專利名稱:自動電壓調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種自動電壓調(diào)節(jié)器，尤其是，涉及一種利用環(huán)形自耦變壓器精密控制輸出電壓電平的自動電壓調(diào)節(jié)器。
背景技術(shù)：
利用了環(huán)形自耦變壓器的自動電壓調(diào)節(jié)器可通過使用多種調(diào)節(jié)器繞組來實現(xiàn)。但在任何情況，該調(diào)節(jié)器的輸出電壓總是由初級、次級線圈的繞組來決定，所以利用了環(huán)形自耦變壓器的自動電壓調(diào)節(jié)器一般按照期望電壓要求來卷繞線圈或設置多個輸出接頭來保證多種電壓的輸出。
例如，如圖1所示，自耦變壓器被設計成在被主繞組100勵磁的勵磁繞組200處設置多個接頭a、b、c實現(xiàn)多種電平的電壓的輸出。如果在環(huán)形自耦變壓器被設計成給主繞組 100接入220V電壓、給主繞組100兩端接入20V電壓并使勵磁繞組200的每個接頭都降5V 電壓的情況下，那么環(huán)形自耦變壓器可從第一接頭a給輸出端子輸出200V電壓、從第二接頭b給輸出端子輸出205V、從第三接頭c給輸出端子輸出210V電壓。
如上，常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器離散的輸出電壓之間存在大的偏差。例如在所述例子中，在具有5V偏差的200V、205V、210V的輸出電壓中進行選擇性輸出。因此，常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器不能提供精密的電壓輸出。
同樣地，精密性差的常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器對用戶來說非常不方便。下面就以適用了精密性差的自動電壓調(diào)節(jié)器的節(jié)電器情況為例來進行一下具體說明。
以15層的高層公寓為例，因為配電盤位于地下，所以雖然第一層可得到約235V 的供給電壓，但因為層數(shù)越高則供給電壓越小，因此15層可得到約205V左右的供給電壓。 在一般情況，對于家電產(chǎn)品而言，當供給電壓達到205V時才可穩(wěn)定運行，但如果給每家都安裝上可減少約IOV的節(jié)電器，那么供給電壓小于215V的家庭則因不恰當?shù)墓?jié)電器設置、 使用而無法保證穩(wěn)定電壓下限值即205V。而相反最高層則需要升壓以求持續(xù)穩(wěn)定的電壓。
因此，對于高層公寓而言，提供給使用家庭的系統(tǒng)電壓在低層與高層之間有著很大的偏差，因此可分為為節(jié)電而要求降壓的層與為求穩(wěn)定電壓而需要升壓的層。然而，常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器不能在精密控制電壓的同時提供具有這么大電壓偏差的電壓電平，因而使用戶感到十分不便。
此外，電力系統(tǒng)中的常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器若想運行則需要有主變壓器、勵磁變壓器、檢測變壓器、高靈敏有效值檢測電路、高速A/D轉(zhuǎn)換電路、三極管開關(guān)電路等復雜的多層結(jié)構(gòu)。因此，因其價高而只能適用于價格昂貴的實驗設備等特殊情況，卻不具有一般人可接近的市場性。
因為這些復雜的設備在系統(tǒng)電壓的頻率及電平不同的環(huán)境下無法正常運行，所以有必須考慮電力環(huán)境來另行制造產(chǎn)品的難點。
此外，常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器之所以選擇性輸出偏差大的離散輸出電壓電平，是因為電壓只能從在次級線圈上被固定成形的接頭輸出。[0011]同時此種技術(shù)界限也可從有關(guān)環(huán)形鐵芯的繞組方式在運營時一直受限這一點上能找出原因。現(xiàn)在，環(huán)形鐵芯以先卷繞主繞組再卷繞具有一定厚度的線圈來形成輸入/輸出接頭的方法來形成勵磁繞組。但是如果環(huán)形鐵芯的主繞組與勵磁繞組間插入了不導通的線圈，那么可造成運行期間發(fā)生中間線圈冒煙等問題，因而只卷繞接頭上互相串聯(lián)的勵磁繞組以及對它們進行勵磁的主繞組來進行使用。

