专利名称：一种串级电压调压器的制作方法
一种串级电压调压器技术领域
本发明属于交流电压调节设备技术领域，特别涉及在电力试验中用于调节试验电压的一种串级电压调压器。
背景技术：
调压器是电力试验中的必备设备。现有技术中，用于调节试验电压的电压调压器主要有接触式调压器、感应式调压器和可控硅调压器3种。其中接触式调压器是在铁芯上绕一单电压绕组，若干装在刷架上的碳刷在弹簧压力作用下与线圈的磨光表面紧密吻合，通过碳刷在线圈磨光面上滑动位置而进行电压调整，容量大时也可采用铜接触器，由于制作简单，造价低和使用方便的特点，是目前O. 5KVA 150KVA 主要采用的调压设备。但是，接触式调压器存在的最大问题是碳刷接触的可靠性较差，调压时容易造成电压和电流的较大抖动，危害其他设备及人身安全，不适合制作更大容量的电压调压器。
感应式调压器采用高强度二次线圈框，在开口铁芯中转动角度，使线圈框包围的磁力线面积不同，感应电压不同，从而调节输出电压，由于其具有无触点调压、并能在带负载情况下平滑、无级地调节输出电压的特点，一般用于制作50KVA以上调压器。但是，由于感应式调压器使用中线圈应力非常大，制作难度较大，运行时一般会有较大噪声，另一个重要缺陷是输出零位电压较大，在很多试验中不能使用。
可控硅调压器是一种以可控硅为基础，以专用控制电路为核心的电源功率控制电器，具有效率高、无机械噪声和磨损、响应速度快、体积小、重量轻等诸多优点，但是，由于原理上有非常大的波形畸变，不能用于大多数电力试验。发明内容
本发明所要解决是技术问题是，克服现有技术的不足之处和缺陷，提供容量可以累积增加、调节细度高、调节稳定，且输出零位小的一种串级电压调压器。
本发明采用的技术方案包括调压柜，在调压柜内安装有调压模块，所述调压模块由次级相互串接变压器阵列、继电器阵列和控制电路组成，所述继电器阵列分别与次级相互串接变压器阵列的一次绕组和电源输入端子连接，所述次级相互串接变压器阵列的二次绕组与调压输出端子连接，由所述继电器阵列控制次级相互串接变压器阵列的一次绕组加电数量。
所述控制电路为串行控制电路，含有移位寄存器和继电器驱动电路，其中，移位寄存器分别与移位脉冲输入接口和移位脉冲输出接口以及继电器驱动电路连接，继电器驱动电路与继电器阵列连接。
所述控制电路为并行控制电路，含有并行寄存器和继电器驱动电路，其中，并行寄存器分别与并行数据输入接口和继电器驱动电路连接，继电器驱动电路与继电器阵列连接。
所述调压模块分层分组安装在抽屉式调压单元中，在抽屉式调压单元的外表面安装移位脉冲输入接口和移位脉冲输出接口以及电源输入端子和调压输出端子。
所述调压模块分层分组安装在抽屉式调压单元中，在抽屉式调压单元的外表面安装并行数据输入接口和电源输入端子和调压输出端子。
在所述调压柜上还安装有控制信号输入转接接口以及电源输入转接接口和调压输出转接接口。
在所述调压柜上安装有散热百叶窗。
与现有技术相比，本发明的有益效果是(I)本发明由多个变压器输出串联而成，由控制电路和继电器阵列控制次级相互串接变压器阵列的一次绕组逐个加电实现调压输出，组成调压器的变压器数量和容量是根据输出容量和细度要求调整的，且控制电路和调压单元可以模块化累加，容量可以累积增加，因此可以制作各种容量和调节细度的调压器，调压稳定，调节细度高，输出零位小，没有易损件，不需要充油，尤其适合制作数千伏安至数百万伏安调压器，广泛适用于各种电力试验调压需求。
