負(fù)載的變化范圍設(shè)計(jì)用多個(gè)電容器C21，C22，……，C2m (其中m為大于等于2的整數(shù))并聯(lián)(并配合各自的開關(guān)K21，K22,……，K2m)來(lái)實(shí)現(xiàn)電容器C2， 如圖5所示。這種電容器Cl和電容器C2可以同時(shí)進(jìn)行容量調(diào)節(jié)的裝置結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)載變 化與電壓調(diào)整及無(wú)功配置的優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)提高了負(fù)載較小時(shí)的電壓調(diào)整精度及范圍。
[0051] 如上所述，為了提供一種方便使用和調(diào)整以及相對(duì)穩(wěn)定并符合使用者要求的交流 供電裝置，本發(fā)明如上給出了所述交流供電裝置的電路結(jié)構(gòu)，如圖4和圖5所示。在圖4和圖5 的方案中，用多個(gè)開關(guān)來(lái)控制電容器組中的各個(gè)電容器的接入，從而調(diào)節(jié)電容器組的電容 值?？蛇x地，用手動(dòng)的方式逐一或者聯(lián)動(dòng)地控制這些開關(guān)，以調(diào)節(jié)電容值，進(jìn)而調(diào)節(jié)負(fù)載端 電壓。具體地，可以在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載端電壓的同時(shí)控制開關(guān)調(diào)節(jié)電壓，這樣需要在負(fù)載端設(shè) 置電壓監(jiān)測(cè)單元來(lái)監(jiān)測(cè)負(fù)載端電壓。
[0052] 在圖4和圖5所示的電路結(jié)構(gòu)中，負(fù)載可以是電動(dòng)機(jī)M，這樣可以通過(guò)調(diào)壓來(lái)控制電 動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速。
[0053] 也可以采用控制電路的方式自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)載端電壓。例如，在圖6所示的方案中，除 了電容調(diào)節(jié)單元1，還設(shè)置了控制單元2。其中，電容調(diào)節(jié)單元1包括前述的電容器(組)Cl和 電容器(組)C2以及相應(yīng)的開關(guān)等;控制單元2通過(guò)監(jiān)測(cè)負(fù)載端電壓并計(jì)算，來(lái)調(diào)整控制電容 器組中電容器的接入容量，從而控制輸出端（負(fù)載端）電壓的分配，以得到所需高于電源電 壓或低于電源電壓，并可使電壓可控或穩(wěn)定的需求電源。
[0054]以下結(jié)合圖6具體說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置及其所應(yīng)用的 供電用電系統(tǒng)和交流電壓調(diào)節(jié)方法。
[0055]在圖6中，系統(tǒng)電源表示電力輸入端口，其電壓Us會(huì)隨負(fù)載及輸送距離的變化發(fā)生 波動(dòng)。也就是說(shuō)，系統(tǒng)電源電壓一方面會(huì)受到負(fù)載變化影響而發(fā)生變化，另一方面也會(huì)因輸 送條件本身而發(fā)生波動(dòng)。
[0056] 電容調(diào)節(jié)單元1包括串聯(lián)的兩個(gè)電容器或電容器組Cl和C2,例如可以采用如圖4和 圖5所示的電容器或電容器組Cl和C2。該電容器或電容器組Cl、C2可包括多個(gè)電容器及相應(yīng) 的投切開關(guān)。
[0057] 類似于圖5所示的電容調(diào)節(jié)電路，其包括Cl和C2兩個(gè)串聯(lián)的可調(diào)電容器。Cl和C2- 端相連，Cl的另一端和C2的另一端分別與系統(tǒng)電源的兩端相連。