實用新型內(nèi)容

本實用新型著眼于上述內(nèi)容，提供通過實現(xiàn)連續(xù)的電壓電平的輸出以精密調(diào)壓的自動電壓調(diào)節(jié)器。
本實用新型的一個實施例包括一種對輸入到輸入端的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與輸入端連接、另一端與輸出端連接的主繞組單元，主繞組單元包括多個主繞組及多個第一開關(guān)，多個第一開關(guān)用于進行切換以選擇性地串聯(lián)連接多個主繞組；勵磁繞組，由主繞組單元中的通過第一開關(guān)串聯(lián)連接的至少一個主繞組進行勵磁；第二開關(guān)，用于將勵磁繞組的一端選擇性地與基準電位及輸出端中的一個連接；第三開關(guān)，用于連接基準電位或輸入端與勵磁繞組的另一端；以及控制單元，通過多個第一開關(guān)、第二開關(guān)、及第三開關(guān)的開關(guān)控制來調(diào)節(jié)從輸出端輸出的輸出電壓電平。
自動電壓調(diào)節(jié)器還包括測定輸入到輸入端的輸入電壓電平的電平測定單元，控制單元被配置成在規(guī)定的目標電壓大于電平測定單元測定的輸入電壓電平的情況下，與目標電壓和測定的電平之間的電壓差對應地，對多個第一開關(guān)進行切換控制，并控制第二開關(guān)，以使勵磁繞組的一端與基準電位連接，控制第三開關(guān)，以使勵磁繞組的另一端與輸入端連接，在目標電壓小于輸入電壓的情況下，與目標電壓和測定的電平之間的電壓差對應地， 對多個第一開關(guān)進行切換控制，并控制第二開關(guān)，以使勵磁繞組的一端與輸出端連接，控制第三開關(guān)，以使勵磁繞組的另一端與基準電位連接。
此外，自動電壓調(diào)節(jié)器中也可以包括用于從用戶輸入目標電壓的用戶輸入單元。 而且還包括旁路路徑，相對主繞組單元對輸入電壓進行旁路；以及旁路開關(guān)，用于切換旁路路徑連接與否，在輸入電壓電平符合于目標電壓的情況下，自動電壓調(diào)節(jié)器配置成閉合旁路開關(guān)，以對輸入電壓進行旁路。
而且，勵磁繞組卷繞于環(huán)形鐵芯上，多個主繞組圍繞勵磁繞組，多個主繞組在環(huán)形鐵芯上不重疊地卷繞。
本實用新型的一個實施例包括一端與輸入端連接、另一端與輸出端連接的主繞組單元，主繞組單元包括多個主繞組及多個第一開關(guān)，多個第一開關(guān)用于進行切換以選擇性地串聯(lián)連接多個主繞組；一端與輸出端連接的勵磁繞組，由主繞組單元中的通過第一開關(guān)串聯(lián)連接的至少一個主繞組進行勵磁；以及控制單元，通過多個第一開關(guān)的開關(guān)控制，調(diào)節(jié)從輸出端輸出的輸出電壓電平。
自動電壓調(diào)節(jié)器還包括測定輸入到輸入端的輸入電壓電平的電平測定單元，控制單元在目標電壓小于輸入電壓電平的情況下，與目標電壓和測定的電平之間的電壓差對應地，對多個第一開關(guān)進行切換控制。
自動電壓調(diào)節(jié)器還包括旁路路徑，相對主繞組單元對輸入電壓進行旁路；以及旁路開關(guān)，用于切換旁路路徑連接與否，在輸入電壓電平符合于目標電壓的情況下，自動電壓調(diào)節(jié)器配置成閉合旁路開關(guān)，以對輸入電壓進行旁路。
而且，勵磁繞組卷繞于環(huán)形鐵芯上，多個主繞組圍繞勵磁繞組，多個主繞組在環(huán)形鐵芯上不重疊地卷繞。
本實用新型的有益效果是，本實用新型具有精密電壓控制以能夠輸出用戶所期望的電壓電平，并精密地實現(xiàn)節(jié)電和升壓的各種應用。具體地，本實用新型可以提升/降低輸入電壓以提供在1伏或更小的誤差范圍內(nèi)的期望目標電壓。
本實用新型也包括簡單的繼電器開關(guān)電路并排除半導體開關(guān)器件，由此即使是在不同的系統(tǒng)環(huán)境中仍可進行適應性運行并不需進行其他的變更。
另外，本實用新型并不形成多個輸出接頭或輔助線圈，并可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓，同時精確地在電壓調(diào)節(jié)范圍內(nèi)輸出任何值。
另外，本實用新型提供的一種自動電壓調(diào)節(jié)器，解決了以往的技術(shù)問題，可通過提供十分精密的電壓電平來供給合適的電壓。
