一、电压跌落时输出端发生了什么
400Hz中频电源给航空设备供电时,输入电网受到干扰,输出端短时过载,都会让电压在几个周期内往下掉。掉下去的过程有快有慢,掉下去的幅度有深有浅。电压跌落后再回升,这个回升阶段能不能平稳,直接关系到后端设备会不会误动作。现场看波形时,跌落通常表现为正弦波的幅值突然压缩,持续几十毫秒后恢复正常。电阻性负载下,跌落前后的相位基本不变。
二、跌落恢复阶段电流电压的实测表现
用示波器观察过多台400Hz中频电源的恢复过程。直接恢复的电源,电压回到正常值的瞬间出现一个明显尖峰,过冲幅度约为正常输出的15%。同时电流出现一个短时冲击波。平滑过渡的电源,电压沿一条斜坡上升,过冲在3%以内,电流冲击也小。两种恢复方式的波形差别清楚。示波器上能看到恢复起点处的圆角和终点处的水平。
| 恢复方式 | 电压过冲 | 电流冲击 | 负载适应性 |
|---|---|---|---|
| 直接恢复 | 约15% | 大 | 差 |
| 斜坡恢复 | 约3% | 较小 | 较好 |
| 分阶段恢复 | 可控 | 小 | 好 |
三、控制环路如何恢复波形
400Hz中频电源普遍采用电压电流双闭环控制。电压跌落时,外环检测到误差后输出调节信号,内环跟着动作。环路响应速度太快,恢复时电压容易冲过头。环路响应太慢,恢复时间拉长。数字控制电源可以在跌落结束后执行一段恢复程序,让电压按设定斜率爬升。模拟控制电源一般靠环路自身特性恢复,恢复波形容易出现振荡。控制器里的积分限幅值也会恢复过程,限幅值设得大,恢复速度快,过冲也大。
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四、负载性质对平滑过渡的
阻性负载下,恢复波形比较干净,平滑过渡容易实现。感性负载下,电流不能突变,恢复时会产生反电动势,叠加在输出电压上。整流性负载在电压恢复期间出现电容充电电流,这个电流冲击如果不受限制,电压波形会畸变。相同一台电源,带不一样的负载测出来的过渡效果不一样。实际测试中常用电阻箱、电感箱和整流负载箱分别验证。

五、恢复速率与跌落深度的关系
电压跌落到额定值的90%附近,恢复过程很平缓。跌落到70%以下,恢复时需要提供更多能量,平滑过渡难度增加。实测时将跌落深度分成三档,恢复波形的差别明显。恢复速率设置太快,电压过冲变大。恢复速率设置太慢,负载端电压长时间偏低,可能触发欠压保护。一般把恢复时间设置在20毫秒到100毫秒之间。
六、现场测试看到的几个实际现象
在某型雷达电源联调现场,电源从118V掉到85V,持续40毫秒后恢复。直接恢复的瞬间,后端稳压器发出叫声,输出电压出现约10毫秒的波动。换用带恢复斜坡设定的电源后,同样的跌落条件,后端正负15V输出没有明显波动。
给电动机负载供电时,跌落恢复瞬间电流冲击导致断路器跳闸。把电源恢复斜率调慢后,电流冲击变小,断路器不再跳闸。
还有一次环境试验中,电源带一台恒温箱,跌落恢复时恒温箱显示温度没有明显变化,但输入电流指针偏转幅度很大。电流冲击大也会并联运行机组,平稳恢复能降低这种。
七、山东运电气有限公司400Hz中频电源的恢复处理
山东运电气有限公司生产的400Hz中频电源在控制板上增加了跌落检测电路。检测到电压跌落结束后,输出按设定斜率恢复,斜率参数可根据负载特性调整。用户在示波器上能看到电压从低点平滑升到额定值,波形没有明显毛刺。该公司的电源产品出厂前会做一次跌落恢复试验,记录恢复过程波形。试验时把跌落深度设为额定电压的50%,恢复时间设定为50毫秒,记录下来的波形用于出厂报告。具体配置和价格问题,需要查看网页上面的电话进行沟通实际报价。
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