전압조정기는 정전압 레벨을 자동으로 유지하기 위한 시스템이다. 전압 조정기는 간단한 feed-forward 설계를 사용하거나 negative feedback을 사용 할 수 있습니다. 전기 기계 장치 또는 전자 부품을 사용할 수 있습니다. 디자인에 따라 AC 또는 DC 전압 을 조절하는 데 사용할 수 있습니다 .
전자 전압 조정기는 컴퓨터 전원 공급 장치와 같은 장치에서 발견되며 프로세서 및 기타 요소에서 사용하는 DC 전압을 안정화시킵니다. 자동차 발전기 및 중앙 발전기에서 전압 조정기는 발전기의 출력을 제어합니다. 전력 분배 시스템에서 전압 조정기가 설치 될 수 전압 조정기 또는 함께 배전선 모든 고객이 줄에서 그려지는 얼마나 많은 전력의 독립적 인 안정 전압을받을 수 있도록 .
간단한 전압 / 전류 조정기는 다이오드 (또는 일련의 다이오드) 와 직렬로 연결된 저항으로 만들 수 있습니다 . 다이오드 VI 곡선의 대수 형태로 인해 다이오드의 전압은 입력 전류의 변화 또는 입력 변화로 인해 약간만 변합니다. 정밀한 전압 제어 및 효율이 중요하지 않은 경우,이 설계가 유용 할 수 있습니다. 다이오드의 순방향 전압이 작기 때문에이 종류의 전압 조정기는 저전압 조정 출력에만 적합합니다. 더 높은 전압 출력이 필요할 때, 제너 다이오드 또는 일련의 제너 다이오드가 사용될 수있다. 제너 다이오드 레귤레이터는 제너 다이오드의 고정 역 전압을 사용하는데, 이는 상당히 클 수있다. 피드백 전압 레귤레이터는 실제 출력 전압을 고정 된 기준 전압과 비교하여 작동한다. 모든 차이가 증폭되어 전압 오류를 줄이는 방식으로 조절 요소를 제어합니다. 이는 부정적인 피드백 제어 루프를 형성합니다 . 증가 개방 루프 이득은 레귤레이션 정확도를 증가하지만 안정성을 감소시키는 경향이있다. 안정도는 변화에 대한 응답의 속도와 안정성 사이의 균형이 있습니다. 출력 전압이 너무 낮 으면 (아마도 입력 전압 감소 또는 부하 전류가 증가하기 때문에), 레귤레이션 요소는 최대 포인트까지 명령을받습니다(직렬 리니어 레귤레이터 및 벅 스위칭 레귤레이터의 경우 ) 입력 전압을 더 적게 떨어 뜨리 거나 더 오랜 시간 동안 입력 전류를 끌어 올리면 더 높은 출력 전압을 생성 할 수 있습니다 (부스트 형 스위칭 레귤레이터 ). 출력 전압이 너무 높으면 레귤 레이션 요소는 일반적으로 더 낮은 전압을 생성하도록 명령을받습니다. 그러나 많은 레귤레이터는 과전류 보호 기능을 갖추고있어 출력 전류가 너무 높으면 소싱 전류를 완전히 멈추게하거나 (또는 어떤 식 으로든 전류를 제한한다), 입력 전압이 주어진 값을 벗어나면 일부 레귤레이터도 셧다운 될 수있다 범위 ( 크로바 회로 참조 ).
