电压，并将获得的高9位数字信号与设定值进行比较，进行逻辑分析8路逻辑控制输出信号，通过译码驱动电路触发8个双向晶闸管，通过双向晶闸管的不同导通组合，改变三个补偿变压器二次侧电压方向，对一次测电压大小的进行不同补偿组合，保证输出电压稳定。
[0034]QF1和QF2为输入/输出自动空气开关，用于过流保护;TR1、TR2和TR3为电压补偿变压器，用于调整调整输出电压;TR4为电压检测变压器，为控制电路提供实时电网电压;控制直流电源为控制电路和触发驱动电路提供直流电源;RV1和RV2压敏电阻，用于消除系统可能存在的浪涌电压，对系统进行过压保护;KM为接触器，它受系统控制电路控制，用于对负载供停电。
[0035]图2体现了基于数字电路控制的多补偿变压器组合式三相交流稳压器，三相交流稳压器是在单相交流稳压器基础上，采用模块化结构设计，利用三套相同的多补偿变压器组合式单相交流稳压器分控三相相电压，其电压输入及电压输出端采用三相电压设计，每套多补偿变压器组合式单相交流稳压器分别串联在其中一相电路上，这种单相独立的工作方式有利于三相供电和用电负载的平衡工作在比较平衡的工作状态。三套电流过流取样检测模块对三相负载电流单独实时检测，实时分析处理，通过过流保护与重启电路共同控制输出接触器，当任何一相负载发生严重过载甚至短路事故时，都能进行保护断电动作。其工作原理与单相稳压器基本一致。
[0036]多补偿变压器组合式单相/三相交流稳压器控制原理框图如图3所示，电压检测控制器包括:数据转换器、时钟和12位高精度A/D转换电路(取高9位编码，精确设计编码，使之符合±5V或±7V调整范围要求)、16路数据比较器、16路脉冲时序分配电路、8路输出编码器、译码分配和驱动电路以及8路电子开关隔离输出驱动电路，数据转换器的输入端连接输入电压侧的变压器TR4，数据转换器的输出端连接12位高精度A/D转换电路的输入端、12位高精度A/D转换电路的输出端通过16路数据比较器连接16路脉冲时序分配电路，16路脉冲时序分配电路输出端通过8路输出编码器连接译码分配和驱动电路，译码分配和驱动电路连接8路电子开关隔离输出驱动电路，8路电子开关隔离输出驱动电路分别与8个双向晶闸管对应连接。
[0037]其基本工作过程是数据转换取样电路通过变压器TR4取样，提供给时钟和12位高精度A/D转换电路，获取A/D转换器的高九位数字信号送入16路数据比较器进行比较，得到16路逻辑信号送至16路脉冲时序分配电路进行处理，再送至8路输出编码器编码得到8路控制信号，该控制信号经译码分配和驱动电路提供给S1?S8八个双向晶闸管，通过过零触发方式控制TR1?TR3三个补偿变压二次侧绕组的导通组合，以控制输出电压达到稳定。
[0038]电压检测控制器还包括节能控制电路和过流取样电路，其工作工程师通过采集输出电压和输出电流信号，提供给过流保护与重启电路。给过流保护与重启电路有两个作用，一是在瞬时过流后的自动重新重启，重启三次后，如果过流故障仍然存在，则进入死保护，不再进行在重启，这时需要人为排除故障后进行手动复位;二是可根据用户特殊的节能要求控制输出电压170V或185V。
[0039]电压检测控制器还具有一软启动控制电路，其软启动控制电路的功能是，每次开机时，可在30秒?6分钟内(用户可自行调整)启动电压由输入电压减去49V(或其他设定值)后，分8档逐步上升到220V的所需电压值。
[0040]本发明的工作原理是:
[0041]当输入交流电压过高时，可将双向晶闸管电子开关S1和S4过零触发导通，这时补偿变压器二次侧电压极性为左正右负，因为同名端极性相同，故补偿电压U1极性亦为左正右负，此时，输出电压Uo = U1-Ul，进行降压补偿。
[0042]而当输入交流电压过低时，将双向晶闸管电子开关S3和S2过零触发导通，这时补偿变压器二次侧电压极性为左负右正，同样因为同名端极性相同，故补偿电压U1极性亦为左负右正，此时，输出电压Uo = Ui+Ul，进行升压补偿。
[0043]所以，通过电子开关的不同导通组合，即可对输出电压进行调控，在输入电压发生变化时，通过补偿变压器的电压补偿，保证输出电压稳定在设计范围之内。
[0044]若输入电压在220V左右时，电压正常情况下，无需进行电压补偿，这时，为保护控制电子开关，可将S1、S3或S2、S4触发导通，将补偿变压器二次侧电压短路，以防止二次侧过电压因为二次侧电流很小，不会造成变压器和电子开关损坏。
