电子式补偿交流稳压器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种电子式补偿交流稳压器，旨在提供一种响应速度快，调节方式多，适用范围广的电子式补偿交流稳压器，解决了现有的稳压器响应速度慢，产品的性能适用范围小的问题，其技术方案要点是包括火线、零线、用以补偿火线电压的补偿变压器、用以调节火线电压输出的调节变压器，还包括连接于补偿变压器和调节变压器之间的交流电子开关阵列、控制单元、采样单元，所述采样单元采集输入电压、输出电压、输出电流传输至控制单元，控制单元控制交流电子开关阵列动作以切换调节变压的抽头来提供补偿电压给火线，达到了提高响应速度的效果。
【专利说明】
电子式补偿交流稳压器
技术领域
[0001]本实用新型涉及交流稳压器，更具体地说，它涉及电子式补偿交流稳压器。
【背景技术】
[0002]补偿式稳压器它是一种能自动调整输出电压的供电电路或供电设备，其作用是将波动较大和达不到电器设备要求的电源电压稳定在它的设定值范围内，使各种电路或电器设备能在额定工作电压下正常工作。
[0003]传统马达式交流稳压器在输入电压突变式输出电压的响应时间基本都大于I秒，输入突变范围从正补偿跳变到反补偿时甚至需要2秒时间，输出电压才稳定在精度范围内，响应速度慢直接影响到产品的性能。
[0004]通过检索发现公开(公告)号为CN204331524U的中国专利，基于数字电路控制的单相交流稳压器，在每个线圈的输出端连接一个IGBT开关模块以控制对应输出的通断，在变压器输出的两端连接有负载Z，输入端连接在负载Z两端的交流有效值检测模块电路实时监测单相交流工作电压，并将获得的电压信号有效值与设定值比较，得到两个阈值逻辑控制输出信号送到逻辑控制电路，逻辑控制电路对交流有效值检测模的控制信号进行逻辑处理，分别输出6路控制信号给驱动电路，驱动电路输出的6路驱动信号分别与6个次级线圈输出端的6个IGBT开关模块连接，控φ?」6个IGBT开关模块的通断，此电路控制调节模式单一，一个开关元件只能实现单一的调节切换，适用范围小。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于:提供响应速度快，调节方式多，适用范围广的电子式补偿交流稳压器。
[0006]本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的:一种电子式补偿交流稳压器，包括火线、零线、用以补偿火线电压的补偿变压器、用以调节火线电压输出的调节变压器，还包括连接于补偿变压器和调节变压器之间的交流电子开关阵列、控制单元、采样单元，所述采样单元采集输入电压、输出电压、输出电流传输至控制单元，控制单元控制交流电子开关阵列动作以切换调节变压的抽头来提供补偿电压给火线。
[0007]通过上述设置，采用以控制单元为核心，通过对输入电压Ui，输出电压Uo，负载电流If的侦测和信号采集，由控制单元做出控制信号的输出，然后发出控制指令，控制继电器的导通组合，从而改变补偿电压A U的大小和极性，实现对输入电压Ui的补偿，保持输出电压Uo的稳定，采用主要由继电器构成的交流电子开关阵列来实现电压的补偿，从而提高响应速度，提高稳定性，并且调节方式多样，适用范围广。
[0008]作为本实用新型的具体方案可以优选为:所述交流电子开关阵列包括继电器一至继电器九，调节变压器包括至上而下排列的抽头一至抽头八；
[0009 ]补偿变压器的一端、继电器九的动触点和静触点二、继电器七的动触点和静触点二、继电器四的动触点和静触点二、继电器五的动触点和静触点二、继电器六的动触点和静触点二、调节变压器的抽头四依次串联；
[0010]补偿变压器的另一端、继电器八的动触点和静触点二、继电器一的动触点和静触点二、继电器二的动触点和静触点二、继电器三的动触点和静触点二、调节变压器的抽头五依次串联；
[0011 ]继电器六的静触点一连接抽头三，继电器五的静触点一连接抽头二，继电器四的静触点一连接抽头一；
[0012]继电器三的静触点一连接抽头六，继电器二的静触点一连接抽头七，继电器一的静触点一连接抽头八；
[0013]继电器七的静触点一连接继电器一的动触点，继电器八的静触点一连接继电器四的动触点；
[0014]继电器九的静触点一通过电阻连接补偿变压器的一次侧的另一端。
[0015]通过上述设置，由上述的继电器一至继电器八可以组合成16种电压输出，自耦变压器的线圈的长度可以由8个继电器进行切换，从而控制其电压的调节和电流流动的方向，即电压正负的调节。
[0016]作为本实用新型的具体方案可以优选为:所述继电器一至继电器九的线圈分别连接有驱动电路，所述驱动电路包括电源、三极管，所述三极管的基极连接于控制单元，发射极接地，集电极连接继电器的线圈后连接电源。
[0017]通过上述设置，通过三极管进行继电器的驱动，从而提高响应速度，实现小信号控制大电流的目的，通过三极管导通继电器的线圈从而使得继电器的开关触点实现动作。
[0018]作为本实用新型的具体方案可以优选为:所述采样单元包括:
[0019]降压单元，具有两个输入端和两个输出端，其中，降压单元的两个输入端耦接于交流输入端或输出端，降压单元用于对火线的输入或输出电压进行降压并输出交流信号；