(2)本发明通过控制次级相互串接变压器阵列的变压器加电数量实现调节输出电压，设备输出容量等于所有变压器的容量总和，设备最大输出电压等于所有变压器输出电压总和，电压调节细度等于最小的单个变压器输出电压，调节细度可以优于1%%。
(3)本发明的控制电路可以手动控制，也可以用计算机控制，能方便地实现自动测量。
(4)本发明采用抽屉式调压单元，组装方便，便于累加。
图I是本发明的立体结构示意图，图2是本发明串行控制电路抽屉式调压单元平面图，图3是本发明并行控制电路抽屉式调压单元平面图，图4是本发明串行控制电路一个调压模块组成的调压单元方框图，图5是本发明并行控制电路一个调压模块组成的调压单元方框图，图6是本发明串行控制电路多个调压模块组成的调压单元接线图，图7是本发明并行控制电路多个调压模块组成的调压单元接线图，图8是本发明多个调压柜串接示意图。
图中1.调压柜，2.抽屉式调压单元，3-1.移位脉冲输入接口，3-2.并行数据输入接口4.移位脉冲输出接口，5.调压模块，5-1.次级相互串接变压器阵列，5-2.继电器阵列，5-3.控制电路，5-3-1.移位寄存器，5-3-2.并行寄存器 5-3-3.继电器驱动电路，6.电源输入端子，7.调压输出端子，8.控制信号输入转接接口，9.电源输入转接接口，10.调压输出转接接口，11.散热百叶窗，12.紧固螺钉。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作具体说明。
具体设施方式I如图I所示，本发明包括调压柜1，在调压柜I内由上至下分层安装抽屉式调压单元2， 图I所示为20层抽屉式调压单元2，所述抽屉式调压单元2用紧固螺钉12固定在调压柜I 的框架上，在抽屉式调压单元2的外表面安装有移位脉冲输入接口 3-1和移位脉冲输出接口 4以及电源输入端子6和调压输出端子7，为了方便接线，在调压柜I上还安装有控制信号输入转接接口 8、电源输入转接接口 9和调压输出转接接口 10 ;为了进行散热，在调压柜I安装有散热百叶窗11，在每一层抽屉式调压单元2中安装有调压模块5 ;结合如图2、图4 和图6所示，所述调压模块5分层分组安装在抽屉式调压单元2中，每一层抽屉式调压单元 2中至少安装一层一组调压模块5，图2和图6所示为平铺安装一层四组调压模块5，每一组调压模块5由次级相互串接变压器阵列5-1、继电器阵列5-2和和控制电路5-3组成，所述控制电路5-3为串行控制电路，含有移位寄存器5-3-1和继电器驱动电路5-3-3，其中，移位寄存器5-3-1相互串联后与移位脉冲输入接口 3-1和移位脉冲输出接口 4连接，并与继电器驱动电路5-3-3连接，继电器驱动电路5-3-3与继电器阵列5-2连接；在抽屉式调压单元 2的外表面安装移位脉冲输入接口 3-1和移位脉冲输出接口 4以及电源输入端子6和调压输出端子7，所述继电器阵列5-2分别与次级相互串接变压器阵列5-1的一次绕组和电源输入端子6连接，所述次级相互串接变压器阵列5-1的二次绕组与调压输出端子7连接，由所述继电器阵列5-2控制次级相互串接变压器阵列5-1的一次绕组加电数量，通过控制加电数量实现输出电压调节，加电方法是用继电器将一次绕组并接到电源输入端子6，电源输入端子6并接到220V或380V电网口，也可以用交流接触器或固态继电器或PLC控制实现。 本发明次级相互串接变压器阵列5-1的变压器数量和容量根据输出容量和细度要求调整， 一个具体实施方式
是用于大电流互感器误差检测的调压器，由1792个容量60VA变压器和 256个5VA变压器组成，电压调节范围O 420V，调节细度O. 01V，输出容量108. 5KVA。
具体实施方式
