補償式交流穩(wěn)壓裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種補償式交流穩(wěn)壓裝置，主要包括有補償變壓器和相關(guān)控制電路；補償變壓器的次級繞組串接于電源與負(fù)載之間，其初級繞組的兩個端部抽頭均各通過若干個切換開關(guān)分別接至電源的零線或相線；所述初級繞組的其中至少一個端部抽頭，與其接至電源零線或相線的各切換開關(guān)之間，還串接有組合開關(guān)。配以優(yōu)化的開關(guān)切換時序，本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置具有穩(wěn)壓應(yīng)變迅速、效率高、效果好的優(yōu)點，而且，系統(tǒng)投入成本及運營維護(hù)成本明顯比同類產(chǎn)品降低，同時，系統(tǒng)可靠性及耐用性好，屬性價比極高的一種穩(wěn)壓技術(shù)。
【專利說明】補償式交流穩(wěn)壓裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及交流調(diào)壓穩(wěn)壓【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，是涉及一種補償式交流穩(wěn)壓裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]交流穩(wěn)壓裝置廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化，成套設(shè)備、道路節(jié)能照明、數(shù)控機床、輕紡、醫(yī)療、賓館、廣播電視、通訊設(shè)備等各種需要穩(wěn)定的交流電源供電的場合。
[0003]常用的交流穩(wěn)壓器以補償式較多，是利用連接在主回路上的補償繞組產(chǎn)生的電壓和輸入電壓疊加得到穩(wěn)定輸出電壓。此類調(diào)壓穩(wěn)壓電路多通過補償變壓器上初級繞組的不同繞組線圈的投切，利用初級側(cè)工作繞組和次級繞組的變比關(guān)系，或者通過調(diào)整初級繞組上所加電壓的方式，提供雙向多檔的電壓補償，從而實現(xiàn)調(diào)壓穩(wěn)壓的目的。但是，如果線路設(shè)計不周，對切換開關(guān)及相應(yīng)控制開關(guān)的相關(guān)電氣參數(shù)的要求會比較高，否則容易產(chǎn)生因切換過程的沖擊、易發(fā)熱等原因造成開關(guān)使用壽命短、開關(guān)失靈甚至線路短路等現(xiàn)象。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的，是在兼顧開關(guān)投入成本與使用壽命的基礎(chǔ)上提供性價比較高的一種補償式交流穩(wěn)壓裝置。
[0005]本實用新型所述補償式交流穩(wěn)壓裝置，包括有補償變壓器及相關(guān)控制電路；所述補償變壓器的次級繞組串接于電源與負(fù)載之間，其初級繞組的兩個端部抽頭均各通過若干個切換開關(guān)分別接至電源的零線或相線；其特別之處在于:所述初級繞組的其中至少一個端部抽頭，與其接至電源零線或相線的各切換開關(guān)之間，還串接有控制開關(guān)；所述控制開關(guān)的兩端，除了并聯(lián)有第一電子開關(guān)，還并聯(lián)有電阻與第二電子開關(guān)的串聯(lián)電路；所述控制開關(guān)，優(yōu)選采用電磁繼電器、磁保持繼電器、晶閘管或其它功率電子開關(guān)器件；所述第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)，為晶閘管或其它功率電子開關(guān)；所述晶閘管或其它功率電子開關(guān)，例如可采用一個固態(tài)繼電器，或雙向可控硅，或者兩個反向并聯(lián)的單向可控硅，或者兩個反向并聯(lián)的單向功率電子開關(guān)如IGBT、M0S器件等。
[0006]本實用新型所述補償式交流穩(wěn)壓裝置的使用方法:通過對裝置輸入、輸出側(cè)電壓進(jìn)行檢測、采樣，將采樣得到的輸出電壓值與目標(biāo)值進(jìn)行比較；然后，再通過控制所述切換開關(guān)將所述補償變壓器初級繞組的全部或部分繞組接至同相或異相電壓、或線電壓，從而在所述次級繞組兩端獲得方向及大小合適的補償電壓；其中，裝置處于初始狀態(tài)或電壓補償穩(wěn)態(tài)時，設(shè)置所述控制開關(guān)處于閉合狀態(tài)，所述第一電子開關(guān)和第二電子開關(guān)均處于斷開狀態(tài)；而在需要補償電壓而對相應(yīng)切換開關(guān)進(jìn)行換檔切換時，按下述步驟進(jìn)行:
[0007]S1、先閉合所述第一電子開關(guān)，然后斷開所述控制開關(guān)；
[0008]S2、再次斷開所述第一電子開關(guān)；
[0009]S3、對相應(yīng)切換開關(guān)進(jìn)行換檔切換操作；
[0010]S4、依序閉合所述第二電子開關(guān)、第一電子開關(guān)和控制開關(guān)；[0011]S5、再次依序斷開所述第二電子開關(guān)和第一電子開關(guān)。
