本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及切換電路。

背景技術(shù)：

穩(wěn)壓器作為一種能自動調(diào)整輸出電壓的供電電路或供電設(shè)備，其作用是將波動較大和不合用電器設(shè)備要求的電源電壓穩(wěn)定在它的設(shè)定值范圍內(nèi)，使各種電路或電器設(shè)備能在額定工作電壓下正常工作。目前常用的穩(wěn)壓器為無觸點交流穩(wěn)壓器，其包括：補償式無觸點交流穩(wěn)壓器、自耦式無觸點交流穩(wěn)壓器和隔離式無觸點交流穩(wěn)壓器等幾種類型?？煽毓鑶卧ǔＷ鳛樯鲜龇€(wěn)壓器中通用的可控開關(guān)單元，連接在穩(wěn)壓器的抽頭上，用于根據(jù)輸入電壓的波動，通過控制可控硅的導(dǎo)通和關(guān)斷，改變穩(wěn)壓器中的抽頭的不同接入方式，調(diào)整穩(wěn)壓器中輸入和輸出匝數(shù)比，從而達到穩(wěn)壓的效果?？煽毓鑶卧＿x用晶閘管。由于晶閘管電流到零才關(guān)斷的特性，再加上電路中經(jīng)常有感性負(fù)載存在，導(dǎo)致電壓和電流不同步，從而會導(dǎo)致晶閘管切換的時候不能連續(xù)而精確的切換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種切換電路，用以克服晶閘管切換的時候不能連續(xù)而精確的切換問題。

具體地，本發(fā)明提供一種切換電路，其與補償變壓器和電壓切換電路分別電性連接，包括：電流過零檢測單元、電壓過零檢測單元、全周期電阻切換單元和控制單元；所述電流過零檢測單元串聯(lián)在補償變壓器和電壓切換電路之間，所述電壓過零檢測單元并聯(lián)在所述電壓切換電路上；所述全周期電阻切換單元分別與所述補償變壓器和所述電壓切換電路電性連接；所述電流過零檢測單元、所述電壓過零檢測單元、所述全周期電阻切換單元和所述電壓切換電路均與所述控制單元電性連接；所述控制單元根據(jù)接收到的電流過零信號控制所述電壓切換電路切換以及根據(jù)接收到的電壓過零信號控制所述全周期電阻切換單元切換。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述電流過零檢測單元包括：主限壓二極管、限流電阻、副限壓保護二極管、共模干擾抑制電感和比較器；所述主限壓二極管用于限制串聯(lián)回路中的電壓不超過二極管的壓降；所述限流電阻和所述副限壓保護二極管用于在所述主限壓二極管損壞保護后級輸出電路；所述共模干擾抑制電感用于抑制電網(wǎng)中的干擾；所述比較器用于判斷所述主限壓二極管是否有電壓。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述電壓過零檢測單元包括：主限流電阻、限壓二極管和副限流電阻；所述主限流電阻、和所述副限流電阻用于降低回路中電流，所述限壓二極管用于用于限制并聯(lián)回路中的電壓不超過0.7v。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述電壓過零檢測單元和所述電流過零檢測單元均采用光耦隔離。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述電壓過零檢測單元并聯(lián)在所述電壓切換電路上的最低壓繞組上。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述全周期電阻切換單元包括：晶閘管開關(guān)和等效負(fù)載電阻，所述晶閘管開關(guān)和所述等效負(fù)載電阻串聯(lián)接入所述補償變壓器的輸入端，所述等效負(fù)載電阻的阻值等于所述補償變壓器的最大負(fù)載阻值。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述晶閘管開關(guān)為一個雙向晶閘管或兩個單向晶閘管組成雙向。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述電壓切換電路為編碼式無觸點電壓切換電路。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述控制單元為arm單片機控制單元。

作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述補償變壓器為降低輸出電壓從而提高輸出電流的變壓器。

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，至少具有如下有益效果：

(1)全周期電阻切換單元可以解決晶閘管受反向能量擊穿的問題。

(2)控制單元根據(jù)接收到的電流過零信號控制電壓切換電路精準(zhǔn)切換以及根據(jù)接收到的電壓過零信號控制全周期電阻切換單元精準(zhǔn)切換。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明一實施例提供的切換電路的電路連接示意圖。

