调压器及供电设备的制作方法

1.本发明属于变压器技术领域，更具体地说，是涉及一种调压器及供电设备。


背景技术：

2.调压器用于对输入的电压进行调节以适应不同的电压需求，现有的调压器一般包含多个补偿变压器，通过调整各个补偿变压器的开路状态来实现调压范围的调整。然而，现有技术的调整方案，仅能将所有补偿变压器对应的电压以相同的形式加入电压补偿(例如，均以正电压、均以负电压、或均以零电压的形式的加入电压补偿)，此种方案的调压范围较小，在一些场景下无法满足对应的电压需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种调压器及供电设备，以解决现有技术中存在的调压范围较小的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供了一种调压器，所述调压器包括：
5.主变压器以及与所述主变压器的次级绕组相连的补偿模块，所述主变压器的初级绕组的连接端为所述调压器的输入端，所述补偿模块不与所述主变压器连接的一端为所述调压器的输出端；
6.所述补偿模块均包含补偿变压器以及与所述补偿变压器一一对应连接的可控开关组，每个可控开关组经外部控制后将其对应的补偿变压器的电压以正电压、负电压、或零电压的方式加入电压补偿。
7.在一种可能的实现方式中，所述主变压器的次级绕组包含抽头，所述抽头将所述主变压器的次级绕组划分为串联连接的第一次级绕组和第二次级绕组；将所述第一次级绕组不与所述第二次级绕组连接的一端记为所述第一次级绕组的第一端，将所述第二次级绕组不与所述第一次级绕组连接的一端记为所述第二次级绕组的第二端，将所述第一次级绕组与所述第二次级绕组连接的一端记为中间端；
8.每个可控开关组均包括第一串联支路、以及第三可控开关，所述第一串联支路包括串联连接的第一可控开关和第二可控开关；
9.各个补偿变压器的次级绕组串联连接构成第二串联支路，所述第二串联支路的第一端与所述第一次级绕组的第一端连接，所述第二串联支路的第二端为所述调压器的火线输出端；
10.各个第一串联支路的第一端共接后与所述第二串联支路的第二端连接，各个第一串联支路的第二端均与所述第二次级绕组的第二端连接，所述第二次级绕组的第二端为所述调压器的零线输出端；
11.对于每个可控开关组，其第三可控开关与其对应的补偿变压器的初级绕组并联连接，其对应的补偿变压器的初级绕组的第一端还与所述中间端连接，其对应的补偿变压器的初级绕组的第二端还与其第一串联支路的共接点连接；其第一串联支路的共接点指的是
其第一串联支路中第一可控开关与第二可控开关的共接点。
12.在一种可能的实现方式中，所述调压器还包括主开关和熔断器；
13.各个第一串联支路的第一端共接后通过所述主开关与所述第二串联支路的第二端连接；
14.每个补偿变压器的初级绕组的第一端均通过所述熔断器与所述中间端连接。
15.在一种可能的实现方式中，每个可控开关组均包括至少两个第一串联支路；每个第一串联支路包括串联连接的第一可控开关和第二可控开关；
16.各个补偿变压器的次级绕组串联连接构成第二串联支路，所述第二串联支路的第一端与所述主变压器的次级绕组的第一端连接，所述第二串联支路的第二端为所述调压器的火线输出端；
17.各个第一串联支路的第一端共接后与所述第二串联支路的第二端连接，各个第一串联支路的第二端均与所述主变压器的次级绕组的第二端连接，所述主变压器的次级绕组的第二端为所述调压器的零线输出端；
18.对于某个可控开关组，其对应的补偿变压器的初级绕组的端口数量与其第一串联支路的数量相同，其对应的补偿变压器的初级绕组的每一端都对应连接一个其第一串联支路的共接点；其第一串联支路的共接点指的是其第一串联支路中第一可控开关与第二可控开关的共接点。
19.在一种可能的实现方式中，若某个补偿变压器的初级绕组未设置抽头，则该补偿变压器对应的可控开关组中包含两个第一串联支路。
