專利名稱：抗干擾電源穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及振蕩器帶寬抑制電磁脈沖于擾兼具穩(wěn)壓功能的電源裝置。
現(xiàn)代精密電子設(shè)備如計(jì)算機(jī)對電源的質(zhì)量要求很高，尤其要求抑制對程控儀表和計(jì)算機(jī)危害極大的電磁尖脈沖干擾.CN862104009提出一種以屏蔽和隔離作為抑制脈沖干擾手段的“三相超隔離抗干擾電源穩(wěn)壓裝置”，該裝置雖然對脈沖干擾抑制力強(qiáng)，但其電源變壓器的初、次級繞組都必須實(shí)行嚴(yán)格屏蔽，制作工藝比較復(fù)雜，整機(jī)重量較大。
本發(fā)明提出一種直接利用振蕩器的帶寬抑制電磁脈沖干擾的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，使對變壓器繞組的屏蔽措施大大簡化，本發(fā)明的進(jìn)一步目的還在于通過對電源變壓器的結(jié)構(gòu)，繞組匝數(shù)比和功率振蕩器部件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使功率振蕩器獲得合理帶寬和合適的穩(wěn)壓參數(shù)，使裝置具有良好的抗干擾和穩(wěn)壓性能。
本發(fā)明的電氣原理圖如

圖1所示，它主要是一個(gè)包括基波功率振蕩器和諧波振蕩回路的單相變壓器。該變壓器的初級繞組由輸入主繞組(1)-(1′)和輸入輔助繞組(2)-(2′)串聯(lián)組成，次級繞組由輸出主繞組(3)-(3′)和輸出輔助繞組(4)-(4′)串聯(lián)組成，繞組(1)-(1′)、(2)-(2′)和(4)-(4′)工作在磁化曲線的線性段，繞組(3)-(3′)工作在磁化曲線的飽和段，在繞組(3)-(3′)的兩端并聯(lián)有分別由電容C1、電感L1和電容C2、電感L2組成的串聯(lián)回路，所說的基波功率振蕩器由輸出主繞組(3)-(3′)和C1、C2、L1、L2組成，該振蕩器諧振于電源基波或其鄰近頻率，主要由輸入主繞組(1)-(1′)進(jìn)行交流激勵(lì)。由于該振蕩器有一個(gè)以基波頻率為中心的帶寬，因而僅有電源基波頻率通過功率振蕩器，帶寬之外的那些頻率受到有效的抑制，通常電網(wǎng)上的高能量脈沖寬度都在毫秒級，其頻率都在KHz以上，因此這些高能量干擾脈沖被大幅度衰減。振蕩器中使C1、L1和C2、L2兩個(gè)串聯(lián)回路分別諧振于基波三次諧波和五次諧波。從而形成基波三次諧波和五次諧波的濾波電路，該濾波電路有效地濾除基波三次諧波和五次諧波分量，改善因電網(wǎng)低頻大幅度波動(dòng)引起的波形失真。本發(fā)明使輸出主繞組(3)-(3′)工作于磁化曲線的飽和段從而使輸出具有穩(wěn)壓作用，與繞組(3)-(3′)串聯(lián)的輔助繞組(4)-(4′)則主要由輸入輔助繞組(2)-(2′)交流感應(yīng)而產(chǎn)生一個(gè)輸出補(bǔ)償電壓，該電壓用以調(diào)整繞組(3)-(3′)雖然飽和但仍然隨輸入電壓增加而慢慢上升的電壓。
以下是本發(fā)明的單相變壓器的一個(gè)優(yōu)化結(jié)構(gòu)(如圖2所示)，該變壓器采用一個(gè)具有三鐵芯柱的變壓器鐵芯，其中一側(cè)鐵芯柱(5)的中部留有小磁隙(6)[即H]，在該側(cè)柱上裝輸入輔助繞組(2)-(2′)和輸出輔助繞組(4)-(4′)，上述兩繞組被磁隙(6)隔開。在中間鐵芯柱(7)上裝輸入主繞組(1)-(1′)，在另一側(cè)鐵芯柱(8)上裝輸出主繞組(3)-(3′)，電源的輸入火線分別從(2)、(1)端輸入，輸出火線和輸出中線分別從(4)、(3)端輸出。
上述變壓器鐵芯側(cè)柱上的磁隙寬度H為3-4mm，可在空隙中填充0.5-3mm厚度的玻璃纖維環(huán)氧板介質(zhì)用以調(diào)節(jié)(2)-(2′)對(4)-(4′)的感應(yīng)強(qiáng)度。在本結(jié)構(gòu)中，繞組(4)-(4′)上的輸出補(bǔ)償電壓主要是由(2)-(2′)交流感應(yīng)產(chǎn)生的，特別是輸入電壓在220V以下時(shí)，(2)-(2′)起主要作用。當(dāng)端入電壓在220V以上時(shí)，則振蕩繞組(3)-(3′)也對(4)-(4′)產(chǎn)生明顯的感應(yīng)作用，該感應(yīng)與(2)-(2′)的感應(yīng)是反相的，所以(4)-(4′)在(2)-(2′)和(3)-(3′)的共同感應(yīng)下，使(4)-(4′)隨輸入電壓的高低對(3)-(3′)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償，保證輸出具有良好的穩(wěn)壓功能，本發(fā)明各繞組的感應(yīng)電壓示意圖如3所示。調(diào)節(jié)鐵芯磁隙填充物的厚度，還可使變壓器不產(chǎn)生過壓現(xiàn)象。