2如图I所示，本发明包括调压柜1，在调压柜I内由上至下分层安装抽屉式调压单元2， 所述抽屉式调压单元2用紧固螺钉12固定在调压柜I的框架上，图I所示为20层抽屉式调压单元2，在抽屉式调压单元2的外表面安装有并行数据输入接口 3-2，即将图I中移位脉冲输入接口 3-1和移位脉冲输出接口 4替换为并行数据输入接口 3-2，在抽屉式调压单元2的外表面还安装电源输入端子6和调压输出端子7，为了方便接线，在调压柜I上还安装有控制信号输入转接接口 8、电源输入转接接口 9和调压输出转接接口 10 ;为了进行散热， 在调压柜I上安装有散热百叶窗11，在每一层抽屉式调压单元2中安装有调压模块5 ;结合如图3、图5和图7所示，所述调压模块5分层分组安装在抽屉式调压单元2中，每一层抽屉式调压单元2中至少安装一层一组调压模块5，图3和图7所示为平铺安装一层四组调压模块5，每一组调压模块5由次级相互串接变压器阵列5-1、继电器阵列5-2和和控制电路5-3 组成，所述控制电路5-3为并行控制电路，含有并行寄存器5-3-2和继电器驱动电路5-3-3， 其中，并行寄存器5-3-2分别与并行数据输入接口 3-2和继电器驱动电路5-3-3连接，继电器驱动电路5-3-3与继电器阵列5-2连接；继电器阵列5-2分别与次级相互串接变压器阵列5-1的一次绕组和电源输入端子6连接，所述次级相互串接变压器阵列5-1的二次绕组与调压输出端子7连接，由所述继电器阵列5-2控制次级相互串接变压器阵列5-1的一次绕组加电数量，通过控制加电数量实现输出电压调节，加电方法是用继电器将一次绕组并接到电源输入端子6，电源输入端子6并接到220V或380V电网口，也可以用交流接触器或固态继电器或PLC控制实现。本发明次级相互串接变压器阵列5-1的变压器数量和容量根据输出容量和细度要求调整，一个具体实施方式
是用于大电流发生器的调压器，由160个容量100VA变压器和32个5VA变压器组成，电压调节范围O 420V，调节细度O. 01V,输出容量 16. 16KVA。
具体实施方式
3如图8所示，本发明每一个调压柜I可以独立构成一个调压器，为了使每一个调压器的柜体不至于过大，根据设备总输出容量的要求，几个至几十个调压器可以串接使用，其设备总输出容量等于所有变压器的容量总和，设备的最大输出电压等于所有变压器输出电压总和，电压调节细度等于最小的单个变压器输出电压，调节细度可以优于1%%。
以串行控制电路的调压器为例，本发明的工作过程是，首先将本发明与调压器控制器连接，如图8所示，所述调压器控制器包括232/485串口 13_4、单片机13_3、手动脉冲编码器13-1、脉冲整形和调节方向识别电路13-2和脉冲输出电路13-5，当进行手动控制时，通过旋转手动脉冲编码器的旋钮，将控制脉冲信号输入到脉冲整形和调节方向识别电路，通过脉冲整形和调节方向识别电路整形，使信号波形达到完好，然后将信号经脉冲输出电路发送到被控串级电压调压器的信号接口，实现对串级电压调压器的控制；如果需要进行计算机控制，将232/485串口与计算机14连接，计算机14通过232/485串口向单片机发送需要增减的脉冲数量，单片机将对应数量的脉冲信号发送给脉冲输出电路，脉冲输出电路发送到被控串级电压调压器的信号接口，实现对串级电压调压器的控制。在将本发明与调压器控制器连接同时与电源连接，电源由电源输入端子6输入到继电器阵列5-2，由移位脉冲输入接口 3-1输入的控制信号进入移位寄存器5-3-1，移位寄存器5-3-1的信号经继电器驱动电路5-3-3驱动继电器阵列5-2 ;而后，继电器阵列5-2将电源电压加到次级相互串接变压器阵列5-1的一次绕组端，通过继电器阵列5-2动作数量控制次级相互串接变压器阵列5-1的变压器工作数量，从而实现不同的调节输出电压。
