什么是电压稳定器，它是如何工作的？

微处理器芯片技术和电力电子器件嵌入智能交流电压稳定器（或自动电压调节器（AVR）设计中，使得在市电电压出现显著且持续偏移时，能够提供高质量、稳定的电力供应。

作为传统继电器式电压稳定器的进步，现代创新稳定器采用高性能数字控制电路和固态控制电路，消除电位器的调节，允许用户通过键盘设置电压需求，并支持输出启动和停止功能。

这也使稳定器的跳跃时序或响应速度变得非常低，通常不到几毫秒，此外还可以通过可变设置进行调整。如今，稳定器已成为许多对电压波动敏感的电子设备的优化电源解决方案，并被广泛应用于数控机床、空调、电视机、医疗设备、计算机、通信设备等多种设备。

一．什么是电压稳定器？

电压稳定器是一种电气设备，设计用于在负载输出端提供恒定电压，无论输入电压或输入电源电压的变化如何。它保护设备或机器免受过压、低压及其他电压浪涌的影响。

它也被称为自动电压调节器（AVR）。对于昂贵且珍贵的电气设备，电压稳定器是首选，以保护设备免受有害的低压/高压波动影响。这些设备包括空调、胶印机、实验室设备、工业机械和医疗设备。

电压稳定器在输入电压被输入到负载（或对电压变化敏感的设备）之前，先调节波动的输入电压。稳定器的输出电压在单相供电时保持在220伏或230伏之间，三相供电时为380伏或400伏，均在输入电压的波动范围内。这种调节由内部电路执行的降压和升压作实现。

如今市场上有种类繁多的自动电压调节器。这些设备可以是单相或三相设备，具体取决于应用类型和所需容量（KVA）。三相稳定器有两种版本，分别是平衡负载模型和非平衡负载模型。

这些设备既有专门用于家电的设备，也有作为大型稳定单元，用于特定地点的整台家电，比如全屋。此外，这些稳定器单元可以是模拟型或数字型。

常见的电压稳定器类型包括手动或可切换稳定器、自动继电器型稳定器、固态或静态稳定器以及伺服控制稳定器。除了稳定功能外，大多数稳定器还配备了其他功能，如输入/输出低压截止、输入/输出高压截止、过载截止、输出启停功能、手动/自动启动、电压截止显示、零电压开关等。

二．为什么需要电压稳定器？

通常，每台电气设备或设备都设计用于广泛的输入电压范围。根据灵敏度的不同，设备的工作范围受限于特定数值，例如，有些设备能容忍额定电压±10%，而有些则±5%或更低。

电压波动（额定电压幅度的升降）在许多区域都很常见，尤其是在终端线路上。电压波动最常见的原因包括照明、电气故障、线路故障以及设备周期性关闭。这些波动会导致电气设备或电器发生故障。

1．长时间超电压会导致：

设备永久损坏

绕组绝缘损坏

负载的不必要中断

电缆及相关设备的损耗增加

电器寿命降级

2．长时间处于电压下会导致：

设备故障

工作时间更长（如电阻加热器）

设备性能下降

拉大电流进一步导致过热

计算误差

电机转速降低

因此，电压稳定性和准确性决定了设备的正确运行。因此，电压稳定器确保输入电源的电压波动不会影响负载或电器。

三．电压稳定器是如何工作的？

电压稳定器执行降压和升压作的基本原理:

在电压稳定器中，电压过高和电压过高的修正通过两个基本作实现，即升压和降压作。这些作可以通过开关手动执行，也可以通过电子电路自动实现。在电压下状态下，升压工作将电压提升至额定水平，而降压作则在过压条件下降低电压水平。

稳定的概念涉及对市电电源的电压进行加减。为此，稳定器使用变压器，变压器以不同配置连接开关继电器。有些稳定器使用带抽头绕组的变压器，以提供不同的电压校正，而伺服稳定器则使用自耦变压器，提供广泛的校正范围。

次级绕组的极性方向使其电压直接加到初级电压中。因此，在电压下状态下，变压器（无论是抽头变压器还是自耦变压器）由继电器或固态开关切换，使输入电压附加额外的电压。

电压稳定器，利用两个继电器在过压和电压条件下为负载提供恒定的交流供电。通过切换继电器，可以针对两种特定电压波动（例如电压下，比如195V，另一种过电压，比如245V）进行降压和升压作。

对于抽头变压器类型的稳定器，不同的分接点会根据所需的升压或降压电压进行切换。但在自耦变压器类型的稳定器中，电机（伺服电机）与滑动触点一起使用，以获得自动变压器的升压或降压电压，因为它只有一个绕组。

四．电压稳定器的类型：

电压稳定器已成为许多家庭、工业和商业系统电气设备的重要组成部分。早期，手动作或可切换的电压稳定器用于提升或降压输入电压，以使输出电压处于所需范围内。此类稳定器采用机电继电器作为开关装置。

