专利名称：三相交流稳压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种三相交流稳压器，尤其涉及一种可实现全自动控制的三 相交流稳压器。
背景技术：
三相交流电网是我国供电系统中十分重要的供电网络，其广泛应用于工 业生产、日常生活中。三相交流电网上挂载有各种用电设备，比如电动机， 机床等。当三相交流电网中的电压发生波动时，用电设备的运行会变地不稳 定。为保证用电设备的正常稳定运行，需要稳定三相交流电网中的电压。
目前，常用的用于稳定三相交流电压的稳压器一般采用单片机来实现其稳压系统的控制工作。如图1所示，三相交流电网IO用于将三相交流发电机 80产生的三相交流电输送给负载90。为稳定三相交流电网10的电压，传统 三相交流稳压器1采用单片机40实现对稳压操作的控制。其中，三相交流稳 压器1包括取样电路20、参考电压供应电路30、单片机40、通信接口 50及 补偿电路70。
进行稳压操作时，取样电路20对三相交流电网10上的相电压进行采样， 同时由参考电压供应电路30接收来自三相交流电网IO上的线电压，并产生 一参考电压。单片机40接收来自取样电路20的采样电压及参考电压供应电路30的参考电压, 并以所述参考电压为基准对所述采样电压进行比较. 补偿电路70以比较结果为基础对三相交流电网IO上的相电压进行补偿操作。计 算机可通过通信接口 50与单片机40交换数据，以进行远程监控。
然而，单片机的市场价格较昂贵。因此，采用单片机进行稳压操作控制的三相交流稳压器的生产成本较高。
发明内容
有鉴于此，实有必要提供一种成本较低的三相交流稳压器。
一种三相交流稳压器用于对三相交流电网的相电压进行稳压处理。所述 三相交流稳压器包括取样电路、参考电压供应电路、比较电路、开关电路、 工作电压供应电路及补偿电路。所述取样电路用于对所述相电压进行取样以 产生取样电压。所述参考电压供应电路用于提供参考电压。比较电路用于比 较所述取样电压与所述参考电压大小以产生输出电压。所述工作电压供应电 路用于提供工作电压。所述开关电路用于接收所述输出电压以引导所述工作 电压至所述补偿电路。所述补偿电路用于对所述相电压进行补偿操作。
上述三相交流稳压器采用以以运算放大器、三极管、电阻、电容等常用电子元件构成的比较电路及开关电路实现对补偿电路的控制，而不需要采用 价格较贵的单片机，从而降低了生产成本。
图1是传统的采用单片机的三相交流稳压器的示意图。
图2是本发明 一较佳实施方式揭示的三相交流稳压器的功能模块图。
图3是图2中取样电路及参考电压供应电路的具体结构示意图。 图4是图2中比较电路及开关电路的具体结构示意图。 图5是图2中补偿电路的具体结构示意图。
具体实施例方式
如图2所示，三相交流电网100用于将三相交流发电才几800产生的三相 交流电输送给负载900，而一较佳实施方式揭示的三相交流稳压器2用于稳 定三相交流电网IO的电压。三相交流稳压器2包括取样电路200、参考电压 供应电路300、比4交电^各400、开关电^各500、工作电压供应电路600及补偿 电路700。其中，取样电路200用于对三相交流电网IOO的相电压进行采样。 参考电压供应电路300用于接收来自三相交流电网IOO的线电压，并产生参 考电压。比较电路400用于接收来自取样电路200的采样电压及参考电压供 应电路300的参考电压，并以所述参考电压为基准对所述采样电压进行比较。工作电压供应电路600用于产生不同的工作电压，以通过开关电路500对补偿电路 700的工作状态进行调整。补偿电路700用于接收来自供应电路600的工怍电压，从而产生补偿电压，并以所述补偿电压对三相交流电网100上的相电 压进行补偿操作。
如图3所示，三相交流电网100包括三条火线102、 104及106。每条火 线102， 104及106的一端分别与三相交流发电机800的一个三相4妄口 U-Phase、 V-Phase及W-Phase电性相连，而另 一端分别与负载900的三相接 口 A-Phase、 B-Phase及C-Phase电性相连。三相交流发电机800及负载900 各有一接地端GND。
