有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力控制領(lǐng)域，尤指一種有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)的電網(wǎng)中，電壓偏移過量成為了普遍存在的問題，這不但嚴(yán)重影響著輸電設(shè)備，設(shè)施的安全運(yùn)行，還縮短了使用壽命以及我國(guó)電能的有效合理的運(yùn)用。
[0003]當(dāng)電壓偏移過大時(shí)，將會(huì)影響工農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，損壞設(shè)備，甚至引起系統(tǒng)性的“電壓崩潰”，造成大面積停電。利用改變有載調(diào)壓變壓器的分接頭進(jìn)行調(diào)壓在無功充裕的電力系統(tǒng)中是一種行之有效的調(diào)壓措施。有載調(diào)壓變壓器可以在帶負(fù)荷的條件下，手動(dòng)或自動(dòng)切換分接頭達(dá)到調(diào)壓目的。
[0004]目前，有載調(diào)壓變壓器采用機(jī)械式分接開關(guān)調(diào)壓，使用半導(dǎo)體邏輯電路，這種調(diào)壓方式至少存在以下幾個(gè)缺陷:(I)容易受變電站復(fù)雜的電磁環(huán)境影響，性能不夠穩(wěn)定，工作不夠可靠；(2)需要額外的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。(3)采用機(jī)械式調(diào)壓分接開關(guān)，會(huì)產(chǎn)生電弧、動(dòng)作速度慢、維護(hù)不便、故障率高。(4)只有固定的幾個(gè)分接頭，不能夠?qū)崿F(xiàn)無級(jí)平滑調(diào)壓。(5)不能夠自動(dòng)維持配電網(wǎng)電壓恒定。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型為了克服上述機(jī)械式分接開關(guān)調(diào)壓存在的缺陷，提出一種有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制裝置。該系統(tǒng)可以避免由于機(jī)械開關(guān)投切而產(chǎn)生的電弧，且調(diào)壓速度快，控制精確。
[0006]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提出了一種有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制裝置，包括:有載調(diào)壓變壓器、調(diào)壓控制裝置、調(diào)壓傳動(dòng)裝置；其中，所述有載調(diào)壓變壓器，包括一可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭，用于接入外部交流電，變壓后輸出配電網(wǎng)電壓至外部負(fù)載；所述調(diào)壓控制裝置包括:電源適配模塊、微控制器、電壓采樣模塊；所述調(diào)壓傳動(dòng)裝置包括:步進(jìn)電機(jī)、齒輪裝置、齒條；所述電源適配模塊，接入外部電源，用于將所述外部電源的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，給所述微控制器、電壓采樣模塊、步進(jìn)電機(jī)提供電源；所述電壓采樣模塊，接入所述配電網(wǎng)電壓，用于對(duì)該配電網(wǎng)電壓進(jìn)行采樣，生成采樣信號(hào)發(fā)送至所述微控制器；所述微控制器，連接步進(jìn)電機(jī)，用于接收所述采樣信號(hào)，對(duì)該配電網(wǎng)電壓與一設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制所述步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述步進(jìn)電機(jī)通過轉(zhuǎn)動(dòng)使所述齒輪裝置轉(zhuǎn)動(dòng)；所述齒條與齒輪裝置相嚙合，由所述齒輪裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)使該齒條直線運(yùn)動(dòng)，該齒條上固定設(shè)置所述可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭，該可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭隨著齒條移動(dòng)，調(diào)節(jié)所述有載調(diào)壓變壓器的變比。
[0007]進(jìn)一步的，所述有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制裝置還包括:連接于所述微控制器的顯示模塊、通信模塊、指令接收模塊；所述顯示模塊，用于顯示所述配電網(wǎng)電壓的信息及所述可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭的位置信息，其中，所述配電網(wǎng)電壓的信息由所述微控制器根據(jù)所述采樣信號(hào)生成，所述可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭的位置信息由所述微控制器根據(jù)所述步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)情況生成；所述通信模塊，用于發(fā)送警告信號(hào)，其中，所述警告信號(hào)是當(dāng)微控制器無法通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭維持配電網(wǎng)電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，由微控制器生成，以提醒工作人員采取其它調(diào)節(jié)措施；所述指令接收模塊，用于接收外部輸入的控制指令，并發(fā)送至所述微控制器，調(diào)節(jié)所述有載調(diào)壓變壓器的變比。
