1 引言
因为参数变压器具有稳压和抑制噪音，过载保护等功能。人们期望用它作交流稳压电源，变频器和DC-AC变换器。
但是，参数变压器的电压调整率并不为零，这是因为对于不同的输入电源和负载电流，其输出电压稍微依照次级磁化曲线来变化。
在本文中，介绍一种新型交流稳压电源，它是用两个正交磁通型参数变压器和同样结构类型的可变电感器构成。该参数变压器的输出电压是通过一个简单的反馈电路来调节，该反馈电路是由可变电感器，一个晶体管和一个可饱和磁心组成。
该试验型交流稳压电源的工作特性表明：该交流稳压电源可用在对可靠性要求高的场合。这里所介绍的交流稳压电源能够抑制噪音，具有过载保持功能，可用在输入电网存在尖峰信号和闪烁噪音的场合。
2 基本电路的工作
图1(a)为两个正交磁通型参数变压器和可变电感器的铁芯结构，图1(b)为绕组排布情况。叠片铁芯和C型铁芯在空间上是正交安置的。点划线ψ1和ψ2分别表示初级及次级的磁路。初级绕组由绕组1-1'及2-2'组成，它们是串联或并联。同样，次级绕组为3-3'及4-4'，它们也是串联或并联。
图2为绕组接线图例。图中X符号代表铁芯。
因为特殊的磁路和磁芯的非线性B-H特性，初级磁通能够使次级电感发生变化。当然，图2所示的线路可用来表示可变电感器和参数变压器。
图3(a)是可变电感器的电路，图3(b)是参数变压器的电路图。在图3(a)中，初级和次级绕组分别接到DC电压Ec和正弦电压Ea，当初级电流Ic增加时，次级电感的有效值就减少。在图3(b)中，初级绕组N1接到正弦电压Ea，初级磁通可使次级电感产生周期变化。当次级绕组N2接入适当的调谐电容时，就在次级电路中产生和初级电源同频率的周期振荡。绕组NL是输出绕组，可获得希望的输出电压EL，而RL就是负载电阻。
图4为参数变压器典型的负载特性，它的额定输入和输出电压都是100V。在试验中，所用的铁芯尺寸和绕组匝数列于表1中。频率是50Hz，调谐电容是50μF。在图4中，EL是输出电压Vrms，IL是负载电流的有效值(rms)，当过量的负载电流流过时，输出电压就中止。γ是效率，I'是输出电压的失真因子。工作特性如下：在满载时的输出功率是240UA，当负载电流从零到满载变化时，电流调整率是2.7%；当输入电压从90V到110V时，调整率为±3%，满载时，效率是77%，在满载时，失真因子是11%，这表明，对于要求高稳压特性的交流电源来说，此处的调整率还有点大。
表 1  本试验中所用铁芯尺寸及绕组匝数
  参数变压器 可变电感器
铁芯 尺寸 a=22、b=36、c=42、d=65、e=80、g=22、h=140(mm) a=16、b=22、c=36、d=42、e=54、g=16、h=110(mm)
 重量 6.81kg 2.65kg
 材料 硅钢厚 0.35mm
绕组  N1=295、N2=530、NL=213 Nc=1220、NO=1770

为了改善该参数变压器的电压调整率，我们采用可变电感器来控制输出电压的方法。如图5所示。在图5中，Lf-Cf组成滤波电路，用以补赏输出电压的第三次谐波失真。因为参数变压器的输出电压由次级电路的饱和程度来决定，那么，输出电压的数值就可通过改变其饱和特性来控制，在图5所示的电路中，当可变电感VI中的控制电流Ic的数值增加时，绕组No电感的有效数值就减少，则参数变压器PT的次级绕组的视在饱和特性就改变，从而，输出电压EL就通过增加控制电流而减少。
图6(a)是参数变压器空载状态输出电压EL的变化。图6(b)是参数变压器带电阻负载状态，输出电压的变化。在图中，PC是可变电感电路初级所消耗的功率，可变电感器铁芯尺寸及绕组匝数示于表I中，从图可看出，EL容易通过可变电感来控制，并且可变电感的输出电压变化量，足以把参数变压器的输出电压EL调控到100V。
3 交流稳压电源的工作特性
按照上述实验结果，可以制作一个交流稳压电源，如图7所示。在图7中，Sr是具有矩形B-H回线的可饱和铁芯，用来设定基准电压。即是说令基准电压的r.m.s值是Er，则Er可由下式得：
　　Er=4.44fNcQBm                               (1)
式中Bm是铁芯的饱和磁通密度。Q是铁芯的横截面积，Nc是铁芯上绕组的匝数。现在，我们得到了输出电压EL和基准电压Er之间的关系，(在简单假设条件下)。
在图5所示的电路里，令额定输入电压是Ean，在这种情况下，Ean就是100V。令在IL=0A，Ic=0A，Ea=100V的情况下，输出电压是ELo，则输出电压近似为：
     (2)
式中，ΔVC是在控制电流变化Δic时控制电压的变化量。
ΔVL是在负载电流变化ΔIC时，参数变压器输出的变化量。
ΔVa是当输入电压改变ΔEa时的变化量。从图6知，方程(2)适用在电流从空载到满载的范围内，并且只要输入电压保持在90V-110V范围内均可适用。
此外，当晶体管Tr的信号电压Vs变化为ΔVs时，控制电流的变化是ΔIC。那么，IC可由下式得：
                        (3)
把(3)式代入(2)式，可得下面的方程：
                     (4)    
式中K和Ed由下式给出：
                             (5)
                  (6)
图8为由方程(4)获得的方框图。该图表明，此交流稳压电源采用了反馈系数为1的反馈系统。扰动电压Ea是由负载电流的变化和输入电压的变化两者组成。当然，当增益K足够大时，输出电压EL就和基准电压Er一致。
图9是240VA，输入电压为100V的交流稳压电源样机的负载特性，该参数变压器和可变电感器的铁芯尺寸及绕组匝数列于表1，工作频率是50Hz，调谐电容是50μF，可饱和铁芯Sr采用OD*ID*H(mm)=75*55*50的非晶(50%Ni-Fe)磁环。
交流稳压电源的工作特性如下：当负载电流从空载到满载时，电压调整率是1%，当输入电压从90V到110V时，调整率为0.7%，在满载时的效率是70%，失真因子I'在满载时是3%。这说明：用这种简单的反馈电路改善了电压调整率，而效率并未有多大的降低，这是因为该反馈电路仅消耗很少的功率。在该交流稳压电源中，过载保护的特点并未丢失。
图10为该交流稳压电源在稳定工作状态下，所观测到的输入输出电压波形。它说明：输出电压几乎是正弦的。
图11(a)为当负载电流突然从空载变到满载时，输出电压和负载电流的瞬时波形。而图11(b)为当负载电流从满载变到空载时，输出电压和负载电流的瞬时波形。从试验结果看，对于负载电流的阶跃变化，响应时间小于60ms。
因为参数变压器具有抑制噪声的能力，所以该交流稳压电源也具有滤波功能。图12表示，当尖峰噪声出现在输入电网电压上时，所观察到的输入及输出电压波形的实例。这说明，输出电流波形几乎是正弦而不带噪音。
4 结论
可清楚看出：这里所介绍的交流稳压电源具有以下特点：
1. 结构简单，性价比高。
2. 具有抑制噪声和过载保护功能。
3. 因为其结构简单所以可靠性高。