為使本裝置的基波功率振蕩器獲得合理的帶寬和合適的穩(wěn)壓電氣參數(shù)，本發(fā)明對電源變壓器的各繞組的匝數(shù)比以及振蕩器的部件的電氣參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇，以下是一套各繞組匝數(shù)比的優(yōu)化參數(shù)(2)-(2′)匝數(shù)∶(4)-(4′)匝數(shù)∶(3)-(3′)匝數(shù)∶(1)-(1′)匝數(shù)＝(3.2-3.4)∶(2.2-2.4)∶(8.8-9.2)∶(9.6-10.4)。振蕩器的部件選擇則根據(jù)以下的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，使功率振蕩器的基波振蕩電流I振設(shè)計(jì)為裝置額定有效輸出電流I有效的2-2.5倍。本發(fā)明一單元(由一個(gè)包括基波功率振蕩器和諧波諧振回路的單相變壓器構(gòu)成)構(gòu)成單相抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，(如圖1、圖2);將三單元Y形聯(lián)接則可組成三相抗干擾電源穩(wěn)壓裝置(如圖4)。
下表為單相0.5KVA-5KVA，三相10KVA-15KVA的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置的基波功率振蕩器各部件參數(shù)的優(yōu)選使用范圍(采用耐壓400V電容器，電容器的電流密度為0.07-0.12安培/μf)。
為降低和消除本裝置工作時(shí)的噪聲，本發(fā)明還采用下列技術(shù)措施1、用低碳鋼板把處于磁飽和的輸出主繞組(3)-(3′)連同其所附繞的鐵芯柱屏蔽起來，以消除該鐵芯柱由于飽和而往外泄漏磁場而與機(jī)箱鐵殼發(fā)生鐵磁振蕩噪聲;2、采用紅木夾條作為變壓器夾具，起加固和防震作用。
本發(fā)明利用振蕩器帶寬抑制脈沖干擾，特別是毫秒級寬度的高能量干擾，實(shí)驗(yàn)結(jié)果當(dāng)輸入端竄入1000伏，ms寬度以上的干擾時(shí)，輸出端的干擾訊號衰減到60伏以下，400伏以下的輸入干擾，在輸出端被衰減干凈，本發(fā)明由于簡化了對變壓器繞組的屏蔽措施，制作工藝簡化，整機(jī)重量減輕，整機(jī)還具有較寬的穩(wěn)壓范圍，輸出波形失真小，總諧波失真空載時(shí)小于2.5%，全載時(shí)為2%以下。
圖1為本發(fā)明的電氣原理圖;
圖2為本發(fā)明的電氣結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明各繞組感應(yīng)電壓示意圖;
圖4為本發(fā)明三相抗干擾電源穩(wěn)壓裝置的電氣原理圖。
以下是本發(fā)明實(shí)施例的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)如圖2，初次級繞組(1)-(1′)、(2)-(2′)、(3)-(3′)、(4)-(4′)分別裝在變壓器的三鐵芯柱(5)、(7)、(8)上，其中側(cè)柱(5)的中間有寬度H＝3mm的磁隙，調(diào)整磁隙中的介質(zhì)填充物玻璃纖維環(huán)氧板厚度可調(diào)節(jié)繞組(4)-(4′)所獲的電壓補(bǔ)償量。各繞組的匝數(shù)比為(2)-(2′)匝數(shù)∶(4)-(4′)匝數(shù)∶(3)-(3′)匝數(shù)∶(1)-(1′)匝數(shù)＝3.3∶2.2∶9∶10，繞組(3)-(3′)與C1、L1、C2、L1組成基波(50Hz)功率振蕩器，C1、L1組成基波三次諧波(150Hz)的串聯(lián)諧振回路，C2、L2組成基波五次諧波(250Hz)的串聯(lián)諧振回路，以裝置額定功率1千瓦設(shè)計(jì)，I振≈10A、C1為80μf、C2為60μf、L1為15mH、L2為7mH。
權(quán)利要求