간단한 전기 기계식 전압 조정기의 회로 설계. 스위칭을위한 전자 기계식 릴레이를 사용하는 전압 안정기. 시간 척도에 따른 전압 출력 그래프. 전기 기계식 레귤레이터에서, 전압 조절은 감지 선을 코일로 감아 전자석을 만들면 쉽게 달성됩니다. 자계 전류에 의해 생성 된 장력은 스프링 또는 중력 하에서 다시 유지 이동 철 코어를 끈다. 전압이 증가함에 따라 전류도 증가하여 코일에 의해 생성 된 자기장이 강화되고 코어가 필드쪽으로 당겨집니다. 자석은 기계적 전원 스위치에 물리적으로 연결되며, 자석이 필드로 이동할 때 열립니다. 전압이 감소함에 따라 전류도 증가하여 스프링 장력이나 코어의 무게가 풀어 져서 스프링이 당겨지게됩니다. 이렇게하면 스위치가 닫히고 전원이 다시 흐릅니다. 기계식 레귤레이터 설계가 작은 전압 변동에 민감한 경우 솔레노이드 코어의 동작을 사용하여 선택기 스위치를 저항 또는 변압기 권선의 범위로 이동시켜 출력 전압을 점차적으로 높이거나 낮추거나 위치를 회전시킬 수 있습니다 무빙 코일 AC 레귤레이터. 초기의 자동차 발전기 와 발전기 에는 1, 2 또는 3 개의 계전기 와 다양한 저항기 를 사용하여 기계의 전압 레귤레이터가 있었으며 엔진 의 rpm 또는 차량의 전기 부하에 따라 부하가 6V 또는 12V보다 약간 높게 발전기의 출력을 안정화했습니다 체계. 본질적으로 계전기는 펄스 폭 변조 를 사용 하여 발전기의 출력을 조절하고 발전기 (또는 교류 발전기)에 도달하는 계자 전류를 제어하고이 방식으로 발전기로 되돌아 오는 출력 전압을 제어하고이를 발전기 모터. 정류 다이오드알터네이터에서 자동으로이 기능을 수행하면 특정 릴레이가 필요하지 않습니다. 이는 레귤레이터 설계를 상당히 단순화했다. 보다 현대적인 디자인은 솔리드 스테이트 기술 ( 트랜지스터 )을 사용하여 릴레이가 전자 기계 레귤레이터에서 수행하는 것과 동일한 기능을 수행합니다. 주전원 전압 안정화에는 전기 기계 조정기가 사용 됩니다. 아래의 AC 전압 안정기를 참조하십시오.
발전소 또는 대기 전력 시스템에 사용되는 발전기는 발전기의 부하가 변화함에 따라 전압을 안정화하는 자동 전압 조정기 (AVR)를 갖게됩니다. 발전기를위한 최초의 자동 전압 조정기는 전기 기계 시스템 이었지만 최신 AVR은 반도체 장치를 사용합니다. AVR은 발전기의 출력 전압을 측정하고, 그 출력을 설정 점과 비교하고, 발전기의 여기를 조정하는 데 사용되는 오류 신호를 생성하는 피드백 제어 시스템입니다. 발전기의 계자 권선에서 여자 전류가 증가하면 단자 전압이 증가합니다. AVR은 전력 전자 장치를 사용하여 전류를 제어합니다. 일반적으로 발전기 출력의 작은 부분은 계자 권선에 전류를 공급하는 데 사용됩니다.발전기에 의해 생성되는 무효 전력 은 연결된 전원 시스템에 의해 대부분 설정되는 단자 전압보다 높습니다. 여러 발전기가 병렬로 연결되어있는 경우 AVR 시스템에는 모든 발전기가 동일한 역률로 작동하도록하는 회로가 있습니다 . [1] 계통 연계 발전소 AVR과 발전기에 의한 급격한 부하 손실 및 오류에 업셋 대 전기 계통 안정화에 도움이되는 제어 기능을 가질 수있다.