[0045]此外，当输入电压在220V± 3.5V，这时变压器做电流互感器使用，晶闸管S1、S3导通(或者S2、S4导通)，这时补偿电压为零。
[0046]为了避免可控硅导通时上下臂的两只串联可控硅同时导通造成“直通”的问题损坏晶闸管，电路中设置了防止上下臂同时导通的判断电路和适当的时间滞后“死区”电路，保证在任何时候上下臂的两只串联可控硅同只有一只是导通的。
[0047]为了避免“死区”期间变压器处于瞬时“开路”现象，对变压器采用了阻容吸收保护措施。
[0048]本实施例中，对三个补偿变压器TR1、TR2和TR3分别设计为补偿电压7-14-28V和5-10-20V两种组合方式，其输入电压与过零触发元件控制导通表见图4。
[0049]输入电压侧的TR4变压器提供实时电压检测信号，通过12位高精度A/D转换器进行交流有效值检测，实时监测单相交流工作电压，并将获得的高9位数字信号与设定值进行比较，进行逻辑分析8路逻辑控制输出信号，通过译码驱动电路触发8个双向晶闸管，通过双向晶闸管的不同导通组合，改变三个补偿变压器二次侧电压方向，达到对一次测电压的补偿。输出端有控制电路直流电源模块，交流稳压器内的各模块由电源模块供电。
[0050]尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解:在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
【主权项】
1.一种基于数字电路控制的单相交流稳压器，其特征在于:包括输入端连接电网的三个补偿补偿变压器，三个补偿变压器的一次侧绕组串联接至交流电压输入端，三个补偿变压器的二次侧绕组通过8个双向晶闸管接至输出电压端，输入电压侧的变压器TR4上连接有电压检测控制器，电压检测控制器与8个双向晶闸管连接。2.根据权利要求1所述的基于数字电路控制的单相交流稳压器，其特征在于:在单相交流稳压器基础上，采用模块化结构设计，利用三套相同的多补偿变压器组合式单相交流稳压器分控三相相电压，其电压输入及电压输出端采用三相电压设计，每套多补偿变压器组合式单相交流稳压器分别串联在其中一相电路上，组成三相交流稳压器。3.根据权利要求1所述的基于数字电路控制的单相交流稳压器，其特征在于:所述电压检测控制器包括:数据转换器、时钟和高9位A/D转换电路、16路数据比较器、16路脉冲时序分配电路、8路输出编码器、译码分配和驱动电路以及8路电子开关隔离输出驱动电路，数据转换器的输入端连接输入电压侧的变压器，数据转换器的输出端连接高9位A/D转换电路的输入端、高9位A/D转换电路的输出端通过16路数据比较器连接16路脉冲时序分配电路，16路脉冲时序分配电路输出端通过8路输出编码器连接译码分配和驱动电路，译码分配和驱动电路连接8路电子开关隔离输出驱动电路，8路电子开关隔离输出驱动电路分别与8个双向晶闸管 对应连接。4.根据权利要求3所述的基于数字电路控制的单相交流稳压器，其特征在于:所述电压检测控制器还包括节能控制电路和过流取样电路。5.根据权利要求4所述的基于数字电路控制的单相交流稳压器，其特征在于:所述电压检测控制器还具有一软启动控制电路。
【专利摘要】本发明涉及一种基于数字电路控制的多单相/三相交流稳压器，包括输入端连接电网的三个补偿变压器，输出端通过三个变压器的一次侧绕组串联后接至用电设备输入端，三个变压器二次侧绕组端通过8个双向晶闸管接至输出电压端。输入电压侧的TR4变压器提供实时电压检测信号，通过12位高精度A/D转换器进行交流有效值检测，实时监测单相交流工作电压，并将获得位数字信号与设定的编码量值进行比较，再通过译码驱动电路按照硬件逻辑编程规定判断组合触发8个双向晶闸管，通过双向晶闸管的不同导通、断开的组合，改变变压器二次绕组的投入组数和电压方向，最终达到一次测电压大小的不同补偿组合，保证输出电压稳定在给定的电压范围。
【IPC分类】H02M5/257, H02M5/10
【公开号】CN105429475
【申请号】CN201510602477
【发明人】谢胜利, 刘立平, 崔凤来, 房静, 张晓东
【申请人】国网冀北电力有限公司技能培训中心, 国家电网公司, 保定市德尔法电气科技有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年9月21日