目前，现有的各种民用稳压电源均普遍针对一样平常民用电网的特点而设计，不适宜航天发射计量测试的需求。一样平常说来，民用电网由于负荷大，电源电压常日偏低，而航天计量测试设备所用的电网由于采取了逆变不间断供电技能，供电容量相对较小，易受负荷变动的影响，为适应多种负荷的事情须要，电源电压常日偏高。
普通的互换稳压电源，由于供电波形失落真大，过零检测不准确，易造成输出电压不稳，其余，由于某些互换稳压电源的一些固有的特点，当驱动非线性负载时易产生振荡。这样就造成的问题紧张是现有稳压电源不适用于航天计量测试的条件，故障率高，利用寿命短，一样平常不超过2年，给计量测试事情带来很大的麻烦。
通过对国内外互换稳压电源技能现状理解和发展动态的剖析，以及对发射基地供用电特点的调查，计量测试用精密互换净化稳压电源的设计方案紧张考虑2个方面的内容，一是主调度回路采取正弦能量分配器，在设计上紧张考虑输入电压普遍偏高，且变动幅度大，谐波含量丰富的基地供电特点，须要对正弦能量分配器各元件进行参数的设计；二是由于计量测试用电对稳压精度的哀求较高，掌握电路的设计成为研制的关键。
互换净化稳压电源的基本设计思路是，在设计正弦能量分配器、采取数字掌握技能的根本上，充分借鉴目前互换稳压电源设计技能，根据对互换净化稳压电源自身特性的理解，着重战胜基地实际利用中面临的问题，以达到预先的设计目标。根据上述思路，设计如图1所示的互换净化稳压电源事理框图。
该方案设计以含有功率滤波功能的正弦能量分配器为主回路，掌握电路以PIC微处理器为核心，由过零检测电路、电压采样电路、波形采样电路、电平变革电路组成。当市电电压或负载颠簸引起输出电压变革时，通过采样电路和数字化处理之后，通过掌握电路掌握双向可控硅SCR的导通角，从而改变流过电感的电流的大小，进而改变补偿电压的大小及其相位，末了达到稳压的目的。
图1 事理框图
电源掌握电路要办理的紧张问题：精密过零检测技能，偏差放大技能，振荡抑制技能，可控硅导通角精密掌握技能，极速稳压技能，以战胜正弦能量分配器主调度回路易产生低频振荡的毛病，使长期稳压精度优于±1%，稳定韶光减小到10ms。
2 掌握电路硬件设计与仿真传统精密互换净化稳压电源的改进，即数字监控精密互换净化稳压电源的开拓方案根据当前技能发展、数字化趋势，通过对数字旗子暗记处理器DSP和可编程逻辑掌握器PLD、单片机MPU三者组成数字监控系统的优缺陷的比较，综合经济和功能实现的哀求，精密互换净化稳压电源监控系统的改进任务由单片机实现。
2.1 掌握电路中各功能电路设计
掌握电路设计应遵照下列设计原则:
1.选择范例电路和微处理器的常规用法，便于实现硬件系统的标准化、模块化。2.系统中模块设计尽可能做到性能匹配，例如选用晶振频率较高时，存储器存取韶光有限，该当选择许可存取速率较高的芯片。3.微处理器外接电路较多时，必须考虑其驱动能力和电平合营。4.系统硬件配置与运用软件方案统筹考虑，软件能实现的功能尽可能由软件来实现，以简化硬件构造。5.可靠性和抗滋扰设计是硬件系统设计不可短缺的一部分，它包括芯片、器件选择、电气隔离等。2.1.1市电同步正弦波电路
该部分电路的浸染是得到与市电同步的正弦波。由于与市电同步的正弦波是往后产生与市电同步脉冲波的根本，而全体数字监控系统的事情都是按照与市电同步的脉冲波的时序来进行的，系统监控核心PIC单片机处于中断事情办法，与市电同步的脉冲波是它的中断触发旗子暗记，可见这部分电路的浸染十分主要。
2.1.2 同步脉冲波电路
互换净化稳压电源是根据输出电压的大小改变晶闸管导通的相位角来稳定电压的，这个相位角由浩瀚成分来决定,同时晶闸管触发脉冲必须与互换旗子暗记同步,而互换过零点脉冲的提取是确定相位角的根本，只有准确无误的捕获它,才能准确确定相位角。