[0058]當(dāng)不斷加大Cl接入電容量或減少C2接入電容量時(shí)，C2兩端電壓會(huì)逐漸加大，可趨 近于系統(tǒng)電源電壓;Cl兩端電壓逐漸降低并趨近于0。
[0059] 當(dāng)不斷減少Cl接入電容量或加大C2接入電容量時(shí)，C2兩端電壓會(huì)逐漸減小，直至 趨近于0;C1兩端電壓逐漸增大并趨近系統(tǒng)電源電壓。
[0060] 當(dāng)C2斷開，并不斷加大Cl接入電容量時(shí)，輸出電壓逐漸減小，可趨近于系統(tǒng)電源電 壓。
[0061] 同理，當(dāng)C2斷開時(shí)，逐漸減少Cl接入電容量，在等效負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，輸出電壓 可大于系統(tǒng)電源電壓。
[0062] 可選地，根據(jù)電壓調(diào)整比例設(shè)計(jì)Cl和C2的比例關(guān)系，并可以符合設(shè)計(jì)最低值。例 如，也可以采用如圖4所示的電路。如圖4所示的方案，Cl是由不同規(guī)格的單臺(tái)電容器并聯(lián)形 成的容量可增減的電容器組，這些單臺(tái)電容器分別為Cll，C12,……，Cln，同時(shí)分別配置相 應(yīng)的開關(guān)K11，K12,……，Κ1η，以方便接入或斷開單臺(tái)電容器。C2采用單臺(tái)電容器，不進(jìn)行電 容量調(diào)整。
[0063] 可選地，如圖6所示，容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置還可以包括旁路開關(guān)3。該旁路開關(guān)3 的一端經(jīng)過(guò)Cl和C2的連接點(diǎn)與調(diào)壓裝置的輸出端子4及負(fù)載相連，另一端與系統(tǒng)電源相連。
[0064] 當(dāng)電壓調(diào)節(jié)裝置處于變、調(diào)壓工作狀態(tài)時(shí)，此開關(guān)3處于關(guān)斷狀態(tài)，C2兩端的電壓 通過(guò)輸出端子4提供負(fù)載所需要的電壓，并可通過(guò)調(diào)整Cl和/或C2的電容值，來(lái)改變C2和負(fù) 載兩端的電壓;而當(dāng)電容調(diào)節(jié)單元1出現(xiàn)故障或系統(tǒng)電壓滿足使用要求時(shí)，該旁路開關(guān)3閉 合，此時(shí)負(fù)載兩端電壓為系統(tǒng)電源電壓。
[0065] 例如，電容調(diào)節(jié)單元1采用圖4所示的電路結(jié)構(gòu)，當(dāng)斷開旁路開關(guān)3后，閉合開關(guān)K2、 Kll，接入Cl和C2,輸出電壓已具備工作條件，之后繼續(xù)閉合開關(guān)K12和K13,輸出電壓將會(huì)提 高，這樣，不同開關(guān)的關(guān)合狀況組合，將會(huì)輸出不同的電壓。同理，當(dāng)Cl處并聯(lián)的電容器數(shù)量 更多（電容量更大)時(shí)，將獲得更大的輸出電壓。
[0066] 如前所述，當(dāng)將開關(guān)K2斷開時(shí)，C2不接入，Cl與負(fù)載串聯(lián)，可根據(jù)系統(tǒng)電流范圍合 理設(shè)計(jì)Cl容量并考慮電壓要求最高值，分別組合接入Cll，C12,……，Cln時(shí)，對(duì)于等效負(fù)載 為感性負(fù)載的情況，將輸出不同的高于系統(tǒng)電壓的負(fù)載工作電壓。
[0067] 控制回路2例如采用單片機(jī)的控制方式。單片機(jī)通過(guò)采集系統(tǒng)電壓、輸出電壓和電 流，控制著不同類別開關(guān)(如晶閘管、復(fù)合電容器投切開關(guān)、真空開關(guān)、接觸器）的投入或切 除以達(dá)到使用要求。