20.在一种可能的实现方式中，若某个补偿变压器的初级绕组设置有n个抽头，则该补偿变压器对应的可控开关组中包含n+2个第一串联支路，n≥1。
21.在一种可能的实现方式中，所述调压器还包括串联连接的主开关和熔断器；
22.各个第一串联支路的第一端共接后通过串联连接的主开关和熔断器与所述第二串联支路的第二端连接。
23.在一种可能的实现方式中，所述主变压器的次级绕组包含抽头，所述抽头将所述主变压器的次级绕组划分为串联连接的第一次级绕组和第二次级绕组；将所述第一次级绕组不与所述第二次级绕组连接的一端记为所述第一次级绕组的第一端，将所述第二次级绕组不与所述第一次级绕组连接的一端记为所述第二次级绕组的第二端，将所述第一次级绕组与所述第二次级绕组连接的一端记为中间端；
24.所述补偿模块包括第一补偿变压器以及与第一补偿变压器一一对应连接的可控开关组、第二补偿变压器以及与第二补偿变压器一一对应连接的可控开关组；第一补偿变压器与第二补偿变压器一一对应，每个可控开关组均包括第一串联支路以及第三可控开关，每个第一串联支路包括串联连接的第一可控开关和第二可控开关；
25.各个第一补偿变压器的次级绕组串联连接构成第二串联支路，所述第二串联支路的第一端与所述第一次级绕组的第一端连接，所述第一串联支路的第二端为所述调压器的火线输出端；
26.各个第二补偿变压器的次级绕组串联连接构成第三串联支路，所述第三串联支路的第一端与所述第二次级绕组的第二端连接，所述第三串联支路的第二端为所述调压器的零线输出端；
27.对于相互对应的一组第一补偿变压器和第二补偿变压器，该组中第一补偿变压器的初级绕组的第一端和该组中第二补偿变压器的初级绕组的第一端均与所述中间端连接；该组中第一补偿变压器的初级绕组的第二端连接在其对应的第一串联支路的共接点上，该组中第二补偿变压器的初级绕组的第二端连接在其对应的第一串联支路的共接点上；该组中第一补偿变压器的初级绕组与其对应的第三可控开关并联连接，该组中第二补偿变压器的初级绕组与其对应的第三可控开关并联连接；某个第一串联支路的共接点指的是该第一串联支路中第一可控开关与第二可控开关的共接点。
28.在一种可能的实现方式中，所述调压器还包括串联连接的主开关和熔断器；
29.对于相互对应的一组第一补偿变压器和第二补偿变压器，该组中第一补偿变压器的初级绕组的第一端和该组中第二补偿变压器的初级绕组的第一端均通过串联连接的主开关和熔断器与所述中间端连接。
30.本发明还提供了一种供电设备，所述供电设备包括以上所描述的调压器。
31.本发明提供的调压器及供电设备的有益效果在于：
32.区别于现有技术中“仅能将各个补偿变压器对应的电压以相同的形式加入电压补偿”的方案，本发明中补偿变压器与可控开关组是一一对应的，因此可以通过控制各个可控开关组来将其对应的补偿变压器的电压以正电压、负电压或者零电压的方式加入电压补偿。也就是说，本发明中各个补偿变压器的补偿形式可以是不同的，因此本发明实现了更宽的调压范围，能够支持更多的电压需求场景。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1为本发明一实施例提供的调压器的结构示意图；
35.图2为本发明第一实施例提供的调压器的具体结构示意图；
36.图3为本发明第二实施例提供的调压器的具体结构示意图；
37.图4为本发明第三实施例提供的调压器的具体结构示意图；
38.图5为本发明第四实施例提供的调压器的具体结构示意图。
具体实施方式
39.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
40.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
41.请参考图1，图1为本发明一实施例提供的调压器的结构示意图，该调压器100包括：
42.主变压器t1以及与主变压器t1的次级绕组相连的补偿模块11，主变压器t1的初级绕组的连接端为调压器100的输入端，补偿模块11不与主变压器t1连接的一端为调压器100