圖2為圖1中的電壓切換電路的電路連接示意圖。

圖3為本發(fā)明一實施例提供的切換電路的一個完整周期內(nèi)電壓電流波形變化曲線圖。

主要元件符號說明：

10-電流過零檢測單元；11--電壓過零檢測單元；12-全周期電阻切換單元；13-控制單元；14-電壓切換電路；15-補償變壓器。

具體實施方式

在下文中，將更全面地描述本公開的各種實施例。本公開可具有各種實施例，并且可在其中做出調(diào)整和改變。然而，應(yīng)理解：不存在將本公開的各種實施例限于在此公開的特定實施例的意圖，而是應(yīng)將本公開理解為涵蓋落入本公開的各種實施例的精神和范圍內(nèi)的所有調(diào)整、等同物和/或可選方案。

在下文中，可在本公開的各種實施例中使用的術(shù)語“包括”或“可包括”指示所公開的功能、操作或元件的存在，并且不限制一個或更多個功能、操作或元件的增加。此外，如在本公開的各種實施例中所使用，術(shù)語“包括”、“具有”及其同源詞僅意在表示特定特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項的組合，并且不應(yīng)被理解為首先排除一個或更多個其它特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項的組合的存在或增加一個或更多個特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項的組合的可能性。

在本公開的各種實施例中，表述“a或/和b中的至少一個”包括同時列出的文字的任何組合或所有組合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一個”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本公開的各種實施例中使用的表述(諸如“第一”、“第二”等)可修飾在各種實施例中的各種組成元件，不過可不限制相應(yīng)組成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的順序和/或重要性。以上表述僅用于將一個元件與其它元件區(qū)別開的目的。例如，第一用戶裝置和第二用戶裝置指示不同用戶裝置，盡管二者都是用戶裝置。例如，在不脫離本公開的各種實施例的范圍的情況下，第一元件可被稱為第二元件，同樣地，第二元件也可被稱為第一元件。

應(yīng)注意到：如果描述將一個組成元件“連接”到另一組成元件，則可將第一組成元件直接連接到第二組成元件，并且可在第一組成元件和第二組成元件之間“連接”第三組成元件。相反地，當(dāng)將一個組成元件“直接連接”到另一組成元件時，可理解為在第一組成元件和第二組成元件之間不存在第三組成元件。

在本公開的各種實施例中使用的術(shù)語“用戶”可指示使用電子裝置的人或使用電子裝置的裝置(例如，人工智能電子裝置)。

在本公開的各種實施例中使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的并且并非意在限制本公開的各種實施例。如在此所使用，單數(shù)形式意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否則在這里使用的所有術(shù)語(包括技術(shù)術(shù)語和科學(xué)術(shù)語)具有與本公開的各種實施例所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。所述術(shù)語(諸如在一般使用的詞典中限定的術(shù)語)將被解釋為具有與在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的語境含義相同的含義并且將不被解釋為具有理想化的含義或過于正式的含義，除非在本公開的各種實施例中被清楚地限定。

實施例1

如圖1所示，一種切換電路，包括：電流過零檢測單元10、電壓過零檢測單元11、全周期電阻切換單元12和控制單元13。

電流過零檢測單元10串聯(lián)在補償變壓器15和電壓切換電路14之間，電壓過零檢測單元11并聯(lián)在電壓切換電路14上；全周期電阻切換單元12分別與補償變壓器15和電壓切換電路14電性連接；電流過零檢測單元10、電壓過零檢測單元11、全周期電阻切換單元12和電壓切換電路14均與控制單元13電性連接；控制單元13根據(jù)接收到的電流過零信號控制電壓切換電路14切換以及根據(jù)接收到的電壓過零信號控制全周期電阻切換單元12切換。

電流過零檢測單元10包括：主限壓二極管d11、d12、d13和d14，限流電阻r11和r12，副限壓保護二極管d11和d12，共模干擾抑制電感w1和比較器；主限壓二極管d11、d12、d13和d14用于限制串聯(lián)回路中的電壓不超過二極管的壓降0.7v；限流電阻r11和r12以及副限壓保護二極管d11和d12用于在主限壓二極管損壞保護后級輸出電路；共模干擾抑制電感w1用于抑制電網(wǎng)中的干擾；所述比較器用于判斷主限壓二極管是否有電壓。

電壓過零檢測單元11包括：主限流電阻r21、限壓二極管d21和副限流電阻r22；主限流電阻r21、和副限流電阻r22用于降低回路中電流，限壓二極管d21用于用于限制并聯(lián)回路中的電壓不超過二極管的壓降。