1.一種抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，包括機(jī)箱和單相電源變壓器，該變壓器的初級繞組由輸入主繞組(1)-(1′)和輸入輔助繞組(2)-(2′)串聯(lián)組成，次級繞組由輸出主繞組(3)-(3′)和輸出輔助繞組(4)-(4′)串聯(lián)組成，繞組(1)-(1′)、(2)-(2′)和(4)-(4′)均工作在磁化曲線的線性段，繞組(3)-(3′)工作在磁化曲線的飽和段，在繞組(3)-(3′)的兩端并聯(lián)有分別由電容C1、電感L1和電容C2、電感L2組成的串聯(lián)回路，其特征在于輸出主繞組(3)-(3′)和C1、L1、C2、L2組成主要由輸入主繞組(1)-(1′)激勵(lì)的基波功率振蕩器，該基波功率振蕩器諧振于電源基波或其鄰近頻率，而且C1、L1和C2、L2分別組成基波的三次諧波和五次諧波的串聯(lián)諧振回路，輸出輔助繞組(4)-(4′)主要由輸入輔助繞組(2)-(2′)交流感應(yīng)產(chǎn)生輸出補(bǔ)償電壓。
2.按權(quán)利要求1所述的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，其特征在于所說的單相變壓器采用有三鐵芯柱的變壓器鐵芯，其中一側(cè)鐵芯柱的中部留有一小磁隙，在該側(cè)柱上裝輸入輔助繞組(2)-(2′)和輸出輔助繞組(4)-(4′)，上述兩繞組被磁隙隔開，在中間鐵芯柱上裝有輸入主繞組(1)-(1′)，在另一側(cè)鐵芯柱上裝輸出主繞組(3)-(3′)。
3.按權(quán)利要求2所述的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，其特征在于所說的側(cè)鐵芯柱的磁隙寬度H為3-4mm，其中填充0.5-3mm厚度的玻璃纖維環(huán)氧板介質(zhì)。
4.按權(quán)利要求1或2所述的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，其特征在于變壓器各繞組匝數(shù)比為(2)-(2′)匝數(shù)(4)-(4′)匝數(shù)(3)-(3′)匝數(shù)(1)-(1′)匝數(shù)＝(3.2-3.4)∶(2.2-2.4)∶(8.8-9.2)∶(9.6-10.4)
5.按權(quán)利要求1或2所述的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，其特征在于所說的基波功率振蕩器的振蕩電流I振設(shè)計(jì)為裝置額定有效輸出電流I有效的2-2.5倍。
6.按權(quán)利要求1或2所述的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，其特征在于采用低碳鋼板對輸出主繞組(3)-(3′)連同其所附繞的鐵芯柱加以屏蔽。
7.按權(quán)利要求1或2所述的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，其特征在于所說的基波功率振蕩器采用下列優(yōu)選電氣參數(shù)
8.按權(quán)利要求1或2所述的抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，其特征在于本裝置一單元構(gòu)成單相抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，將三單元Y形聯(lián)接可組成三相抗干擾電源穩(wěn)壓裝置。
全文摘要
一種抗干擾電源穩(wěn)壓裝置，它主要是一個(gè)包括基波功率振蕩器和諧波振蕩回路的單相變壓器，變壓器輸出主繞組和兩路LC諧波串聯(lián)諧振回路組成主要由輸入主繞組激勵(lì)的電源基波功率振蕩器，通過振蕩器的合理帶寬抑制電磁脈沖干擾，輸出主繞組工作于飽和態(tài)，兼具有穩(wěn)壓功能，其輸出輔助繞組在輸入輔助繞組和輸出主繞組的雙重感應(yīng)下產(chǎn)生一個(gè)補(bǔ)償電壓，擴(kuò)大裝置的穩(wěn)壓范圍。本裝置結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾和穩(wěn)壓性能好，是現(xiàn)代精密電子設(shè)備的可靠電源裝置。
文檔編號G06F3/06GK1057532SQ9010300
公開日1992年1月1日 申請日期1990年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1990年6月16日
發(fā)明者周昭仲, 黃彥祿, 潘禎祥, 李強(qiáng) 申請人:中國科學(xué)院廣州電子技術(shù)研究所