后来，额外的电子电路自动化了稳定过程，催生了分接开关自动电压调节器。另一种流行的电压稳定器类型是伺服稳定器，其电压校正在无开关的情况下持续进行。让我们讨论三种主要类型的电压稳定器。

1．继电器型电压稳定器：

在这种类型的电压稳定器中，电压调节通过切换继电器实现，使变压器的多个抽头之一连接到负载（如上所述），无论是用于升压还是降压作。下图展示了继电器型稳定器的内部电路。

它除了变压器外，还配备了电子电路和一组继电器（变压器可以是环形变压器或铁芯变压器，次级线路提供分接）。电子电路由整流电路、运算放大器、微控制器单元及其他微小元件组成。

电子电路将输出电压与内置参考电压源提供的参考值进行比较。每当电压升高或下降超过参考值时，控制电路会切换相应继电器，将所需的抽头连接到输出端。

这些稳定器通常在输入电压变化时改变电压范围为±15%至±6%，输出电压精度为±5%至±10%。这种类型的稳定器最常用于住宅、商业和工业应用中的低额定电器，因为它们重量轻且成本低廉。然而，这些设备存在若干限制，如电压校正速度慢、耐用性较低、可靠性较低、调节过程中电力路径中断以及无法承受高电压浪涌。

2．伺服控制电压稳定器

这些通常称为伺服稳定器（作用于伺服机构，也称为负反馈），其名称表明它使用伺服电机来实现电压校正。这些主要用于高输出电压精度，通常可达到±1%，输入电压变化可达±50%。下图展示了伺服稳定器的内部电路，该电路包含伺服电机、自耦变压器、降压增压变压器、电机驱动器和控制电路作为关键部件。

在该稳定器中，降压升压器初级端连接到自耦变压器的固定抽头，另一端连接到由伺服电机控制的运动臂。降压增压变压器的次级与输入电源串联，输入电源仅输出稳定器。

电子控制电路通过比较输入与内置参考电压源来检测电压的下降和电压上升。当电路发现错误时，它会驱动电机，电机又推动自耦变压器的臂。这可以给初级或降压变压器供电，使得次级两端的电压应当是期望的输出电压。大多数伺服稳定器使用嵌入式微控制器或处理器作为控制电路，以实现智能控制。

这些稳定器可以是单相、三相平衡型或三相不平衡型。单相型中，伺服电机与可变变压器耦合实现电压校正。对于三相平衡型，伺服电机与三个自耦变压器结合，通过调节变压器输出，在波动时提供稳定输出。在不平衡类型的伺服稳定器中，三个独立的伺服电机与三个自耦变压器耦合，每个变压器都有自己的控制电路。

与继电器型稳定器相比，使用伺服稳定器有多种优势。其中一些包括更高的校正速度、高精度的稳定输出、能够承受涌入电流以及高可靠性。然而，由于有电机，这些设备需要定期维护。

3．静态电压稳定器：

顾名思义，静压稳定器作为伺服电机机构没有任何活动部件，而伺服稳定器则是这样。它采用电力电子变换电路实现电压调节，而非传统稳定器中通过变异。在这类稳定器中，相比伺服稳定器，它们可以实现更高的精度和优异的电压调节，通常调节率为±1%。

它本质上由降压升压变压器、IGBT功率转换器（或交流转交流转换器）以及基于微控制器、微处理器或数字信号处理的控制器组成。微处理器控制的IGBT变换器通过脉宽调制技术产生适当电压，并将该电压供给降压升压变压器的初级。IGBT转换器以一种电压方式产生电压，使其可以与输入线电压同相或180度相差，以便在波动时进行加减电压。

每当微处理器检测到电压下降时，它会向IGBT转换器发送PWM脉冲，使其产生的电压与标称值相差的电压相等。该输出与输入电源同相，供电给降压增压器初级。由于次级接入线，感应电压会加入输入电源，并将修正后的电压供给负载。

同样，电压上升导致微处理器电路发送PWM脉冲，使转换器输出的电压偏离180度，与输入电压相位相差180度。降压升压变压器次级电压从输入电压中减去，从而实现降压作。

与分接开关和伺服控制稳定面相比，这些稳定器因其多种优点而广受欢迎，如体积紧凑、修正速度极快、电压调节优异、无活动部件、高效且可靠性高。

五．电压稳定器和电压调节器的区别：

这里提出了一个重要但令人困惑的问题：稳定器和调节器之间到底有什么区别？嗯......两者执行相同的工作，即稳定电压，但电压稳定器和电压调节器的主要区别是：

电压稳定器：它是一种设计用来向输出保持恒定电压而不改变输入电压的器件或电路。

电压调节器：它是一种设计用来向输出端提供恒定电压且负载电流不变化的器件或电路。