電壓過零檢測單元11和電流過零檢測單元10均采用光耦隔離，采用光耦隔離實現(xiàn)輸入端與輸出端完全的電氣隔離，抗干擾能力強，工作穩(wěn)定，無觸點，使用壽命長，傳輸效率高。

電壓切換電路14為編碼式無觸點電壓切換電路，該編碼式無觸點電壓切換電路包括多個繞組和多個編碼控制開關(guān)；所述編碼控制開關(guān)用于控制所述繞組是否接入從而實現(xiàn)不同電壓的切換；每個繞組提供固定的交流電壓輸入值，不同繞組提供的交流電壓輸入值各不相同。

如圖2所示，是一種電壓切換電路的電路連接示意圖。電壓切換電路14包括：4個繞組(分別為繞組w1、繞組w2、繞組w3和繞組w4)、12個編碼控制開關(guān)(分別為開關(guān)s1、開關(guān)s2、開關(guān)s3、開關(guān)s4、開關(guān)s5、開關(guān)s6、開關(guān)s7、開關(guān)s8、開關(guān)s9、開關(guān)s10、開關(guān)s11和開關(guān)s12)；12個編碼控制開關(guān)用于控制4個繞組是否接入補償變壓器15的輸入端；每個繞組提供固定的交流電壓輸入值，不同繞組提供的交流電壓輸入值各不相同；補償變壓器15用于降低輸出電壓從而提高輸出電流。

12個編碼控制開關(guān)為晶閘管開關(guān)。

在本實施例中，繞組w1的交流電壓輸入值為220v，繞組w2的交流電壓輸入值為110v，繞組w3的交流電壓輸入值為55v，繞組w4的交流電壓輸入值為28v。繞組的電壓步進值為28v。

繞組w1直接取用市電供電網(wǎng)。繞組w2、繞組w3和繞組w4通過變壓器降壓分別得到110v、55v和28v輸出。

每個繞組與一個編碼控制開關(guān)串聯(lián)后與另一個編碼控制開關(guān)并聯(lián)構(gòu)成一個繞組選擇電路，每個繞組選擇電路中的兩個編碼控制開關(guān)為一斷開一接通狀態(tài)，多個所述繞組選擇電路串聯(lián)后接入所述補償變壓器的輸入端。

繞組w4與開關(guān)s11串聯(lián)后與開關(guān)s12并聯(lián)構(gòu)成繞組w4選擇電路，。繞組w3與開關(guān)s9串聯(lián)后與開關(guān)s10并聯(lián)構(gòu)成繞組w3選擇電路，繞組w2與開關(guān)s7串聯(lián)后與開關(guān)s8并聯(lián)構(gòu)成繞組w2選擇電路，繞組w1與開關(guān)s5串聯(lián)后與開關(guān)s6并聯(lián)構(gòu)成繞組w1選擇電路。繞組w4選擇電路、繞組w3選擇電路、繞組w2選擇電路和繞組w1選擇電路依次串聯(lián)。

開關(guān)s5至開關(guān)s12用于控制4個繞組是否接入補償變壓器15的輸入端從而控制補償大小。

開關(guān)s12與開關(guān)s11必須為一斷開一接通狀態(tài)，開關(guān)s10與開關(guān)s9必須為一斷開一接通狀態(tài)，開關(guān)s8與開關(guān)s7必須為一斷開一接通狀態(tài)，開關(guān)s6與開關(guān)s5必須為一斷開一接通狀態(tài)。否則繞組就會因為短路而燒毀。

開關(guān)s1至開關(guān)s4這4個編碼控制開關(guān)用于控制補償類型是正補償還是反補償。當(dāng)開關(guān)s4和開關(guān)s2為接通狀態(tài)，開關(guān)s3和開關(guān)s1為斷開狀態(tài)時，實現(xiàn)正補償。當(dāng)開關(guān)s4和開關(guān)s2為斷開狀態(tài)，開關(guān)s3和開關(guān)s1為接通狀態(tài)時，實現(xiàn)反補償。

編碼控制開關(guān)采用單片機電路實現(xiàn)，所述編碼控制開關(guān)通過隔離變壓器驅(qū)動。通過高低電平控制開關(guān)的接通與斷開。當(dāng)電平為高點(用編碼1表示)表示開關(guān)為接通狀態(tài)，當(dāng)電平為低點(用編碼0表示)表示開關(guān)為斷開狀態(tài)。