此外，本實用新型的自動電壓調(diào)節(jié)器無需使用電力用半導體電路等，而只是運用了簡單結(jié)構(gòu)，因此可以不受電力環(huán)境限制的同時實現(xiàn)精密調(diào)壓。
此外，本實用新型改善了以往環(huán)形鐵芯的卷繞方式，因而可實現(xiàn)多種電平的感應電壓的輸出。


圖1是用于說明常規(guī)的環(huán)形變壓器從勵磁繞組的多個接頭輸出多個電壓電平的過程的電路簡圖。
圖2是可以根據(jù)本實用新型第一實施例來對應1匝的電壓單位可調(diào)節(jié)輸出電壓的自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。
圖3是依據(jù)本實用新型第二實施例的自動電壓調(diào)節(jié)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。
圖4與圖5是用于說明本實用新型實施例中所適用的環(huán)形變壓器的卷繞方式的簡圖。
具體實施方式
下面參照附圖對本實用新型的實施例進行具體說明。
圖2是根據(jù)本實用新型第一實施例的自動電壓調(diào)節(jié)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。
參見圖2可知，自動電壓調(diào)節(jié)器具有下列結(jié)構(gòu)包括多個主繞組1 1 與第一開關(guān)Ibtl Ibn的主繞組單元1、勵磁繞組2、第二開關(guān)3、第三開關(guān)4、旁路開關(guān)5、電平測定單元6、輸入單元7，及控制單元8。
主繞組單元1的一端與輸入電壓的輸入端Ll相連、另一端與輸出端L2相連。兩端間的電路連接關(guān)系(所有主繞組1 1 的連接關(guān)系)取決于如何連接多個第一開關(guān) Ib0 lbn。即如圖所示，第一開關(guān)Ibtl Ibn與主繞組1 1 的一端連接與否決定相應的主繞組1 1 是否被包含在主繞組單元1兩端相連的串聯(lián)電路的組成元件內(nèi)。以下， 使第一開關(guān)Ibtl Ibn與主繞組Iatl Ian的一端相連，以使主繞組Iatl 1 成為串聯(lián)電路的一部分，從而使主繞組總匝數(shù)增加的情況稱為“串聯(lián)模式”，相反，如果主繞組1 1
6與串聯(lián)電路絕緣，則稱為“絕緣模式”。
通過對多個第一開關(guān)Ibtl Ibn進行串聯(lián)模式、絕緣模式的個別控制，可對連接主繞組單元1兩端的串聯(lián)電路中所包含的主繞組1 1 進行選擇，據(jù)此可對串聯(lián)電路中包含的主繞組總匝數(shù)進行控制。
尤其本實施例中的多個主繞組1 1 具有2°= 1^ = 2,^ = 4^ = 8,....， 21匝(在此，η為自然數(shù))的匝數(shù)。因此，通過組合主繞組1 1 來形成串聯(lián)電路，調(diào)節(jié)主繞組單元1兩端間串聯(lián)電路的主繞組總匝數(shù)，使其在可表現(xiàn)范圍內(nèi)對應任意自然數(shù)。例如，如果η = 10，繞組匝數(shù)可調(diào)節(jié)為1 2047內(nèi)的任意自然數(shù)。
勵磁繞組2被主繞組單元1兩端間的串聯(lián)主繞組Iatl Ian而勵磁。因此勵磁繞組2的繞組匝數(shù)雖然是固定的，但根據(jù)主繞組單元1串聯(lián)電路所包含的主繞組總匝數(shù)，勵磁繞組2處勵磁的電壓電平是有變化的。
第二開關(guān)3用于選擇性地連接勵磁繞組2的一端加與基準電位N或輸出端L2。 而在該連接中，第三開關(guān)4則用于連接勵磁繞組2的另一端2b與基準電位N或輸入端Ll。
具體而言，如果通過切換第二開關(guān)3而使勵磁繞組2的一端加與輸出端L2相連， 那么與此連動，則必會切換第三開關(guān)4來使勵磁繞組2的另一端2b與基準電位N相連。相反，如果通過切換第二開關(guān)3而使勵磁繞組2的一端加與基準電位N相連的話，那么與此連動，則必會切換第三開關(guān)4來使勵磁繞組2的另一端2b與輸入端Ll相連。
這是用于進行在勵磁繞組2形成的感應電壓對輸入電壓加壓的模式(以下簡稱 “加壓模式”)與感應電壓對輸入電壓進行降壓的模式(以下簡稱“降壓模式”)間的轉(zhuǎn)換。 關(guān)于何種模式應用在何種環(huán)境中這一問題將在下面進行說明，在此僅說明第二開關(guān)3與第三開關(guān)4為了實現(xiàn)模式間的轉(zhuǎn)換而以一定方式進行的互鎖。
