0103] 需要注意的是δ vm。，δ va，δ Vm。和δ Vdvc可以是正值或负值。然而，对于它们的最 大可能值的估计值，我们应采取从它们的绝对值，即幅度。
[0104] 如果"梯级"被控制，使任何电压模块VM中每次一个且只有一个电压单元VC添加 或删除，即每次电压模块VM的变化只一个电压单元VC变动，则每个电压"梯级"中，电压模 块VM偏离值为是δ Va，而整体数字电压控制器的电压偏差总的变化是SVdto= I δ Va|. Mvm。
[0105] 为了确保在控制之下的电压变化是单调性的，则要求I SVDTC|〈VjP I SVa|. MVM〈Vl^P|SVa|〈VMVM。
[0106] 换言之，任一电压的单元的VC电压的偏差将需要小于最小（最少显着）电压单元 额定电压除以电压模块VM的总数目。
[0107] 因此，为了保持单调性，在实践中电压模块VM之间的电压单元VC的电压可允许的 比值为为￥ 1:￥111=1:[11(\+1)]±|3￥」/%=1:[11(\+1)]±1/^ (，其中1 = 1到111-1，111 =1 到 Mvmo
[0108] 示于图2亦包括以任何合适的逻辑来实现的控制模块CM，依据电压设定点Vset并 通过提供数字控制信号CSjP CS #1」电压模块VM，以分别打开和关闭S-系列和J-系列开 关来控制所述电压模块VM。
[0109] 图3描绘了连同控制模块CM与数字电压控制器DVC实施的电压调节器，有一般以 任何合适的逻辑来实现用于数字电压控制器DVC提供控制信号的电路结构。示出的电压 调节器Vreg，亦是该数字电压控制器DVC输出，即V dtc，被测量为Vsen，作为代表其输出电 压大小的检测信号。控制模块CM中的计数控制器CC将Vsen与一个调节电压Vreg设定点 VregSet作比较，其输出被親合到一系列级联模-M的可逆计数器，CS1，CS2和C s3，其中M等于 由每个计数器对应下控制开关的数目。需要注意的是通过连接级联计数器CS1，C S2, Cs3，计数 状态的总数等于S系列开关在分别电压模块VM1, VMjP VM 3电压单元VC数目的乘积。来自 计数器Csi数字控制信号CS S1被耦合到在所述电压模块VM S-系列开关，C S1计数器控制 了电压VM1模块内S-系列开关的切换，任何一个时间计数器C S1的计数状态之一只能激活 其中相应的〇&的信号线。同样地，来自计数器Cs 2数字控制信号CSs2被耦合到在所述电 压模块S-系列开关，而从计数器C S3数字控制信号的CS S3耦合到S-系列开关在电压 VM3模块。
[0110] 另一方面，为设计所需，J-系列开关在电压模块VM1, VMjP VM3中分别通过CS T1， CSjP CS 控制信号线，并根据信号OffS将电压模块VM i，VM# VM 3的输出电压作移位设 定。在该J-系列开关被永久地设置的情况下，这些开关可以通过硬布线，即短路代替闭合 的开关，和开口代替打开的开关。作为本发明的实施不例，上述电压模块VM内的操作将通 过接下来的参照图4进行说明。
[0111] 在操作上，当输出电压Vreg比设定点低一个预定量时计数控制器CC将触发级联 的计数器向上计数，以便V dtc或Vreg的上升。相反，当Vreg比设定点高一个预定量时，计 数控制器CC将触发级联的计数器计数下降，使得V dv。或Vreg的降低。从而无论在电压调 节器的输入端电压或电压调整器的输出负载的任何变化，Vreg也被控制到一个接近设定点 的数值。
[0112] 参照图4,其示出了一个本发明实施方式的交流电压调节器的电路结构的实现。
[0113] 数字电压控制器DVC基本上包合一个多线圈的多抽头变压器T1。如图所示，分别 为电压模块VM指定的VM 1, VMjP VM 3变压器线圈。因此这里电压模块VM的总数MVM为3， VM1有相应的变压器线圈分为2段，因此是2个电压单元VC，同样VM2有3个电压单元VC，而 乂11 3有4个电压单元VC。每个电压单元对应于一个区段的变压器线圈，每个线圈内分段绕组 的数量相同。电压模块VM 1, VMjP VM3之间电压单元承受的电压比I :3±0. 33 :12±0. 33。 变压器抽头的接通和断开S-系列开关在控制模块CM的数字控制信号控制下进行。