的输出端。
43.补偿模块11均包含补偿变压器以及与补偿变压器一一对应连接的可控开关组，每个可控开关组经外部控制后将其对应的补偿变压器的电压以正电压、负电压、或零电压的方式加入电压补偿。
44.在本实施例中，如图1所示，补偿模块可包含至少一个补偿变压器。
45.从以上描述可知，区别于现有技术中“仅能将各个补偿变压器对应的电压以相同的形式加入电压补偿”的方案，本发明实施例中补偿变压器与可控开关组是一一对应的，因此可以通过控制各个可控开关组来将其对应的补偿变压器的电压以正电压、负电压或者零电压的方式加入电压补偿。也就是说，本发明实施例中各个补偿变压器的补偿形式可以是不同的，因此本发明实施例实现了更宽的调压范围，能够支持更多的电压需求场景。
46.在一种可能的实现方式中，请参考图2，图2为本发明第一实施例提供的调压器的具体结构示意图(图2示出了两个补偿变压器的场景)。其中主变压器t1的次级绕组包含抽头，抽头将主变压器t1的次级绕组划分为串联连接的第一次级绕组和第二次级绕组。将第一次级绕组不与第二次级绕组连接的一端记为第一次级绕组的第一端，将第二次级绕组不与第一次级绕组连接的一端记为第二次级绕组的第二端，将第一次级绕组与第二次级绕组连接的一端记为中间端。
47.每个可控开关组均包括第一串联支路、以及第三可控开关(对应图2中第一个可控开关组的scr3和第二个可控开关组的scr6，其中，第一个可控开关组与补偿变压器t2对应，第二个可控开关组与补偿变压器t3对应)，第一串联支路包括串联连接的第一可控开关(对应图2中第一个可控开关组的scr1和第二个可控开关组的scr4)和第二可控开关(对应图2中第一个可控开关组的scr2和第二个可控开关组的scr5)。
48.各个补偿变压器的次级绕组串联连接构成第二串联支路，第二串联支路的第一端与第一次级绕组的第一端连接，第二串联支路的第二端为调压器的火线输出端(也即图2中的l端)。
49.各个第一串联支路的第一端共接后与第二串联支路的第二端连接，各个第一串联支路的第二端均与第二次级绕组的第二端连接，第二次级绕组的第二端为调压器的零线输出端(也即图2中的n端)。
50.对于每个可控开关组，其第三可控开关(scr3或scr6)与其对应的补偿变压器(t2或t3等)的初级绕组并联连接，其对应的补偿变压器(t2或t3等)的初级绕组的第一端还与中间端连接，其对应的补偿变压器(t2或t3等)的初级绕组的第二端还与其第一串联支路的共接点连接。其第一串联支路的共接点指的是其第一串联支路中第一可控开关与第二可控开关的共接点(也即对应scr1和scr2的共接点、或，scr4和scr5的共接点)。
51.在一种可能的实现方式中，请参考图2，调压器还包括主开关sw1和熔断器fu1。
52.各个第一串联支路的第一端共接后通过主开关sw1与第二串联支路的第二端连接。
53.每个补偿变压器的初级绕组的第一端均通过熔断器fu1与中间端连接。
54.在本实施例中，调压器主要由副边带抽头的主变压器t1与可控开关组(图中为晶闸管)构成的半桥电路组成。开关sw1为补偿的主开关，fu1为保护熔断器，主开关采用带保护的微断时，熔断器可以根据实际情况选配。
55.其中，scr1、scr 2、scr 3补偿驱动补偿变压器t2，scr4、scr5、scr6驱动补偿变压器t3。
56.当主开关sw1闭合晶闸管才能进行驱动补偿变压器工作。晶闸管scr1、scr2、scr4、scr5为方向晶闸管，配合主变压器中性点配合可以实现将主变的次级电压u2、u3接入到补偿变压器初级。scr1、scr4导通时，补偿变压器输出正电压，总输出电压为u2+u3+u4+u5。当scr2、scr5导通时，补偿电压器输出负电压，总输出电压为u2+u3-u4-u5。当且仅当scr1、scr5导通时，补偿变压器u4补偿正电压，补偿变压器u5补偿负电压，总输出电压为u2+u3+u4-u5。当且仅当scr2、scr4导通时，补偿变压器u4补偿负电压，补偿变压器u5补偿正电压，总输出电压为u2+u3-u4+u5。scr3、scr6为短路晶闸管，当且仅当scr3、scr6导通时，补偿电压器输出0v电压，此时主变输出直通。