[0068] 控制回路2的控制邏輯例如:設(shè)定要求的負(fù)載端輸出電壓或輸出電壓范圍；閉合旁 路開關(guān)并檢測(cè)輸出電壓，以判斷是否當(dāng)前的系統(tǒng)電源電壓滿足輸出電壓的要求并同時(shí)檢測(cè) 系統(tǒng)電源電壓；閉合Cl所有電容器使Cl處于備用狀態(tài)，此時(shí)旁路開關(guān)閉合輸出電壓仍等于 系統(tǒng)電源電壓;若檢測(cè)到的系統(tǒng)電源電壓低于所要求的負(fù)載端輸出電壓，則斷開C2,若檢測(cè) 到的系統(tǒng)電源電壓高于所要求的負(fù)載端輸出電壓，則接入C2;斷開旁路開關(guān)，使得Cl的所有 電容器進(jìn)入工作狀態(tài)，并得到輸出電壓最小變化值;通過(guò)斷開與Cl的電容器對(duì)應(yīng)的開關(guān)，以 調(diào)整Cl的接入電容值，從而調(diào)節(jié)輸出電壓達(dá)到要求的值或者范圍，對(duì)于開關(guān)的斷開控制可 以是按照預(yù)定的次序逐步調(diào)試，也可以按照預(yù)先的計(jì)算結(jié)果一次或分次完成。
[0069] 在供電工作過(guò)程中，控制回路2可以繼續(xù)監(jiān)測(cè)負(fù)載端輸出電壓和系統(tǒng)電源電壓，如 果發(fā)現(xiàn)因負(fù)載變化或系統(tǒng)電源電壓變化等原因?qū)е螺敵鲭妷鹤兓?，則可以通過(guò)調(diào)整Cl的接 入電容值(和/或C2的接入電容值，例如電容調(diào)節(jié)單元1采用圖5的結(jié)構(gòu))來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，如 果輸出電壓需要高于系統(tǒng)電源電壓，還可以斷開C2,然后可根據(jù)輸出電壓的情況調(diào)整Cl的 接入電容值。這樣可以實(shí)現(xiàn)供電過(guò)程中的反饋控制。通常地，輸出電壓的變化本身不會(huì)影響 系統(tǒng)電源電壓。
[0070] 在實(shí)際的電壓調(diào)節(jié)裝置產(chǎn)品中，還可以包括輸出端子4,以取代原有的系統(tǒng)電源輸 出端子。該輸出端子4將負(fù)載連接到Cl和C2的連接點(diǎn)與C2和系統(tǒng)電源的連接點(diǎn)之間，如圖6 所示。輸出端子4可隨負(fù)載及使用要求進(jìn)行調(diào)整。
[0071] 關(guān)于系統(tǒng)中的負(fù)載，在調(diào)低輸出電壓時(shí)，要考慮負(fù)載本身的用電需要和電壓要求。
[0072] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性變、調(diào)壓裝置和方法，適合于不同電壓等級(jí)及不同用電 環(huán)境的系統(tǒng)，可以采用不同于上述的電容量調(diào)整方法，也可以在電路中串并入其它的電容 器或其它元器件。
[0073] 圖5所示的容性電壓調(diào)節(jié)裝置可應(yīng)用到單相交流電的電壓調(diào)節(jié)。
[0074] 圖7示意性地示出了將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性電壓調(diào)壓裝置應(yīng)用到三相交流電 的電壓調(diào)節(jié)時(shí)的電路結(jié)構(gòu)。如圖7所示，可以通過(guò)投切開關(guān)組KM3、KM4和KM5分別控制電容器 組Cll、C12和C13中于各相并聯(lián)的子電容器的接入來(lái)調(diào)整各相中的電容接入量（圖7中的電 容器組Cll、C12和C13相當(dāng)于圖5中的Cl)，也可以通過(guò)投切開關(guān)組KM6來(lái)控制三角形連接的 電容器組C2對(duì)于各相的電容量接入。開關(guān)組KMl可以起到旁路開關(guān)的作用，當(dāng)開關(guān)組KMl和 KM2均閉合時(shí)，直接將三相電源電壓接到負(fù)載M。負(fù)載可以是電動(dòng)機(jī)M，這樣可以通過(guò)調(diào)壓來(lái) 控制電動(dòng)機(jī)M的轉(zhuǎn)速。
[0075] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的容性交流電壓調(diào)節(jié)裝置和調(diào)節(jié)方法，能夠通過(guò)容性電路變 壓，同時(shí)減少了系統(tǒng)的無(wú)功需求，形成以電壓變換