[0012]本實用新型所述補償式交流穩(wěn)壓裝置的電路特點:(I)為確保切換開關(guān)進(jìn)行換檔切換操作時的電路處于零電流下切換，在主回路中設(shè)置了控制開關(guān)。按常理分析，該控制開關(guān)應(yīng)能滿足需要長時間大電流通電的要求，同時，由于調(diào)壓穩(wěn)壓時可能出現(xiàn)的頻繁通斷極可能導(dǎo)致控制開關(guān)的發(fā)熱量大并影響其使用壽命，因此，通常情況下對該控制開關(guān)的設(shè)計容量及質(zhì)量要求較高。(2)本實用新型方案采用了含上述控制開關(guān)在內(nèi)的多開關(guān)的組合形式并配以優(yōu)化的切換時序，通過采用成本相對較低的電磁繼電器或磁保持繼電器作為控制開關(guān)并于穩(wěn)態(tài)通電使用，能滿足主回路中長時間大電流通電的要求；而切換過程中通過配以第一和第二電子開關(guān)，在實現(xiàn)快速切換及防止合閘涌流的同時，由于第一和第二電子開關(guān)只是瞬間接通、基本無發(fā)熱，所以對第一和第二電子開關(guān)的設(shè)計容量要求不高，同時，由于在電壓補償切換開關(guān)的換檔過程中控制開關(guān)處于斷開狀態(tài)(不發(fā)熱)，從而也可大大延長控制開關(guān)的使用壽命。本發(fā)明人的對比試驗已證實:與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置并配以相應(yīng)的電壓補償方法后，系統(tǒng)可靠性及耐用性好，綜合成本明顯降低。
[0013]作為對上述方案的進(jìn)一步優(yōu)化，所述初級繞組還設(shè)有一個或多個中部抽頭；所述各中部抽頭，也通過切換開關(guān)接至電源零線，和/或，電源相線。
[0014]作為對上述方案的再次改進(jìn)，補償變壓器初級繞組的兩個端部抽頭之間或任一端部抽頭與初級繞組中部抽頭之間，還可串聯(lián)連接有電阻及第三電子開關(guān)；所述第三電子開關(guān)，同樣可采用晶閘管或其它功率電子開關(guān)。使用時，對所述第三電子開關(guān)的設(shè)置、切換要求如下:裝置處于初始狀態(tài)或電壓補償穩(wěn)態(tài)情形下所述第三電子開關(guān)處于斷開狀態(tài)；而在需要補償電壓而對相應(yīng)切換開關(guān)進(jìn)行換檔切換時，在所述步驟S2之前還包括有先閉合第三電子開關(guān)的步驟，而在所述步驟S4之后還包括有斷開第三電子開關(guān)KX的步驟。本改進(jìn)方案是起磁場平衡并電流續(xù)流的作用，以避免切換過程中初級繞組斷開后、補償變壓器轉(zhuǎn)而進(jìn)入電抗器工作狀態(tài)并進(jìn)而導(dǎo)致負(fù)載側(cè)電壓大大降低；而且，如果無該支路，由于次級繞組在進(jìn)入電抗器工作狀態(tài)后，其兩端產(chǎn)生較大的電壓降，通過鐵芯就會在初級繞組兩端感應(yīng)出極高的電壓，該極高電壓極可能由于遠(yuǎn)高于線路中電子開關(guān)器件的設(shè)計耐壓而導(dǎo)致電子開關(guān)器件燒壞。
[0015]根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的常識，本穩(wěn)壓裝置的調(diào)壓穩(wěn)壓電源可以為單相或三相交流電。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置的一個實施例的電路原理示意圖(以A相為例)。
[0017]圖2是本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置的另一實施例的電路原理示意圖(以A相為例)。
[0018]圖3是圖2所示實施例的一種電壓補償時序示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖對本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置作進(jìn)一步說明。[0020]實施例1:
[0021]圖1是本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置的一個實施例的電路原理示意圖(圖中僅以A相為例，B、C相電路同理)。如圖所示的本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置，包括有補償變壓器和相關(guān)控制電路；所述補償變壓器的次級繞組串接于電源與負(fù)載之間，次級繞組的兩個端部抽頭分別為al和a2 ;補償變壓器初級繞組的端部抽頭為Al和A3，同時初級繞組中部還設(shè)有抽頭A2，初級繞組的各抽頭分別通過若干個切換開關(guān)K1-K8接至電源的零線或相線；本實施例中，初級繞組左端部抽頭Al與切換開關(guān)K1-K3之間，還串接有圖中虛線框中所示的組合開關(guān)，該組合開關(guān)由三條并聯(lián)支路組成，具體分別為控制開關(guān)KO所在的支路、第一電子開關(guān)KP所在的支路、以及第二電子開關(guān)KR與電阻的串聯(lián)支路；所述第一電子開關(guān)、第二電子開關(guān)，采用晶閘管或其它功率電子開關(guān)器件，例如可采用一個固態(tài)繼電器、或者一個雙向可控硅、或者兩個反向并聯(lián)的單向可控硅、IGBT、M0S器件等。而控制開關(guān)KO和切換開關(guān)K1-K8，可選擇采用常規(guī)的機械開關(guān)如電磁繼電器或磁保持繼電器，也可選擇采用與第一電子開關(guān)相同的器件。