將開關(guān)s12、開關(guān)s11、開關(guān)s10、開關(guān)s9、開關(guān)s8、開關(guān)s7、開關(guān)s6、開關(guān)s5、開關(guān)s4、開關(guān)s3、開關(guān)s2、開關(guān)s1的狀態(tài)從高位到低位依次排列編碼成12位二進制控制編碼，用于調(diào)節(jié)補償變壓器15的輸入端電壓。

電壓過零檢測單元11并聯(lián)在電壓切換電路14上的最低壓繞組w4上取電檢測。

全周期電阻切換單元12包括：一個晶閘管開關(guān)s0和一個等效負(fù)載電阻r1，晶閘管開關(guān)s0和等效負(fù)載r1串聯(lián)接入補償變壓器15的輸入端，等效負(fù)載電阻r1的阻值等于補償變壓器15的最大負(fù)載阻值。晶閘管開關(guān)s0為一個雙向晶閘管或兩個單向晶閘管組成雙向。

控制單元13為arm單片機控制單元。

arm單片機是以arm處理器為核心的一種單片微型計算機，是近年來隨著電子設(shè)備智能化和網(wǎng)絡(luò)化程度不斷提高而出現(xiàn)的新興產(chǎn)物。arm單片機以其體積小、功耗低、集成度和性價比高等優(yōu)點在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

補償變壓器15為降低輸出電壓從而提高輸出電流的變壓器。

如圖3所示，一個完整周期內(nèi)的電壓電流波形變化曲線。從圖中可以看出電流波形和電壓波形相位不同，主要是由于電路中存在感性負(fù)載所致，當(dāng)電路中只存在感性負(fù)載時，負(fù)載電流應(yīng)該滯后負(fù)載電壓一個相位差即90度，但是由于電路中同時還存在阻性負(fù)載，所以電流滯后電壓的相位差在0度到90度之間，不會超過90度。電流波形和電壓波形相位不同，那么電流和電壓就不可能在同一時刻為零。即電流為零時，電壓不為零。電壓為零時，電流不為零。所以分別設(shè)有電流過零檢測和電壓過零檢測。具體的過零檢測切換過程如下：

1.控制單元13檢測到電壓過零信號后，把全周期電阻切換單元12中的等效負(fù)載電阻投切到補償變壓器15的輸入端。具體為：當(dāng)控制單元13檢測到電壓過零檢測單元11發(fā)送過來的電壓過零信號后，控制全周期電阻切換單元12中的晶閘管開關(guān)導(dǎo)通，晶閘管開關(guān)導(dǎo)通后，全周期電阻切換單元12中的等效負(fù)載電阻就投切到補償變壓器15的輸入端。在電壓過零點把等效負(fù)載電阻投切進去，并在一整個頻率周期都不關(guān)斷。等效電阻負(fù)載電流相互抵消，變壓器無直流成分產(chǎn)生。由于等效負(fù)載電阻的功率等效于穩(wěn)壓器的最大負(fù)載功率，所以切換時變壓器的反向電動勢和能量都能被它有效的吸收，不會擊穿晶閘管。在各種復(fù)雜用電負(fù)載的情況下，電壓電流都不可能同步，不管電流過零點在哪里，都會在等效負(fù)載電阻投切的周期內(nèi)，切換晶閘管都會安全和穩(wěn)定。由于電流波形滯后電壓波形，所以先檢測到電壓過零信號。

2.超過電壓90度相位后把電壓切換電路14的晶閘管全部關(guān)閉，由于晶閘管電流到零關(guān)閉的特性，它會在電流過零后才關(guān)閉掉。為什么要在90度相位后才關(guān)閉，是因為電流滯后電壓的相位差不會超過90度。

3.控制單元13檢測到電流過零信號后，延時1ms以確定晶閘管100％關(guān)閉了，再把切換好的晶閘管導(dǎo)通。

4.全周期等效負(fù)載電阻和電壓波形的缺口會隨著用電負(fù)載的變化而變化，但可以確定的是電壓波形會因為等效負(fù)載電阻的存在，不會超過晶閘管的最高承受電壓。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施場景的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實施場景中的裝置中的模塊可以按照實施場景描述進行分布于實施場景的裝置中，也可以進行相應(yīng)變化位于不同于本實施場景的一個或多個裝置中。上述實施場景的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆分成多個子模塊。

上述本發(fā)明序號僅僅為了描述，不代表實施場景的優(yōu)劣。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施場景，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。