在本實施例中，將對當勵磁繞組2與主繞組Iatl Ian的卷繞方向固定在環(huán)形鐵芯上，且勵磁繞組2的一端加與輸出端L2相連、另一端與基準電位N相連時，使其在減壓模式中運行的例子進行說明。
再次參見圖2，旁路開關(guān)5用于使輸入端Ll與輸出端L2進行直接連接或絕緣。在希望把輸入電壓原封不動的輸出時，提供輸入電壓旁路的路徑。
電平測定單元6用于測定通過輸入端Ll輸入的電壓的電平，對峰值或有效值進行測定后將其輸出。
輸入單元7用于接收用戶輸入的所需輸出目標電壓，由諸如PgUP/PgDn鍵等輸入開關(guān)所形成的面板、以用于接收遠程控制命令的接收裝置等多種形式構(gòu)成。目標電壓可能是默認值或是以前用戶輸入后保存的值或是運行中更新的值。
控制單元8在對電平測定單元6測定的輸入電壓的大小與目標電壓進行對比后， 通過對第一 三開關(guān)Ibtl lbn、3、4與旁路開關(guān)5進行切換控制來使輸入電壓的達到目標電壓。
以控制單元8的操作為中心并根據(jù)目標電壓與輸入電壓大小的不同來針對圖2所示的自動電壓調(diào)節(jié)器的整體運行進行分別說明。
為了幫助理解，請參見以下表1中所顯示的實驗數(shù)據(jù)。
表1是在勵磁繞組2的匝數(shù)固定為500T、目標電壓設定為220V的情況下隨著 187 220V范圍內(nèi)的輸入電壓被輸入時，顯示主繞組單元1的繞組總匝數(shù)如何被決定的實驗數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種對輸入到輸入端的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與所述輸入端連接、另一端與所述輸出端連接的主繞組單元，所述主繞組單元包括多個主繞組及多個第一開關(guān)，所述多個第一開關(guān)用于進行切換以選擇性地串聯(lián)連接所述多個主繞組；勵磁繞組，由所述主繞組單元中的通過所述第一開關(guān)串聯(lián)連接的至少一個主繞組進行勵磁；第二開關(guān)，用于將勵磁繞組的一端選擇性地與基準電位或所述輸出端連接； 第三開關(guān)，用于將勵磁繞組的另一端與所述基準電位或所述輸入端連接；以及控制單元，通過所述多個第一開關(guān)、所述第二開關(guān)、及所述第三開關(guān)的開關(guān)控制來調(diào)節(jié)從所述輸出端輸出的輸出電壓電平。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括測定輸入到所述輸入端的輸入電壓電平的電平測定單元， 所述控制單元被配置成在規(guī)定的目標電壓大于所述電平測定單元測定的輸入電壓電平的情況下，與所述規(guī)定的目標電壓和所述測定的電平之間的電壓差對應地，對所述多個第一開關(guān)進行切換控制， 并控制所述第二開關(guān)，以使所述勵磁繞組的一端與所述基準電位連接，同時控制所述第三開關(guān)，以使所述勵磁繞組的另一端與所述輸入端連接，在規(guī)定的目標電壓小于所述電平測定單元測定的輸入電壓電平的情況下，與所述規(guī)定的目標電壓和所述測定的電平之間的電壓差對應地，對所述多個第一開關(guān)進行切換控制， 并控制所述第二開關(guān)，以使所述勵磁繞組的一端與所述輸出端連接，同時控制所述第三開關(guān)，以使所述勵磁繞組的另一端與所述基準電位連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于， 還包括用于從用戶輸入目標電壓的用戶輸入單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括 旁路路徑，相對主繞組單元對輸入電壓進行旁路；以及旁路開關(guān)，用于切換所述旁路路徑連接與否，在所述輸入電壓電平符合于所述目標電壓的情況下，自動電壓調(diào)節(jié)器配置成閉合所述旁路開關(guān)，以對所述輸入電壓進行旁路。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1或2所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于， 勵磁繞組卷繞于環(huán)形鐵芯上，所述多個主繞組圍繞勵磁繞組，所述多個主繞組在環(huán)形鐵芯上不重疊地卷繞。