[0022]本實施例的補償式交流穩(wěn)壓裝置在應(yīng)用于電壓補償時，具體采用如下方法及步驟:
[0023](I)對裝置輸入、輸出側(cè)電壓進(jìn)行檢測、采樣；
[0024](2)采樣得到的輸出電壓值與目標(biāo)值進(jìn)行比較；
[0025](3)通過所述切換開關(guān)K1-K8將所述補償變壓器初級繞組的全部或部分繞組接至同相或異相電壓、或線電壓，從而在所述次級繞組兩端獲得方向及大小合適的補償電壓；
[0026]其中，當(dāng)裝置處于初始狀態(tài)或電壓補償穩(wěn)態(tài)時，應(yīng)令所述控制開關(guān)KO處于閉合狀態(tài)，所述第一電子開關(guān)KP和第二電子開關(guān)KR均處于斷開狀態(tài)；
[0027]需要補償電壓而對相應(yīng)切換開關(guān)進(jìn)行換檔切換時，按下述步驟進(jìn)行:
[0028]S1、先閉合所述第一電子開關(guān)KP，然后斷開所述控制開關(guān)KO ；
[0029]S2、再次斷開所述第一電子開關(guān)KP ；
[0030]S3、對相應(yīng)切換開關(guān)進(jìn)行換檔切換操作；
[0031]S4、依序閉合所述第二電子開關(guān)KR、第一電子開關(guān)KP和控制開關(guān)KO ；
[0032]S5、再次依序斷開所述第二電子開關(guān)KR和第一電子開關(guān)KP ；
[0033]本次電壓補償操作結(jié)束。上述步驟S1-S5中，各開關(guān)按順序進(jìn)行動作時，相鄰順序的開關(guān)操作間隔優(yōu)選保持在20-40ms為宜。
[0034]實施例2:
[0035]圖2是本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置的另一實施例的電路原理示意圖。本實施例與實施例1的區(qū)別在于:在初級繞組端部抽頭Al與中部抽頭A2之間還串聯(lián)連接有電阻及第三電子開關(guān)KX，起磁場平衡并電流續(xù)流的作用。所述第三電子開關(guān)KX，也采用晶閘管或其它功率電子開關(guān)。在補償電壓時，本實施例的各開關(guān)操作切換原理與實施例1基本相同，特別之處在于:在所述步驟S2之前還包括有先閉合第三電子開關(guān)KX的步驟，而在所述步驟S4之后還包括有斷開第三電子開關(guān)KX的步驟。
[0036]本實施例列舉的一種電壓補償時序示意圖可參見圖3。圖中，高電平表示開關(guān)處于導(dǎo)通閉合狀態(tài)，低電平表示開關(guān)處于斷開狀態(tài)；Kn指代調(diào)壓穩(wěn)壓時欲斷開的切換開關(guān)，Km指代調(diào)壓穩(wěn)壓時欲閉合的切換開關(guān)。[0037]顯然，本實用新型補償式交流穩(wěn)壓裝置的技術(shù)方案不論單相或三相交流供電情形均適用。
【權(quán)利要求】
1.補償式交流穩(wěn)壓裝置，包括有補償變壓器和相關(guān)控制電路；所述補償變壓器的次級繞組串接于電源與負(fù)載之間，其初級繞組的兩個端部抽頭均各通過若干個切換開關(guān)分別接至電源的零線或相線；其特征在于:所述初級繞組的其中至少一個端部抽頭，與其接至電源零線或相線的各切換開關(guān)之間，還串接有控制開關(guān)(KO);所述控制開關(guān)(KO)的兩端，除了并聯(lián)有第一電子開關(guān)(KP)，還并聯(lián)有電阻與第二電子開關(guān)(KR)的串聯(lián)電路；所述控制開關(guān)(K0)，采用電磁繼電器、磁保持繼電器、晶閘管或其它功率電子開關(guān)器件；所述第一和第二電子開關(guān)，為晶閘管或其它功率電子開關(guān)；所述晶閘管或其它功率電子開關(guān)為固態(tài)繼電器，或雙向可控硅，或者兩個反向并聯(lián)的單向可控硅，或者兩個反向并聯(lián)的單向功率電子開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的補償式交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于:所述初級繞組還設(shè)有一個或多個中部抽頭；所述各中部抽頭，也通過切換開關(guān)接至電源零線，和/或，電源相線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的補償式交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于:補償變壓器初級繞組的兩個端部抽頭之間或任一端部抽頭與中部抽頭之間，還串聯(lián)連接有電阻及第三電子開關(guān)(KX);所述第三電子開關(guān)(KX)，為晶閘管或其它功率電子開關(guān)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的補償式交流穩(wěn)壓裝置，其特征在于:本穩(wěn)壓裝置的穩(wěn)壓電源為單相或三相交流電。
【文檔編號】G05F1/56GK203673382SQ201320868993
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】駱武寧, 龍軍, 海濤 申請人:廣西諾斯貝電氣有限公司