57.也就是说，补偿变压器与scr1、scr2、scr3可以独立实现电压的正负补偿输出。通过设定u4、u5匝数比的不同可以实现不同电压的补偿输出。并且电压可以实现叠加输出，或者可以表示为补偿电压可以为
±
u4
±
u5，可以实现4种电压补偿。当调压器包含多个补偿单元时，本发明实施例提供的调压范围对应为，u2+u3
±
u4
±
u5
±
u6
±
u7
……
。本发明实施例的提供的调压器支持多种控制方案，可以独立控制每个补偿变压器的输出，控制灵活。由于可以实现叠加输出，组合情况更加多，补偿范围也可以更加宽。
58.在一种可能的实现方式中，请参考图3和图4，图3为本发明第二实施例提供的调压器的具体结构示意图，图4为本发明第三实施例提供的调压器的具体结构示意图(图3和图4均示出了两个补偿变压器的场景)。每个可控开关组均包括至少两个第一串联支路。每个第一串联支路包括串联连接的第一可控开关和第二可控开关。其中，图3中的第一可控开关包括scr1、scr3、scr5、scr7，图3中与前述第一可控开关对应连接的第二可控开关包括scr2、scr4、scr6、scr8。图4中的第一可控开关包括scr1、scr3、scr5、scr7、scr9、scr11，图4中与前述第一可控开关对应连接的第二可控开关包括scr2、scr4、scr6、scr8、scr10、scr12。
59.各个补偿变压器的次级绕组串联连接构成第二串联支路，第二串联支路的第一端与主变压器t1的次级绕组的第一端连接，第二串联支路的第二端为调压器的火线输出端(也即图3和图4中的l端)。
60.各个第一串联支路的第一端共接后与第二串联支路的第二端连接，各个第一串联支路的第二端均与主变压器t1的次级绕组的第二端连接，主变压器t1的次级绕组的第二端为调压器的零线输出端(也即图3和图4中的n端)。
61.对于某个可控开关组，其对应的补偿变压器的初级绕组的端口数量与其第一串联支路的数量相同，其对应的补偿变压器的初级绕组的每一端都对应连接一个其第一串联支路的共接点。其第一串联支路的共接点指的是其第一串联支路中第一可控开关与第二可控开关的共接点，例如，图3中scr1和scr2的共接点、scr3和scr4的共接点、scr5和scr6的共接点、scr7和scr8的共接点；图4中，scr1和scr2的共接点、scr3和scr4的共接点、scr5和scr6的共接点、scr7和scr8的共接点、scr1和scr2的共接点、scr3和scr4的共接点、scr9和scr10的共接点、scr11和scr12的共接点。
62.在本实施例中，补偿变压器的初级绕组的端口数量包含补偿变压器初级绕组自带的两个端口以及补偿变压器初级绕组可能包含的抽头端。
63.在一种可能的实现方式中，请参考图3，若某个补偿变压器的初级绕组未设置抽
头，则该补偿变压器对应的可控开关组中包含两个第一串联支路。
64.在一种可能的实现方式中，请参考图4，若某个补偿变压器的初级绕组设置有n个抽头，则该补偿变压器对应的可控开关组中包含n+2个第一串联支路，n≥1。
65.在一种可能的实现方式中，调压器还包括串联连接的主开关sw1和熔断器fu1。
66.各个第一串联支路的第一端共接后通过串联连接的主开关sw1和熔断器fu1与第二串联支路的第二端连接。
67.在图3和图4的实施例中，调压器采用由主变压器t1与可控开关组(图3图4中为晶闸管)构成的全桥电路组成。开关sw1为补偿的主开关，fu1为保护熔断器，开关采用带保护的微断时，熔断器可以根据实际情况选配。
68.图3中，scr1～scr4补偿驱动补偿变压器t2，scr5～scr8驱动补偿变压器t3。图4中，scr1～scr 6补偿驱动补偿变压器t2，scr7～scr12驱动补偿变压器t3。