权利要求
1.一种串级电压调压器，包括调压柜(1)，其特征在于，在调压柜(I)内安装有调压模块(5)，所述调压模块(5)由次级相互串接变压器阵列(5-1)、继电器阵列(5-2)和控制电路 (5-3)组成，所述继电器阵列(5-2)分别与次级相互串接变压器阵列(5-1)的一次绕组和电源输入端子(6)连接，所述次级相互串接变压器阵列(5-1)的二次绕组与调压输出端子(7) 连接，由所述继电器阵列(5-2)控制次级相互串接变压器阵列(5-1)的一次绕组加电数量。
2.根据权利要求I所述一种串级电压调压器，其特征在于，所述控制电路(5-3)为串行控制电路，含有移位寄存器(5-3-1)和继电器驱动电路(5-3-3 )，其中，移位寄存器(5-3-1) 分别与移位脉冲输入接口(3-1)和移位脉冲输出接口(4)以及继电器驱动电路(5-3-3)连接，继电器驱动电路(5-3-3 )与继电器阵列(5-2 )连接。
3.根据权利要求I所述一种串级电压调压器，其特征在于，所述控制电路(5-3)为并行控制电路，含有并行寄存器(5-3-2)和继电器驱动电路(5-3-3)，其中，并行寄存器(5-3-2) 分别与并行数据输入接口( 3-2 )和继电器驱动电路(5-3-3 )连接，继电器驱动电路(5-3-3 ) 与继电器阵列(5-2)连接。
4.根据权利要求2所述一种串级电压调压器，其特征在于，所述调压模块(5)分层分组安装在抽屉式调压单元(2)中，在抽屉式调压单元(2)的外表面安装移位脉冲输入接口 (3-1)和移位脉冲输出接口(4)以及电源输入端子(6)和调压输出端子(7)。
5.根据权利要求3所述一种串级电压调压器，其特征在于，所述调压模块(5)分层分组安装在抽屉式调压单元(2)中，在抽屉式调压单元(2)的外表面安装并行数据输入接口 (3-2 )和电源输入端子(6 )和调压输出端子(7 )。
6.根据权利要求I所述一种串级电压调压器，其特征在于，在所述调压柜(I)上还安装有控制信号输入转接接口(8)以及电源输入转接接口(9)和调压输出转接接口(10)。
7.根据权利要求I所述一种串级电压调压器，其特征在于，在所述调压柜(I)上安装有散热百叶窗(11)。
全文摘要
一种串级电压调压器，克服了现有接触式调压器可靠性较差、安全性低以及感应式调压器制作难度较大和输出零位电压较大的问题，特征是在调压柜内安装调压模块，调压模块由次级相互串接变压器阵列、继电器阵列和控制电路组成，继电器阵列分别与次级相互串接变压器阵列的一次绕组和电源输入端子连接，次级相互串接变压器阵列的二次绕组与调压输出端子连接，由继电器阵列控制次级相互串接变压器阵列的一次绕组加电数量实现调压输出，有益效果是，控制电路和调压单元可以模块化累加，因此可以制作各种容量和调节细度的调压器，调压稳定，调节细度高，输出零位小，安全可靠，且没有易损件，不需要充油，广泛适用于各种电力试验调压需求。
文档编号G05F1/14GK102937818SQ201210463388
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月17日 优先权日2012年11月17日
发明者张欣, 胡毅, 王野夫, 王德文, 张晓宇, 刘辉, 吴德莉, 邹春威, 孙喻 申请人:沈阳中川测试技术有限公司