[0008]進(jìn)一步的，所述電源適配模塊包括:AC/DC模塊及DC/DC模塊；所述AC/DC模塊將所述外部電源轉(zhuǎn)換為24V直流電壓，用于給步進(jìn)電機(jī)提供電源；所述DC/DC模塊將所述24V直流電壓轉(zhuǎn)換為3.3V直流電壓，用于給所述微控制器、電壓采樣模塊、通信模塊、指令接收模塊提供電源。
[0009]進(jìn)一步的，所述電源適配模塊接入的外部電源為所述有載調(diào)壓變壓器輸出的配電網(wǎng)電壓。
[0010]進(jìn)一步的，所述微控制器采用的是MSP430H49單片機(jī)，包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換單元、串口通訊單元、I/O輸入輸出單元；其中，模數(shù)轉(zhuǎn)換單元連接所述電壓采樣模塊，轉(zhuǎn)換精度達(dá)到12位，I位差分非線性，I位積分非線性；所述串口通訊單元連接所述通信模塊；所述I/O輸入輸出單元連接所述步進(jìn)電機(jī)、顯示模塊、指令接收模塊。
[0011]進(jìn)一步的，所述電壓采樣模塊由電壓互感器、第一電阻、PI型濾波電路、電壓抬升電路、電壓追隨器、一階RC濾波電路組成；其中，所述電壓互感器接入所述配電網(wǎng)電壓；所述PI型濾波電路由電感、第一電容、第二電容組成；所述電壓抬升電路由第二電阻、第三電阻及3.3V直流電源組成；所述電壓追隨器包括一放大器，該放大器的反相輸入端與輸出端相連；所述一階RC濾波電路由第四電阻、第三電容組成。
[0012]進(jìn)一步的，所述齒輪裝置包括多個(gè)同心固定且大小不同的齒輪，所述齒條與其中一個(gè)齒輪嗤合。
[0013]通過本實(shí)用新型提出的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制裝置，可以避免由于機(jī)械開關(guān)投切而產(chǎn)生的電弧，且調(diào)壓速度快，控制精確、可靠，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)維持配電網(wǎng)電壓恒定；并且還通過傳動(dòng)裝置調(diào)節(jié)分接頭，實(shí)現(xiàn)了無級(jí)平滑調(diào)壓。
【附圖說明】
[0014]此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限定。在附圖中:
[0015]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的調(diào)壓控制裝置及調(diào)壓傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的齒輪裝置、齒條以及可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭的關(guān)系示意圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的調(diào)壓控制裝置的模塊連接關(guān)系示意圖。
[0019]圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例的電壓采樣模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下配合圖示及本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型為達(dá)成預(yù)定實(shí)用新型目的所采取的技術(shù)手段。
[0021]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的有載調(diào)壓變壓器的調(diào)壓控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖I所示，該系統(tǒng)包括:有載調(diào)壓變壓器1、調(diào)壓控制裝置2、調(diào)壓傳動(dòng)裝置3。
[0022]有載調(diào)壓變壓器1，包括一可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭，用于接入外部交流電4，變壓后輸出配電網(wǎng)電壓5至外部負(fù)載6。
[0023]以下結(jié)合圖2及圖3來進(jìn)一步說明，圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例的調(diào)壓控制裝置及調(diào)壓傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例的齒輪裝置、齒條以及可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭的關(guān)系示意圖。
[0024]其中，如圖2所示，調(diào)壓控制裝置2包括:電源適配模塊21、電壓采樣模塊22、微控制器23。
[0025]調(diào)壓傳動(dòng)裝置3包括:步進(jìn)電機(jī)31、齒輪裝置32、齒條33。
[0026]電源適配模塊21，接入外部電源，用于將外部電源的電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換，給電壓采樣模塊22、微控制器23、步進(jìn)電機(jī)31提供電源；電源適配模塊21接入的外部電源可以是有載調(diào)壓變壓器I輸出的配電網(wǎng)電壓5。
[0027]電壓采樣模塊22，接入配電網(wǎng)電壓5，用于對(duì)該配電網(wǎng)電壓5進(jìn)行采樣，生成采樣信號(hào)發(fā)送至微控制器23。