코일 회전 AC 전압 조정기 회전 코일 AC 전압 조정기의 기본 설계 원리 및 회로도. 이것은 고정 위치 필드 코일과 고정 코일과 평행 한 축에서 회전 할 수있는 제 2 필드 코일의 원리를 사용하는 1920 년대에 사용 된 구식 유형의 레귤레이터입니다 ( variocoupler 와 유사) . 가동 코일이 고정 코일에 수직으로 위치 될 때, 가동 코일에 작용하는 자기력은 서로 균형을 이루고 전압 출력은 변하지 않는다. 코일을 한 방향으로 돌리거나 다른쪽으로 돌리면 보조 가동 코일의 전압이 증가하거나 감소합니다. 이러한 유형의 조정기는 전압 증가 또는 감소를 제공하기 위해 가동식 코일 위치를 전진시키기 위해 서보 제어 메커니즘을 통해 자동화 될 수있다. 제동 메카니즘 또는 고 비율 기어링은 이동 코일 상에 작용하는 강력한 자력에 대항하여 회전 코일을 제 위치에 유지 시키는데 사용된다.
전압 안정기 또는 탭 체인저 (tab-changer) 라고하는 전자 기계식 레귤레이터 도 AC 전원 분배 라인 의 전압을 조절하는 데 사용되었습니다 . 이 레귤레이터는 서보기구 를 사용하여 다중 탭이 달린 자동 변압기 의 적절한 탭을 선택 하거나 연속적으로 변하는 자동 변압기에서 와이퍼를 움직여 작동합니다. 출력 전압이 허용 범위에 있지 않으면 서보기구는 변압기의 권선비를 변경하여 탭을 전환하여 2 차 전압을 수용 가능한 영역으로 이동시킵니다. 제어 장치가 불감 대를 제공합니다. 제어기는 허용되지 않는 소량만큼 변하기 때문에 제어기가 전압 ( "헌팅 (hunting)")을 계속 조정하는 것을 방지한다.
이는 전압 변동, 처짐, 서지의 실시간 제어를 제공하고 스파이크 및 EMI / RFI 전기 노이즈와 같은 다른 전력 품질 문제를 제어하는 전압 조정의 최신 기술입니다. 이는 높은 스위칭 주파수에서 펄스 폭 변조 (PWM) AC 전압을 생성하는 IGBT 레귤레이터 엔진을 사용한다. 이 AC PWM 파형은 정밀하게 조절 된 AC 전압을 제공하기 위해 벅 - 부스트 트랜스포머를 통해 주요 입력 파에 중첩됩니다. 이 기술의 규제는 즉각적이므로 정밀한 규제 된 전력이 필요한 전자 기기에 적합합니다.
많은 단순한 DC 전원 공급 장치는 직렬 또는 션트 레귤레이터를 사용하여 전압을 조정하지만 대부분 이 제너 다이오드 , 애벌 런치 브레이크 다운 다이오드 또는 전압 조정기 튜브 와 같은 션트 레귤레이터를 사용하여 전압 레퍼런스를 적용합니다 . 이 소자들 각각은 특정 전압에서 도통을 시작하고 비 이상적인 전원 소스에서 접지로 과도 전류를 전환하여 단자 전압을 지정된 전압으로 유지하는 데 필요한만큼 많은 전류를 흐르게합니다. 종종 상대적으로 낮은 값의 저항 을 통해 초과 에너지를 소산시킨다. 전원 공급 장치는 분로 조절 장치의 안전한 작동 기능 내에있는 최대 양의 전류만을 공급하도록 설계되었습니다.
스태빌라이저가 더 많은 전력을 공급해야하는 경우 션트 레귤레이터 출력은 전압 안정기라고하는 전자 장치에 대한 표준 전압 레퍼런스를 제공하는 데만 사용됩니다. 전압 안정기는 전자 장치로 수요에 따라 훨씬 큰 전류를 전달할 수 있습니다.
액티브 레귤레이터는 트랜지스터 또는 연산 증폭기와 같은 적어도 하나의 액티브 (증폭) 부품을 사용한다. 션트 레귤레이터는 종종 (항상 그런 것은 아니지만) 수동적이고 간단하지만 항상 부하에 사용할 수없는 과도 전류를 덤프하기 때문에 비효율적이다. 더 많은 전력을 공급해야하는 경우보다 정교한 회로가 사용됩니다. 일반적으로 이러한 액티브 레귤레이터는 여러 클래스로 나눌 수있다.