取样电路200包括第一、第二、第三取样模块220、 240及260。第一取 样模块220的一端与火线102电性相连，另一端接地。第二取样模块240的 一端与火线104电性相连，另一端接地。第三取样模块260的一端与火线106 电性相连，另一端接地。第一取样模块220包括变压器Tl、整流电桥D1及 滤波电容C1。第二取样模块240包括变压器T2、整流电桥D2及滤波电容 C2。第三取样模块260包括变压器T3、整流电桥D3及滤波电容C3。其中， 第一取样模块220、 240及260的具体结构及功能相同，以下以第一取样模块 220为例作具体说明。
变压器Tl的初级线圈221的一端与火线102电性相连，另一端接地， 以对火线102的相电压进行采样。变压器Tl的次级线圈222的两端分别与 整流电桥Dl的两输入端223、 224电性相连。整流电桥Dl的接地端225接 地，其输出端226与第一接口 202电性相连。滤波电容C2的一端接地，另 一端亦与第一接口 202电性相连。同样，第二取样模块240及260相应的分 别具有第二接口 204及第三接口 206。
当第一取样模块220工作时，变压器T1的初级线圈221采集到相电压 UA,其次级线圈222将产生感应电压U,。感应电压U,经整流电桥D1整流， 并经滤波电容Cl滤波后成为直流的第一采样电压。所述第一采样电压由第 一接口 202输出。
参考电压供应电路300包括变压器T4、整流电桥D4及滤波电容C4。其 中，变压器T4的初级线圈的两端分别与火线104及106电性相连。变压器 T4的次级线圈的两端分别与整流电桥D4的二输入端电性相连。整流电桥 D4的接地端接地，其输出端与第四接口 302电性相连。滤波电容C4的 一端 接地，另一端亦与第四接口 302电性相连。当参考电压供应电路300工作时，其变压器T4接收火线104与火线106之间的线电压，并进行变压处理。整 流电压D4与滤波电容C4对变压后的交流电压进一步处理后产生一参考电 压。所迷参考电压由第四接口 302输出。
如图4所示，比较电路400包括第一、第二、第三比较模块410、 420 及430。第一比较模块410与第一接口 202、第四接口 302及开关电路500 电性相连。第二比较模块420与第二接口 204、第四接口 302及开关电路500 电性相连。第三比较模块430与第三接口 206、第四接口 302及开关电路500 电性相连。其中，第一比较模块410、 420及430的具体结构及功能相同，以 下以第一比较模块410为例作具体说明。
第一比较模块410包括第一比较单元412、第二比较单元414、第一延时 单元416及第二延时单元418。第一比较单元412及第二比较单元414均用 于比较第一接口 202输入的所述第一采样电压与第四接口 302输入的所述参 考电压的大小。其中，若所述第一采样电压大于所述参考电压，则第一比较 单元412工作并产生第一输出电压；若所述第一采样电压小于所述参考电压， 则第二比较单元414工作并产生第二输出电压。第一延时单元416用于对所 述第一输出电压进行延时操作，而第二延时单元418用于对所述第二输出电 压进行延时操作。
第一比较单元412主要包括一运算放大器Al。运算放大器Al的同向输 入端通过一电阻与第一接口 202电性相连，其反向输入端通过二串联电阻与 第四接口 302电性相连，且其输出端与第一延时单元416电性相连。
第一延时单元416主要包括第一RC网络与三极管Ql。第一RC网络一 端与运算放大器Al的输出端电性相连，其另一端与三极管Ql的基极电性相 连。三极管Q1的发射极接地，其集电极与开关电路500电性相连。
运算放大器Al实现比较器的功能，以比较所述第一采样电压与所述参 考电压的大小。第一 RC网络与三极管Ql共同实现延时功能。其中，第一 RC网络包括四个并联电容及三个串联电阻，且所述各电容的第一端分别接 地，每两个电容的第二端之间电性连接一电阻。
当第一RC网络接收到所述第一输出电压时，四个并联电容依次充电， 以对所述第一输出电压进行四阶延时操作。直至三极管Ql的基极电压达到 开启值时，三极管Q1导通，从而将所述第一输出电压输出给开关电路500。
第二比较单元414主要包括运算放大器A2、 A3。运算放大器A2的同向 输入端通过一电阻与第四接口 302电性相连，其反向输入端通过一电阻与第 一接口 202电性相连，且其输出端通过一电阻与运算放大器A3的同向输入 端电性相连。运算放大器A3的反向输入端通过一电阻与第四接口 302电性 相连，其输出端与第二延时单元418电性相连。
