三相交流调压模块在线性调压式恒流源中的应用

　　1引言

　　某项科研任务需用上百台500A恒流源，要求其有极高的可靠性、稳定度和低的纹波。其交流电网电压340～420V，负载在0.05～0.1Ω的大范围内变化，电流从200～500A连续可调，使用工控机进行控制。

　　从经验和可靠性考虑，确定采用线性串联电源方案。为了提高输出电流稳定度，降低纹波以及避免开机瞬间对滤波电容、调整管的冲击，可在三相桥式整流输出端串接扼流圈。但是，针对本电源，需要制作500A，mH级的扼流圈，不仅造价高、体积大、笨重，需占有较大空间，而且影响装配结构、布局。能否采用别的技术而不用扼流圈，则是本课题需要解决的一个问题。

　　已知负载电压最低10V(0.05Ω/200A)，最高50V(0.1Ω/500A)，负载电压的变化由调整管调节，再考虑电网电压的变化，则调整管最高工作电压可达60V。一般调整管在高的工作电压下，其极限功率要下降，有的急剧下降，虽然可以采用变压器电压分低、中、高三档的办法来解决，但考虑到负载通电发热阻值变大，电网变化及三档复盖等因素，调整管的工作电压仍在20V以上。当调整管管压降20V时，其耗散功率为10kW，如何将10kW的功率转换的热量排散出去，亦是很难解决的问题。

　　为了使恒流源安全可靠工作，拟选功率为300W的调整管降额到l00W使用，则需100只并联，这必然使装配复杂，成本增加。

　　要解决上述问题可行的技术方案很多，经比较论证确定选用晶闸管交流调压式。

　　2方案及工作原理

　　选用捷普三相交流智能控制模块作为前级调压单元，恒流源工作原理见图1。

　　图1恒流源主电路

　　三相交流电经断路器、调压模块、变压器降压、三相桥式整流滤波后的直流电压Vo为恒流源供电。

　　断路器起着过流保护作用，当恒流源失控或负载短路时，自动切断电源。

　　交流调压模块是本方案重要部件，只需外加12V直流电，以手动或微机控制给定信号电压，即可改变6只晶闸管的触发角，从而改变交流输出电压，达到控制直流电压Vo的目的。

　　直流电压经电流取样，比较放大调整后输出稳定的电流Io，从线性串联电源原理可得：

　　Vo=Vce+Vs+VLVs=IoRsVL=IoRL式中：Vce为调整管的压降;

　　Vs为取样电阻的电压;

　　VL为负载电阻的电压。

　　由于Rs

　　3方案效果分析

　　用变压器分档办法，调整管管压降仍在20V以上，如何将调整管耗散10kW的热量排散出去，以往采用水冷或风冷散热器，而且以水冷为主。

　　采用水冷须另加水冷装置，不仅装配工作量大，而且特别是上百台恒流源，要用上千根连接水管，易发生漏水问题，如有一处漏水，实验就无法进行。