当为整流滤波型负载时,使其互换输入电流为严重的非正弦波,使输出电压波形平顶化,并终极影响到过零采样点处的电压幅值和波形，这是造成普通掌握电路掌握的净化型互换稳压电源振荡的紧张缘故原由，波形示意图如图2，3所示。
图2 市电同步正弦波电路波形示意图
图3 市电同步脉冲示意图
这里选取的方案是与市电同步的正弦波先通过一片LM339组成的比较器得到方波，然后通过一片LM339组成的电平转换电路进行电平转换，末了通过一片线性光耦TIL117进行光电隔离，得到与市电同步的脉冲波。脉冲波的上升沿十分陡峭，而且利用了线性光耦TIL117进行光电隔离，担保数字监控系统免受其他外来噪声的滋扰，实现强弱电的隔离。
光电隔离器传输旗子暗记采取光电转换事理，使旗子暗记输入端与旗子暗记接管并输出端实现电绝缘。因此，可以肃清输入回路中噪声旗子暗记、共地杂波等对输出回路的旗子暗记滋扰，实现直流旗子暗记到互换或脉冲旗子暗记间的传送，如图4所示。
图4 市电同步脉冲电路事理图
图5 电压采样电路事理图
2.1.3 电压采样电路
任何一个含有智能处理单元的电路系统中，采样旗子暗记处理的好坏，对全体电路系统的性能都起着至关主要的浸染。这是由于，一方面采样电路的好坏，关系到能否为智能处理单元供应精确、稳定的采样旗子暗记，如实地反应电路系统的状态；另一方面，质量精良的采样旗子暗记为相应的电路提高转换质量和稳定性供应了保障。电源实际掌握电路的设计中，为提高全体互换稳压系统的稳压精度和系统故障检测功能，在稳压电源的输入电压和输出电压都设置了采样电路。
输出电压采样值的精确与否对本数字监控式精密净化稳压电源技能指标的提高的影响是十分关键的，由于根据输出电压采样值来打算可控硅触发脉冲的起始韶光，以达到监控的目的。输出电压进行采样的同时，加上了电压限幅电路和高频滤波电路。 先把输出电压通过全波整流，转换为纹波较小的脉动直流，然后通过两个二极管组成的限幅电路，末了通过RC电路进行高频滤波，送入PIC单片机A/D转换口，如图 5所示。
其余，为了实时的相对准确的显示输入电压和输出电压的波形，还设计了波形采样电路及旗子暗记处理电路，晶闸管触发电路,报警电路,掌握电路供电电源等等这里不一一阐述。
2.2 电源主回路仿真
在确定电路主回路参数的根本上，利用PSPICE的电路仿真能力，对付主回路中各参数的浸染做了较为详细的研究，仿真图如图6所示。
图6 净化稳压电源主回路仿真示意图
图7 输出电压与可变电感曲线关系图
图8 输出电压与负载阻抗曲线关系图
在电源主回路的仿真研究中，为了清晰的、直不雅观的显示主回路参数对输出电压的影响，假设电源主回路其他元件参数固定不变。单独剖析可变电感L在(38.7mH-200 mH)变革时，输出电压呈现了逐渐低落的趋势。
这种主回路元件参数的组合，在没有掌握电路稳压掌握的时候，最大电压输出值达到280V，最小电压输出值可以达到160V，如图7所示，如显然难以知足稳定输出电压的哀求，但只要通过掌握电路实现晶闸管掌握角的相应改变，可变电感值一定发生相应变革，输出电压的变革趋势一定会发生相应的变革，可以达到电源稳压的目的。
在互换稳压电源的实际利用中，影响电源稳压特性的成分很多，而电源负载阻抗的繁芜特性和大小变革也是个中的主要影响元素。那么电源负载阻抗的变革，对付稳压电源输出电压的影响到底怎么样呢？假设电源负载阻抗从空载阻抗一贯变革到满载阻抗，稳压电源的输出电压变革规律怎么样呢？