第二延时单元418主要包括第二RC网络与三极管Q2。第二RC网络一 端与运算放大器A3的输出端电性相连，其另 一端与三极管Q2的基极电性相 连。三极管Q2的发射极接地，其集电极与开关电路500电性相连。
其中，运算放大器A'2及A3亦实现比较器的功能，以比较所述第一采样 电压与所述参考电压的大小。第二RC网络与三极管Ql共同实现延时功能。 其中，第二 RC网络包括三个并联电容及二个串联电阻，且所述各电容的第 一端分别接地，每二电容的第二端之间电性连接一电阻。
当第二RC网络接收到所述第二输出电压时，三个并联电容依次充电， 以对所述第二输出电压进行三阶延时操作。直至三极管Q2的基极电压达到 开启值时，三极管Q2导通，从而将所述第二输出电压输出给开关电路500。
开关电路500与工作电压工作电路600的第五输出接口 602及第六输出 接口 604电性相连，以接收来自第五输出接口 602输出的正转电压及第六输 出接口 604输出的反转电压。开关电路500包括三个开关模块510、 520及 530。开关模块510分别与第一比较模块410、第五输出接口 602及第六输出 接口 604电性相连，其具有一第七接口 502。开关模块520分别与第二比较 模块420、第五输出接口 602及第六输出接口 604电性相连，其具有一第八 接口 504。开关模块530分别与第三比较模块430、第五输出接口 602及第六 输出接口 604电性相连，其具有一第九接口 506。其中，开关模块510、 520 及530的具体结构及功能相同，以下以开关模块510为例作具体说明
开关模块510主要包括第一继电器开关512及第二继电器开关514。第 一继电器开关512分别与第一延时单元416的三极管Ql集电极、工作电压 工作电路600的第五输出接口 602及开关模块510的第七接口 502电性相连。 第二继电器开关514分别与第二延时单元418的三极管Q2集电极、工作电 压工作电路600的第六输出接口 604及开关模块510的第七接口 502电性相 连。
当第一继电器开关512接收到所述第一输出电压时开始工作，将来自工
作电压工作电路600的第五输出接口 602的正转电压导向开关模块510的第 七接口 502。当第二继电器开关514接收到所述第二输出电压时开始工作， 将来自工作电压工作电路600的第六输出接口 604的反转电压导向开关模块 510的第七接口 502。
如图5所示，补偿电路700包括三个补偿模块710、 720及730。补偿模 块710分别与三相交流电网100及开关电路500的第七接口 502电性相连， 其包括变压器T5、可调变压器T8及电动机M-A。补偿模块720分别与三相 交流电网100及开关电路500的第八接口 504电性相连，其包括变压器T6、 可调变压器T9及电动机M-B。补偿模块730分别与三相交流电网100及开 关电路500的第九接口 506电性相连，其包括变压器T7、可调变压器T10 及电动机M-C。补偿才莫块710、 720及730的具体结构及功能相同，以下以 补偿模块710为例作具体说明。
补偿模块710的变压器T7的初级线圏711的两端分别与可调变压器T8 的二滑动触头713、 714及电动机M-A电性相连，其次级线圈712与火线102 电性相连。电动机M-A与开关电路500的第七接口 502电性相连。可调变压 器T8的一固定端与火线102电性相连，另一端接地。电动机M-A与开关电 路500的第七接口 502电性相连。
为清楚描述补偿模块710的补偿原理，假设火线102的相电压为UA。在 可调变压器T8与变压器T5共同作用下，变压器T5的次级线圏两端将产生 感应电压U5。所述感应电压Us将对相电压UA产生反馈作用。电动机M-A 接收来自第七接口 502的正转电压或反转电压，进行相应的正转操作或反转 操作，从而控制滑动触头713、 714的移动，进而调整可调变压器T8的工作
状态。通过调整感应电压Us的大小，可以实现对相电压UA的补偿操作。
三相交流稳压器2采用比较电路400及开关电路500实现对补偿电路700的控制作用。其中，比较电路400及开关电路500仅以运算放大器、三极管、 电阻、电容等常用电子元件构成，其生产成本得以降低。
权利要求