6.一種對輸入到輸入端的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，包括一端與所述輸入端連接、另一端與所述輸出端連接的主繞組單元，主繞組單元包括多個主繞組及多個第一開關(guān)，所述多個第一開關(guān)用于進行切換以選擇性地串聯(lián)連接所述多個主繞組；一端與所述輸出端連接的勵磁繞組，由主繞組單元中的通過第一開關(guān)串聯(lián)連接的至少一個主繞組進行勵磁；以及控制單元，通過所述多個第一開關(guān)的開關(guān)控制，調(diào)節(jié)從所述輸出端輸出的輸出電壓電平。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括測定輸入到所述輸入端的輸入電壓電平的電平測定單元， 所述控制單元在規(guī)定的目標電壓小于所述電平測定單元測定的輸入電壓電平的情況下，與所述規(guī)定的目標電壓和所述測定的電平之間的電壓差對應地，對多個第一開關(guān)進行切換控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求
6或7所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括 旁路路徑，相對主繞組單元對所述輸入電壓進行旁路；以及旁路開關(guān)，用于切換旁路路徑連接與否，在輸入電壓電平符合于目標電壓的情況下，自動電壓調(diào)節(jié)器配置成閉合所述旁路開關(guān)，以對所述輸入電壓進行旁路。
9.根據(jù)權(quán)利要求
6或7所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于， 所述勵磁繞組卷繞于環(huán)形鐵芯上，所述多個主繞組圍繞勵磁繞組，所述多個主繞組在環(huán)形鐵芯上不重疊地卷繞。
專利摘要
本實用新型涉及自動電壓調(diào)節(jié)器，特別是，涉及利用環(huán)形自耦變壓器來對輸出電壓電平進行精密控制的自動電壓調(diào)節(jié)器。本實用新型是一種對輸入到輸入端的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，該自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與輸入端連接、另一端與輸出端連接的主繞組單元，主繞組單元包括多個主繞組及多個第一開關(guān)，所述多個第一開關(guān)用于進行切換以選擇性地串聯(lián)連接所述多個主繞組；勵磁繞組，由主繞組單元中的通過第一開關(guān)串聯(lián)連接的至少一個主繞組進行勵磁；第二開關(guān)，用于將勵磁繞組的一端選擇性地與基準電位及輸出端中的一個連接；第三開關(guān)，用于連接基準電位或輸入端與勵磁繞組的另一端；以及控制單元，通過多個第一開關(guān)、第二開關(guān)、及第三開關(guān)的開關(guān)控制來調(diào)節(jié)從輸出端輸出的輸出電壓電平。通過本實用新型，具有精密電壓控制以能夠輸出用戶所期望的電壓電平，并精密地實現(xiàn)節(jié)電和升壓的各種應用。具體地，本實用新型可以提升/降低輸入電壓以提供在1伏或更小的誤差范圍內(nèi)的期望目標電壓。本實用新型也包括簡單的繼電器開關(guān)電路并排除半導體開關(guān)器件，由此即使是在不同的系統(tǒng)環(huán)境中仍可進行適應性運行并不需進行其他的變更。另外，本實用新型并不形成多個輸出接頭或輔助線圈，并可以在較寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓，同時精確地在電壓調(diào)節(jié)范圍內(nèi)輸出任何值。
文檔編號G05F1/14GKCN201993666SQ200990100348
公開日2011年9月28日 申請日期2009年4月7日
發(fā)明者李明煥 申請人:Cskk(Hkg)有限公司, 李明煥導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan