專利名稱：無觸點開關有載調壓變壓器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力變壓器，具體涉及一種無觸點開關有載調壓變壓器。
本實用新型提供以下技術方案一種無觸點開關有載調壓變壓器，該有載調壓變壓器的一次側，每相繞組由變壓繞組和多段調節(jié)繞組串連而成，變壓繞組通過主電路開關連接電源輸入端，該變壓器的一次側繞組隨著二次側電壓發(fā)生變化時，其一次側的多段調節(jié)繞組在連接構成三相變壓器原邊時，兩相繞組之間，在多段調節(jié)繞組的接點處分別對應連接有多組可控硅無觸點開關。
所述可控硅無觸點開關可以是雙向可控硅，其雙向可控硅的控制極連接光耦隔離電路，光耦隔離電路的輸入連接單片計算機的輸出。
所述可控硅無觸點開關可以由兩個單向可控硅反向并聯(lián)連接而成，兩個單向可控硅的控制極分別經(jīng)限流電阻和二極管連接光耦隔離電路，兩個光耦隔離電路的輸入連在一起后連接單片計算機的輸出。
所述單片計算機可以有兩個檢測輸入口，分別連接變壓器的兩個一次側電壓過零取樣回路，單片計算機通過A/D模數(shù)轉換電路連接變壓器的次級電壓取樣電路，兩個一次側電壓過零取樣回路分別包括兩組由一次側取樣變壓器的次級依次連接整流橋和矩形波發(fā)生器組成，矩形波發(fā)生器的輸出連接單片計算機的檢測輸入口，兩組單相一次側取樣變壓器的初級分別連接在電源輸入端的兩組兩相之間，矩形波發(fā)生器主要包括一個電壓比較器，電壓比較器的輸入端通過降壓電阻連接整流橋的直流輸出，同時經(jīng)過穩(wěn)壓二極管接地。
所述單片計算機可以連接變壓器啟動和停止按鈕，單片計算機可以通過緩沖器連接主電路開關的控制電路。
所述主電路開關可以是斷路器。
所述主電路開關可以是真空開關。
所述可控硅無觸點開關可以固定在絕緣材料上，放在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油，這些元件的相互距離遠小于空氣放電間距。
所述三相變壓器的一次側可以為三角形連接方式。
所述三相變壓器的一次側可以為星形連接方式。
由于本實用新型將變壓器的一次側繞組分成多段，并設置了多組可控硅無觸點開關，在變壓器的輸入電壓發(fā)生變化超過一定的范圍時，在電壓過零時接通不同的可控硅無觸點開關，用以調整變壓器的輸入繞組的匝數(shù)，達到自動穩(wěn)定輸出電壓的目的。可控硅的控制極使用了單片計算機控制，單片計算機通過A/D模數(shù)轉換開關連接變壓器的二次側繞組，檢測二次輸出電壓同額定值比較，同時，單片計算機通過取樣回路連接電源輸入端，在二次側電壓超范圍2.5％時，在輸入電壓過零處，單片機輸出低電平信號接通可控硅控制極的光耦隔離電路，達到過零時接通可控硅無觸點開關的目的。同時，斷開相鄰可控硅，在單片計算機啟動有載調壓變壓器運行時，先接通可控硅無觸點開關，延時幾十毫秒后，再接通主電路開關(斷路器或真空開關)停止運行時，先斷開主電路開關，延時幾十毫秒后，再斷開可控硅無觸點開關，保證了可控硅在斷電狀態(tài)接通，過零切換和斷電接通充分有效地解決了可控硅耐壓不足的問題，整個過程由單片計算機控制?？煽毓栝_關安裝在充滿油的油箱內(nèi)，絕緣及散熱問題得以妥善解決。該技術適合于星形或三角形兩種連接方式的有載調壓變壓器。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明。
圖2為本實用新型的可控硅開關的一個實施例，該可控硅開關是由兩個單向可控硅組成的無觸點開關，其控制極連接光耦隔離電路。
圖3為本實用新型的可控硅開關另一個實施例，該可控硅開關是一個雙向可控硅開關。
圖4為單片計算機的連接關系示意圖。
一種無觸點開關有載調壓變壓器，該有載調壓變壓器的一次側，每相繞組由變壓繞組和多段調節(jié)繞組串連而成，變壓繞組通過主電路開關連接電源輸入端，該變壓器的一次側繞組隨著二次側電壓發(fā)生變化時，其一次側的多段調節(jié)繞組在連接構成三相變壓器原邊時，兩相繞組之間，在多段調節(jié)繞組的接點處分別對應連接有多組可控硅無觸點開關。
所述可控硅無觸點開關可以是雙向可控硅，其雙向可控硅的控制極連接光耦隔離電路，光耦隔離電路的輸入連接單片計算機的輸出。
所述可控硅無觸點開關可以由兩個單向可控硅反向并聯(lián)連接而成，兩個單向可控硅的控制極分別經(jīng)限流電阻和二極管連接光耦隔離電路，兩個光耦隔離電路的輸入連在一起后連接單片計算機的輸出。
所述單片計算機可以有兩個檢測輸入口，分別連接變壓器的兩個一次側電壓過零取樣回路，單片計算機通過A/D模數(shù)轉換電路連接變壓器的次級取樣電路，兩個一次側電壓過零取樣回路分別包括兩組由一次側取樣變壓器的次級依次連接整流橋和矩形波發(fā)生器組成，矩形波發(fā)生器的輸出連接單片計算機的檢測輸入口，兩組單相一次側取樣變壓器的初級分別連接在電源輸入端的兩組兩相之間，矩形波發(fā)生器主要包括一個電壓比較器，電壓比較器的輸入端通過降壓電阻連接整流橋的直流輸出，同時經(jīng)過穩(wěn)壓二極管接地。
所述單片計算機可以連接變壓器啟動和停止按鈕，單片計算機可以通過緩沖器連接主電路開關的控制電路。
所述主電路開關可以是斷路器。
所述主電路開關可以是真空開關。
所述可控硅無觸點開關可以固定在絕緣材料上，放在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油，這些元件的相互距離遠小于空氣放電間距。
所述三相變壓器的一次側可以為三角形連接方式。
所述三相變壓器的一次側可以為星形連接方式。
所述可控硅無觸點開關可以是9組。
結合其連接方式和和實施例，其工作過程敘述如下。
如

圖1所示，圖1是一次側為星形連接方式的變壓器，一次側主電路的多段調節(jié)繞組有9個接點，分別由K1、K2、…K17、K18可控硅無觸點開關連接。K1、K2是最高級，即該兩個無觸點開關導通時(其它全部截止)，變壓器次級輸出電壓最高；K17、K18導通時(其它全部截止)變壓器次級輸出電壓最低。所以，根據(jù)輸出電壓的要求，改變可控硅開關的工作狀態(tài)，即可達到調整輸出電壓的目的。
可控硅無觸點開關的內(nèi)部結構可以是圖2或圖3兩種形式。圖2由2個單向可控硅KP或KK反向并聯(lián)，2支光耦元件O1、O2，2支二級管D1、D2及限流電阻R1、R2組成。在正半周時(圖二左正、右負)并且光耦O1的M、N通過適當電流時，O1的副側光電可控硅導通，施加在D1上的正向電壓通過光電可控硅、限流電阻、KPI的控制極、陰極形成自觸發(fā)電流，可控硅KP1(KK1)在正半周導通；同理，在負半周時(右正、左負)在O、P流通過適當電流，KP2(KK2)則導通。光電耦合器實現(xiàn)了控制可控硅無觸點開關通斷的功能。
無觸點開關還可以由圖3所示的元件組成。KS是雙向可控硅，無論在a、b兩端施加正向或反向電壓，只要光電耦合器X、Y通過適當電流，KS即導通，截止X、Y端電流，KS斷開，即雙向可控硅同樣可以實現(xiàn)電子開關的功能。
如圖4所示，圖4表示出了測量、控制電路主要由單片計算機、電壓比較器、A/D轉換器等電路組成。改變無觸點開關的工作狀態(tài)時，為減少環(huán)電流沖擊，采取電壓過零點導通、截止的措施。過零點取樣電路主要由圖1的兩個取樣變壓器T1、T2和整流橋Z、降壓電阻R、穩(wěn)壓二極管W、電壓比較器LM393組成。Z的輸出端是負半周翻上去的正弦脈動波形，經(jīng)電阻R3、R4降壓后，穩(wěn)壓二級管削波，原正弦脈動波呈梯形狀，送電壓比較器“+’端，其“一”端接基準電壓?；鶞孰妷旱墨@得由兩支電阻分壓后形成，上位電阻R7遠大于下位電阻R9。LM393的“1”“7”兩腳分別輸出AB、BC線電壓對應波形。低電平處為過零點處，調整上位電阻下位電阻的比值，占空比變化。矩形波分別送單片機P3.0、P3.1口接受檢測。單片機在過零點處發(fā)出改變無觸點開關的運行狀態(tài)時(導通、截止)選擇在矩形波下降沿時刻。
單片機P3.2I/O口經(jīng)緩沖器A控制斷路器DL(或真空開關)當需要運行時，按下AN1，單片機檢測到P3.3為低電平時，首先發(fā)出命令，使電子開關K9、K10在電壓過零時導通(P2.0、P2.1置低電平)，然后延時幾十毫秒后，通過P3.2發(fā)出命令，閉合斷路器DL(或真空開關)停止運行變壓器時按下AN2單片機，首先斷開斷路器DL(或真空開關)，而后斷開相應的電子開關。采用上述措施，目的在于有效解決可控硅耐壓參數(shù)不足而被擊穿的問題。
調壓變壓器二次側接一取樣變壓器，經(jīng)整流、濾波后送A/D轉換器，A/D輸入0-5V直流電壓，輸出為8位數(shù)字信號送P0口，單片計算機將已整定的數(shù)字(額定輸出對應值)與P0口輸入的數(shù)字進行比較。當超過(或低于)整定值的2.5％時，在AB線電壓過零處，將現(xiàn)行工作的可控硅開關斷開，同時接通下一級(或上一級)可控硅開關；經(jīng)過120°時間，在BC線電壓過零處斷開現(xiàn)運行的可控硅開關，同時接通下一級(或上一級)可控硅開關。上述過程在過零處實現(xiàn)了一無環(huán)流沖擊的調壓過程。根據(jù)輸出電壓的情況，單片機定時檢測并執(zhí)行調壓程序，達到了調壓、穩(wěn)壓的目的。
全部可控硅開關固定在絕緣材料上，這些元件的相互距離遠小于空氣放電間距，然后放在油箱內(nèi)；油箱內(nèi)充滿變壓器油。