[0114] 线圈VM^ 3个抽头通过S n，S12和S 13分别连接到开关。线圈VM^ 4个抽头线 圈分别连接到开关s21，S22和S 23和S 24。线圈5个抽头线圈分别连接到开关S 31，S32和 S33，S34和 S 35〇
[0115] 如图4所述数字电压控制器DVC的输出被连接到变压器T2充当补偿变压器，通过 其它的次级侧连接在交流电源线ACSL与交流电压调节器的输出端之间，即负载线LDL的初 级侧。图中ACSL为交流电源回线，LDR为负载回线。
[0116] 可以很容易地计算出，从DVC输出相对电压列表如下：
[0117]
[0118]
【主权项】
1. 能够提供逐级可变电压的数字电压控制器，包括： 多个串联连接的双端子电压模块； 每个电压模块中一个或多个串联连接的双端子电压单元，其中所述电压单元的电压幅 度，波形和相位基本上相同； 所有电压模块的电压单元的电压波形和相位基本相同； 在每个电压模块中的多个开关，将任何数目的电压单元串联连接到电压模块的输出 端； 由任何适当逻辑实施，用于控制所述多个开关的控制模块。
2. 权利要求1所述的数字电压控制器，其中： 每个电压模块和第一电压模块之间的一个电压单元的电压幅值比率基本上接近独特 地由每个较低电压单元的电压模块的电压单元数目与电压幅值所定义的整数值，使第一， 第二，第三，第四等电压模块之间电压单元的大小比例是一，比第一电压模块电压单元的总 数目加一，比第一电压模块电压单元的总数目加一乘以第二电压模块电压单元的总数目加 一，比第一电压模块电压单元的总数目加一乘以第二电压模块电压单元的总数目加一再乘 以第三电压模块电压单元的总数目加一，等等。
3. 权利要求2所述的数字电压控制器， 其中在每个电压模块中各电压单元以相同的极性方向串联连接。
4. 权利要求2所述的数字电压控制器，其中： 每个电压模块中所述开关由模-M的可逆计数器控制，其中M是该电压模块内电压单元 的总数目加一；模-M可逆计数器被级联连接。
5. 以数字方式提供可变阶梯电压的电压控制方法，所述方法包括： 串联连接多个双端电压模块； 在每个电压模块中串联连接一个或多个双端电压单元， 其中所述电压单元的电压幅度，波形和相位基本上相同； 所有电压模块的电压单元的电压波形和相位基本相同； 在每个电压模块中的多个开关，将任何数目的电压单元串联连接到电压模块的输出 端； 由任何适当逻辑实施，用于控制所述多个开关的控制模块。
6. 权利要求5所述的方法，其中： 每个电压模块和第一电压模块之间的一个电压单元的电压幅值比率基本上接近独特 地由每个较低电压单元的电压模块的电压单元数目与电压幅值所定义的整数值，使第一， 第二，第三，第四等电压模块之间电压单元的大小比例是一，比第一电压模块电压单元的总 数目加一，比第一电压模块电压单元的总数目加一乘以第二电压模块电压单元的总数目加 一，比第一电压模块电压单元的总数目加一乘以第二电压模块电压单元的总数目加一再乘 以第三电压模块电压单元的总数目加一，等等。
7. 权利要求6所述的方法，其中： 其中在每个电压模块中各电压单元以相同的极性方向串联连接。
8. 权利要求6所述的方法，其中： 每个电压模块中所述开关由模-M的可逆计数器控制，其中M是该电压模块内电压单元 的总数目加一；模-M可逆计数器被级联连接。
【专利摘要】一种电压控制设备，包括串联连接的若干个至少一个双端电压模块；在每个电压模块中串联连接于该模块两端的若干个至少一个双端电压单元，其中各电压单元的电压幅度大致相等；其中所有电压单元的电压波形以及相位大致相同；其中电压模块之间的电压单元的大小比率，电压模块間电压單元的电压幅度比值獨特地根据每个电压模块內电压單元的总数目決定；在每个电压模块中若干个可控开关將选定数目的电压单元串联连接到该电压模块的两端；所述多个开关受任何适当的逻辑来实现的控制模块控制。
【IPC分类】G05F1-56
【公开号】CN104737087
【申请号】CN201380041002
【发明人】侯经权
【申请人】侯经权
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2013年8月2日
【公告号】US20150241900, WO2014020572A1