ur的穩(wěn)定也就決定了輸出電壓的穩(wěn)定。
由以上分析看出，瞬時比較交流穩(wěn)壓方法的實質(zhì)是：采用輸入電壓與參考電壓進行瞬時比較找出其波形的不足，通過控制電壓的疊加，對輸入電壓波形進行改善和修補，從而達到穩(wěn)定輸出電壓的目的。輸出電壓的電能質(zhì)量由ur決定，波形良好、幅值穩(wěn)定；而輸入電壓僅是給電源內(nèi)部工作和穩(wěn)定的電壓輸出提供能量，使用小功率控制電壓得到大功率的穩(wěn)定輸出電壓。這樣輸出能量由電網(wǎng)提供，控制電壓僅用來修補電網(wǎng)中與額定電壓偏離的波動部分。
同樣，對于輸入電壓不變，而由于負載的變化引起輸出電壓改變時，從輸出電壓端采樣，用類似辦法調(diào)整控制電壓uC2，使控制電壓uC2改變，維持輸出電壓穩(wěn)定，而不影響輸入電壓。