有載調壓變壓器在啟動運行時，先接通電子開關(無觸點開關)延時幾十毫秒后，再接通主電路開關(斷路器或真空開關)停止運行時，先斷開主電路開關，延時幾十毫秒后，再斷開電子開關。采取此措施，有效地解決了可控硅耐壓不足的問題。
在矩形波的下降沿時刻改變電子開關的運行狀態(tài)，極大減小環(huán)流沖擊。
單片計算機通過光耦隔離電路控制可控硅驅動元件，解決了強電與控制側的絕緣問題。
整個電路的可控硅無觸點開關由單片計算機控制，單片計算機在滿足條件時發(fā)出控制信號，控制不同的開關通斷，達到有載變壓器自動調節(jié)輸出電壓的目的。
權利要求1.一種無觸點開關有載調壓變壓器，該有載調壓變壓器的一次側，每相繞組由變壓繞組和多段調節(jié)繞組串連而成，其特征在于變壓繞組通過主電路開關連接電源輸入端，該變壓器的一次側繞組隨著二次側電壓發(fā)生變化時，其一次側的多段調節(jié)繞組在連接構成三相變壓器原邊時，兩相繞組之間，在多段調節(jié)繞組的接點處分別對應連接有多組可控硅無觸點開關。
2.根據(jù)權利要求1所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述可控硅無觸點開關是雙向可控硅，其雙向可控硅的控制極連接光耦隔離電路，光耦隔離電路的輸入連接單片計算機的輸出。
3.根據(jù)權利要求1所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述可控硅無觸點開關由兩個單向可控硅反向并聯(lián)連接而成，兩個單向可控硅的控制極分別經(jīng)限流電阻和二極管連接光耦隔離電路，兩個光耦隔離電路的輸入連在一起后連接單片計算機的輸出。
4.根據(jù)權利要求2或3所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述單片計算機有兩個檢測輸入口，分別連接變壓器的兩個一次側電壓過零取樣回路，單片計算機通過A/D模數(shù)轉換電路連接變壓器的次級取樣電路，兩個一次側電壓過零取樣回路分別由兩組一次側取樣變壓器的次級依次連接整流橋和矩形波發(fā)生器組成，矩形波發(fā)生器的輸出連接單片計算機的檢測輸入口，兩組單相一次側取樣變壓器的初級分別連接在電源輸入端的兩組兩相之間，矩形波發(fā)生器主要包括一個電壓比較器，電壓比較器的輸入端通過降壓電阻連接整流橋的直流輸出，同時經(jīng)過穩(wěn)壓二極管接地。
5.根據(jù)權利要求2或3所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述單片計算機連接有變壓器啟動和停止按鈕，單片計算機通過緩沖器連接主電路開關的控制電路。
6.根據(jù)權利要求1所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述主電路開關為斷路器。
7.根據(jù)權利要求1所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述主電路開關為真空開關。
8.根據(jù)權利要求1所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述可控硅無觸點開關固定在絕緣材料上，放在油箱內(nèi)，油箱內(nèi)充滿變壓器油，這些元件的相互距離遠小于空氣放電間距。
9.根據(jù)權利要求1所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述三相變壓器的一次側為三角形連接方式。
10.根據(jù)權利要求1所述的有載調壓變壓器，其特征在于所述三相變壓器的一次側為星形連接方式。
專利摘要本實用新型公開了一種無觸點開關有載調壓變壓器。該有載調壓變壓器，將兩相繞組之間連接的多組機械式分接開關用多組無觸點開關替代，輸入繞組上連接有主電路開關，并由單片計算機實時監(jiān)測和控制，保證可控硅開關在變壓器通電前首先接通，過零時導通或截止，減小了環(huán)流，且解決了可控硅耐壓不足的問題，當二次側電壓偏離額定電壓的2.5％時，在電壓過零點時，計算機發(fā)出指令改變相應的可控硅工作狀態(tài)，實現(xiàn)二次側輸出電壓的調整。開關安裝在充滿油的油箱內(nèi)，絕緣和散熱問題得到解決。該技術適用于一次側連接型式為星形或三角形的兩類有載調壓變壓器。無觸點開關自動改變變壓器原邊繞組匝數(shù)并自動調節(jié)變壓器變壓比，達到自動穩(wěn)定輸出額定電壓的目的。
文檔編號H01F29/00GK2593328SQ03200908
公開日2003年12月17日 申請日期2003年1月14日 優(yōu)先權日2003年1月14日
發(fā)明者張研, 由振忠 申請人:張研, 由振忠