这里，设互换稳压电源空载时，负载阻抗值为1KΩ；满载时，设定其负载值为50Ω。如图8 所示，在主回路其他元件参数固定的情形下，负载阻抗的变革，确实可以引起输出电压的相应变革。当负载阻抗从满载阻抗增大时，输出电压相应的呈增大趋势。
图9 输出电压与感性阻抗曲线关系图
图10 输出电压与容性阻抗曲线关系图
互换稳压电源的实际运用中，负载阻抗的表现为感性的情形较多。当负载阻抗存在感性阻抗时，互换输出电压值相应的产生变革。在互换稳压电源主回路其他元件参数不发生变革时，输出电压随感性负载的增大，呈现减小的趋势，如图9所示。
图10中所示的这种变革关系，是一种空想的变革状况，在实际的电源利用中负载的变革规律繁芜，但是这样的关系直不雅观的表达了感性负载变革时输出电压的变革规律。
互换稳压电源的实际运用中，电源负载的特性繁芜，容性阻抗作为阻抗类型的一种，到底对付互换稳压电源的输出电压影响浸染如何，本文在规定其他主回路元件参数不变的根本上做了仿真剖析。
图10中显示，容性阻抗在一定的范围内，当容性阻抗逐渐增大时，输出电压呈上升趋势。但是当容性阻抗超出这个范围后，输出电压随着容性阻抗逐渐增大而逐渐减小。这种固定其他成分不变，单独反响容性阻抗的影响浸染的曲线图，从一个侧面直不雅观的反响了电源负载阻抗对付输出电压影响的繁芜性。
图11 输出电压与可变电感并联电容曲线关系图
图12 输出电压与滤波电容曲线关系图
互换净化稳压电源的稳压事理是通过改变晶闸管导通角的大小，来改变可变电感的大小，进而改变可变电感与并联电容组成的电抗属性和大小，通过掌握电路从而实现输出电压的稳定输出。以是，并联电容的选取很关键。
图11中显示，一定范围内增大并联电容，减小可变电感与并联电容组成的电抗值，输出电压呈低落趋势。但是，当并联电容增大超过一定范围后，对输出电压的影响浸染变革不定，这样会影响电源事情的稳定性，这也为主回路并联电容大小的选取供应了必要的辅导。
在互换净化稳压电源主回路的设计中，有专门谐振于市电3倍频和5倍频的滤波电容和电感的设计，除此之外，在互换净化稳压电源的设计中，与电源负载并联的滤波的电感的设计也很主要，它在一定意义年夜将极大的影响互换净化稳压电源的低通滤波特性。从图12中可以清晰看出，滤波电容的选取不宜太大，太大会对电源的事情稳定性产生不良影响。
3.样机稳压性能测试互换稳压电源中，负载变革、主回路参数、输入电压等成分会引起输出电压的变革。在实际互换稳压电源的运用中，各种干系成分是不断变革的，而输出电压最大限度保持恒定的能力是用户最关心的事情。样机经性能测试，其指标完备符合设计哀求，后在计量站进行了实际试用，效果良好。
图13是实验样机的实物图片，为解释其紧张性能表现，给出了稳压电源在5KW输出负载时，通过调压器对输入电压进行突变调节时，图14所示实测的输入输出比对波形, 图15所示外场实测的输入输出比对波形。
图13 高稳定度精密供电电源样机实物图
图14 实测输入输出比对波形（上波形为输入，下波形为输出）
图15 外场实测输入输出比对波形（上波形为输出，下波形为输入）
从图14中明显看出，稳压精度优于±1%，稳压输出的调度速率不大于10ms，表明研制的稳压电源具有优秀的性能。从图15中可以看出，外场实际的输入电压波形得到了很好的改进，输出电压可以知足实际需求。
4.总结通过互换净化稳压电源仿真模型的建立，实现了电源主回路的仿真，进一步明确了主回路各元件参数对电源输出电压的影响，为主回路参数的推敲选取供应了理论辅导，并且战胜了实际设计中器件改换繁琐的缺陷，对付各元件参数的影响有了直不雅观的认识。
通过对样机稳压性能的实际测试证明，样机的稳压性能可以很好的知足基地对输出电压的稳定哀求，并且在实际试用中，效果良好。
（本文选编自《电气技能》，作者为任贤。）