[0028]微控制器23，連接步進(jìn)電機(jī)31，用于接收采樣信號(hào)，對(duì)配電網(wǎng)電壓5與一設(shè)定的電壓值進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果控制步進(jìn)電機(jī)31轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0029]步進(jìn)電機(jī)31通過轉(zhuǎn)動(dòng)使齒輪裝置32轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0030]進(jìn)一步結(jié)合圖3所示，齒條33與齒輪裝置32相嚙合，由齒輪裝置32的轉(zhuǎn)動(dòng)使該齒條33直線運(yùn)動(dòng)(例如，使齒條33上下運(yùn)動(dòng))，該齒條33上固定設(shè)置可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭7，該可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭7隨著齒條33移動(dòng)，調(diào)節(jié)有載調(diào)壓變壓器I的變比。
[0031]在本實(shí)施例中，齒輪裝置32可以包括多個(gè)同心固定且大小不同的齒輪(例如圖3中所示的小齒輪321、大齒輪322)，齒條33與其中一個(gè)齒輪(圖3中所示為小齒輪321)保持嚙合。兩種齒輪同時(shí)存在的原因是供工作人員選擇調(diào)節(jié)精度或速度:小齒輪與齒條相嚙合，調(diào)節(jié)會(huì)更加精確，但是調(diào)節(jié)速度較慢；而大齒輪與齒條相嚙合，則會(huì)有相反的效果。通過這種齒條嚙合齒輪的方式，可以將步進(jìn)電機(jī)31的圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成齒條33的直線運(yùn)動(dòng)；當(dāng)步進(jìn)電機(jī)31正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭7會(huì)隨著齒條33上下移動(dòng)，從而改變有載調(diào)壓變壓器I變比。
[0032]該系統(tǒng)還可以包括一電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊(圖中未示)，該模塊可以設(shè)置于在步進(jìn)電機(jī)31和微控制器23之間或者集成于步進(jìn)電機(jī)31中，用于根據(jù)微控制器發(fā)出的轉(zhuǎn)動(dòng)信號(hào)，控制步進(jìn)電機(jī)31轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0033]在本實(shí)施例中，比較結(jié)果包括:
[0034]當(dāng)配電網(wǎng)電壓5小于設(shè)定的電壓值時(shí)，微控制器23控制步進(jìn)電機(jī)31正轉(zhuǎn)，該步進(jìn)電機(jī)31正轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒輪裝置32的轉(zhuǎn)軸正向旋轉(zhuǎn)(如圖3中所示的A方向，順時(shí)針方向)，該齒輪裝置32使齒條33沿第一方向移動(dòng)(如圖3中所示，向上移動(dòng))，該齒條33帶動(dòng)可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭7朝第一方向移動(dòng)(向上移動(dòng))，增大有載調(diào)壓變壓器I的變比，增大配電網(wǎng)電壓5。
[0035]當(dāng)配電網(wǎng)電壓5大于設(shè)定的電壓值時(shí)，微控制器23控制步進(jìn)電機(jī)31反轉(zhuǎn)，該步進(jìn)電機(jī)31反轉(zhuǎn)帶動(dòng)齒輪裝置32的轉(zhuǎn)軸反向旋轉(zhuǎn)(如圖3中所示的B方向，逆時(shí)針方向)，該齒輪裝置32使齒條33沿第二方向移動(dòng)(如圖3中所示，向下移動(dòng))，該齒條33帶動(dòng)可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭7朝第二方向移動(dòng)(向下移動(dòng))，減小有載調(diào)壓變壓器I的變比，減小配電網(wǎng)電壓5。
[0036]在本實(shí)施例中，圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例的調(diào)壓控制裝置的模塊連接關(guān)系示意圖。如圖4所示，該系統(tǒng)還包括:連接于微控制器23的顯示模塊8、通信模塊9、指令接收模塊10。
[0037]顯示模塊8，用于顯示配電網(wǎng)電壓5的信息及可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭9的位置信息，其中，配電網(wǎng)電壓5的信息由微控制器23根據(jù)采樣信號(hào)生成，可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭9的位置信息由微控制器23根據(jù)步進(jìn)電機(jī)31的轉(zhuǎn)動(dòng)情況生成。
[0038]通信模塊9，用于發(fā)送警告信號(hào)，其中，警告信號(hào)是當(dāng)微控制器23無法通過調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié)的變壓器分接頭9維持配電網(wǎng)電壓5在正常范圍內(nèi)時(shí)，由微控制器23生成，以提醒工作人員采取其它調(diào)節(jié)措施，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程操作。
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