69.与图2的方案的相比，图4的实施例省略了主变压器次级绕组的抽头，不需要单独的短路晶闸管，采用全桥结构驱动补偿变压器，图4实施例提供的为补偿变压器初级绕组带抽头的方式，图3为补偿变压器初级不采用抽头的方式。图4带抽头的方案补偿变压器在匝数比n1、n2不同的情况下次级可以实现3种电压的输出，集成度更高，图3不带抽头则次级可以补偿一种电压，根据实际情况看是否需要将补偿变压器进行集成。
70.图4中，当且仅当scr1、scr4导通时补偿变压器u3初级的n2绕组接入输出电压，此时u3输出正电压。当且仅当scr2、scr3导通时u3输出负电压，其余工况可以类似推导。u4与u3通过不同的匝数比可以实现不同电压的补偿输出，并且可以按照图2的方案进行叠加，组合情况更多，此处不再赘述。
71.在一种可能的实现方式中，请参考图5，图5为本发明第四实施例提供的调压器的具体结构示意图(图5中示出了一组补偿变压器，具体实施时并不限于一组补偿变压器)。其中主变压器t1的次级绕组包含抽头，抽头将主变压器t1的次级绕组划分为串联连接的第一次级绕组和第二次级绕组。将第一次级绕组不与第二次级绕组连接的一端记为第一次级绕组的第一端，将第二次级绕组不与第一次级绕组连接的一端记为第二次级绕组的第二端，将第一次级绕组与第二次级绕组连接的一端记为中间端。
72.补偿模块包括第一补偿变压器t2以及与第一补偿变压器t2一一对应连接的可控开关组、第二补偿变压器t3以及与第二补偿变压器t3一一对应连接的可控开关组。第一补偿变压器t2与第二补偿变压器t3一一对应，每个可控开关组均包括第一串联支路以及第三可控开关(对应图5中的scr3)。每个第一串联支路包括串联连接的第一可控开关(对应图5中scr1和scr4)和第二可控开关(对应图5中scr2和scr5)。
73.各个第一补偿变压器的次级绕组串联连接构成第二串联支路，第二串联支路的第一端与第一次级绕组的第一端连接，第一串联支路的第二端为调压器的火线输出端(对应图5中的l端)。
74.各个第二补偿变压器的次级绕组串联连接构成第三串联支路，第三串联支路的第一端与第二次级绕组的第二端连接，第三串联支路的第二端为调压器的零线输出端(对应图5中的n端)。
75.对于相互对应的一组第一补偿变压器和第二补偿变压器，该组中第一补偿变压器的初级绕组的第一端和该组中第二补偿变压器的初级绕组的第一端均与中间端连接。该组
中第一补偿变压器的初级绕组的第二端连接在其对应的第一串联支路的共接点上，该组中第二补偿变压器的初级绕组的第二端连接在其对应的第一串联支路的共接点上。该组中第一补偿变压器的初级绕组与其对应的第三可控开关并联连接，该组中第二补偿变压器的初级绕组与其对应的第三可控开关并联连接。某个第一串联支路的共接点指的是该第一串联支路中第一可控开关与第二可控开关的共接点(例如，图5中scr1与scr2的共接点，scr4与scr5的共接点)。
76.在本实施例中，也可通过调整可控开关的状态来改变补偿变压器对应的补偿电压的大小，例如，导通scr1或者scr2可将第一补偿变压器t2的初级绕组以不同的电压接入电路，导通scr4或者scr5可将第二补偿变压器t3的初级绕组以不同的电压接入电路，也可同时导通上述可控开关以实现更多的电压范围，其原理与上述实施例类似，此处不再赘述。
77.在一种可能的实现方式中，请参考图5，调压器还包括串联连接的主开关sw1和熔断器fu1。
78.对于相互对应的一组第一补偿变压器和第二补偿变压器，该组中第一补偿变压器的初级绕组的第一端和该组中第二补偿变压器的初级绕组的第一端均通过串联连接的主开关sw1和熔断器fu1与中间端连接。
79.本发明还提供了一种供电设备，所述供电设备包括以上所描述的调压器。
80.以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。