1. 一种三相交流稳压器，所述三相交流稳压器包括对三相交流电网的相电压进行取样以产生取样电压的取样电路、提供参考电压的参考电压供应电路、对所述相电压进行补偿操作的补偿电路及提供工作电压的工作电压供应电路，其特征在于所述三相交流稳压器还包括比较所述取样电压与所述参考电压大小以产生输出电压的比较电路及接收所述输出电压以引导所述工作电压至所述补偿电路的开关电路。
2. 如权利要求1所述的三相交流稳压器，其特征在于所述比较电路包 括比较模块，所述比较模块分别与所述取样电路、所述参考电压供应电路及 所述开关电路电性相连，所述比较模块包括用于在所述取样电压大于所述参 考电压时输出第一输出电压的第一比较单元及用于在所述取样电压小于所述 参考电压时输出第二输出电压的第二比较单元。
3. 如权利要求2所述的三相交流稳压器，其特征在于所述比较模块还 包括用于对第一输出电压进行延时操作的第一延时单元及用于对第二输出电 压进行延时操作的第二延时单元。
4. 如权利要求3所述的三相交流稳压器，其特征在于所述工作电压供 应电路包括用于提供正转电压的正转电压接口及提供反转电压的反转电压接 o 。
5. 如权利要求4所述的三相交流稳压器，其特征在于所述开关电路包 括开关模块，所述开关模块分别与所述比较模块、所述正转电压接口及所述 反转电压接口电性相连。
6. 如权利要求5所述的三相交流稳压器，其特征在于所述开关模块包 括用于接收所述延时后的第一输出电压以引导所述正转电压至所述补偿电路 的第一继电器开关，以及用于接收所述延时后的第二输出电压以引导所述反 转电压至所述补偿电路的第二继电器开关。
7. 如权利要求6所述的三相交流稳压器，其特征在于所述第一比较单 元包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的同向输入端用于接收所述取 样电压，所述第一运算放大器的反向输入端用于接收所述参考电压，所述第 一运算放大器的输出端用于输出所述第一输出电压。
8. 如权利要求7所述的三相交流稳压器，其特征在于所述第一比较单元 包括第二运算放大器及第三运算放大器，所述第二运算放大器的同向输入端 用于接收所述参考电压，所述第二运算放大器的反向输入端用千接收所迷取 样电压，所述第二运算放大器的输出端用于输出第三输出电压，所述第三运 算放大器的同向输入端用于接收所述第三输出电压，所述第三运算放大器的 反向输入端用于接收所述参考电压，所述第三运算放大器的输出端用于输出 所述第二输出电压。
9. 如权利要求8所述的三相交流稳压器，其特征在于所述第一延时单元 包括第一 RC网络及第一三极管，所述第一 RC网络一端与所述第一运算放 大器的输出端电性相连，所述第一RC网络另一端与所述第一三极管的基极 电性相连，所述第一三极管的发射极接地，所述第一三极管的集电极与所述 第一继电器开关电性相连。
10. 如权利要求9所述的三相交流稳压器，其特征在于所述第二延时单 元包括第二 RC网络及第二三极管，所述第二 RC网络一端与所述第三运算 放大器的输出端电性相连，所述第二RC网络另一端与所述第二三极管的基 极电性相连，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极与所 述第二继电器开关电性相连。
11. 如权利要求IO所述的三相交流稳压器，其特征在于所述第一RC网 络包括四个并联电容及三个串联电阻，且所述各电容的第一端分别接地，每 二电容的第二端之间电性连接一电阻，所述第二RC网络包括三个并联电容 及二个串联电阻，且所述各电容的第一端分别接地，每二电容的第二端之间 电性连接一电阻。
全文摘要
一种三相交流稳压器用于对三相交流电网的相电压进行稳压处理。所述三相交流稳压器包括取样电路、参考电压供应电路、比较电路、开关电路、工作电压供应电路及补偿电路。所述取样电路用于对所述相电压进行取样以产生取样电压。所述参考电压供应电路用于提供参考电压。比较电路用于比较所述取样电压与所述参考电压大小以产生输出电压。所述工作电压供应电路用于提供工作电压。所述开关电路用于接收所述输出电压以引导所述工作电压至所述补偿电路。所述补偿电路用于对所述相电压进行补偿操作。
文档编号G05F1/12GK101206490SQ20061015769
公开日2008年6月25日 申请日期2006年12月20日 优先权日2006年12月20日
发明者庄宗仁, 俊 李, 翁世芳 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司;鸿海精密工业股份有限公司