[0020]放大单元，具有两个输入端和一个输出端，其中，放大单元的两个输入端分别耦接于降压单元的两个输出端，以接收该交流信号，放大单元的输出端用于输出侦测电压；其中，所述控制单元接收该侦测电压。
[0021]通过上述设置，采样单元通过降压单元降压，将火线上的交流电压进行降压衰减，变为小于IV的交流信号，再通过两个差分放大电路进行放大，转换为全波信号，并传送控制单元进行AD采样，从而能够实现对交流电压在一段时间内进行持续采样，提高检测精度。
[0022]作为本实用新型的具体方案可以优选为:所述放大单元设置有两个，且输出端通过电阻串联后传输至控制单元。
[0023]通过上述设置，通过电阻的对电流的阻碍作用，进行对大电流的衰减，从而便于后续的电路的处理，提高电气安全性能。
[0024]作为本实用新型的具体方案可以优选为:所述火线的输出端还连接有用以过流是切断火线输出回路的保护输出单元。
[0025]通过上述设置，保护单元可以在过流的时候进行切断，防止用电设备损坏，提高安全性能。
[0026]作为本实用新型的具体方案可以优选为:所述控制单元还连接有显示单元，所述显示单元为显示屏。
[0027]通过上述设置，通过显示屏可以更加直观的显示数据，便于使用者使用。
[0028]综上所述，本实用新型具有以下有益效果:电子式补偿的响应时间在正常调变时是8个周波(160ms)，如果发生输入电压突变情况下，只需要3个周波(60ms)，就能将输出电压调整到精度范围内，这样对负载用电设备带来很大的安全性，提高响应速度的同时，提高安全性能，同时采用继电器控制切换，避免温升的现象，更加安全可靠。
【附图说明】
[0029]图1为本实施例的电路结构框图；
[0030]图2为本实施例的继电器的驱动电路图；
[0031 ]图3为本实施例的交流电子开关阵列电路图；
[0032]图4为本实施例的采样单元的电路图。
[0033]图中1、交流电子开关阵列；2、控制单元;3、采样单元;31、降压单元;32、放大单元；
4、驱动电路;41、电源;42、三极管；5、保护输出单元;6、显示单元;L、火线;N、零线;TC、补偿变压器;TA、调节变压器;RLY1、继电器一;RLY2、继电器二;RLY3、继电器三;RLY4、继电器四；RLY5、继电器五;RLY6、继电器六;RLY7、继电器七;RLY8、继电器八;RLY9、继电器九;al、抽头一;&2、抽头二;&3、抽头三;&4、抽头四；&5、抽头五;&6、抽头六;37、抽头七;38、抽头八;131、静触点一;b2、静触点二; b3、动触点。
【具体实施方式】
[0034]以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
[0035]如图1所示，一种电子式补偿交流稳压器，包括火线L、零线N、用以补偿火线L电压的补偿变压器TC、用以调节火线L电压输出的调节变压器TA，还包括连接于补偿变压器TC和调节变压器TA之间的交流电子开关阵列1、控制单元2、采样单元3，所述采样单元3采集输入电压、输出电压、输出电流传输至控制单元2，控制单元2控制交流电子开关阵列I动作以切换调节变压的抽头来提供补偿电压给火线L。所述火线L的输出端还连接有用以过流是切断火线L输出回路的保护输出单元5。所述控制单元2还连接有显示单元6，所述显示单元6为显示屏。火线L和零线N的输入端的输入电压Ui是一个上下浮动的量，通过本装置可以将输入电压Ui可以进行调整，从而输出稳定的输出电压Uo，补偿变压器TC的二次侧串联在火线L上，一次侧的电压可以耦合到补偿变压器TC的二次侧上，从而形成AU给火线L进行补偿。
[0036]I)正补偿:当输入电压Ui低于额定电压值时，补偿变压器TCTC的次极电压AU与输入电压Ui相加，Uo=Ui+ Δ U，而Δ U的大小通过改变自耦变压器TA的抽头来获得。
[0037]2)负补偿:当输入电压Ui高于额定电压值时，补偿变压器TCTC的次极电压Δ U与输入电压Ui相减，Uo=U1- △ U，同样△ U的大小通过改变自耦变压器TA的抽头来获得。
[0038]零补偿:当输入电压等于额定电压时，补偿变压器TCTC的初级通过交流电子开关短接(AU=O)，自耦变压器TA所有抽头的电子交流开关均截止，补偿为零，Ui=Uo。
[0039]通过上述的补偿使得输出的电压Uo保持额定值不便。
[0040]电源41单元主要是为控制单元2提供所需要的电源41，保护单元可以是过流保护器，或是热保护器，保护单元可以在过流的时候进行切断，防止用电设备损坏，提高安全性能。通过显示屏可以更加直观的显示数据，便于使用者使用。
[0041]控制单元2主要是以单片机为核心的单片机最小系统，而单片机的型号可以为MC9S08FL16，采样单元3包括多个采样电路，可以通过互感器采样输出端的电流If，采用互感器采样输入端的电压Ui或是输出端的电压Uo，将数据传输至控制单元2中，通过单片机的运算能力和信号处理能力，直接进行输出控制电平，控制电平可以驱动驱动电路4。
[0042]如图2所示的驱动电路4，所述驱动电路4包括电源41、三极管42，所述三极管42的基极连接于控制单元2，发射极接地，集电极连接继电器的线圈后连接电源41。
[0043]通过上述设置，通过三极管42进行继电器的驱动，从而提高响应速度，实现小信号控制大电流的目的，通过三极管42导通继电器的线圈从而使得继电器的开关触点实现动作。三极管42的基极连接单片机的一个引脚，通过单片机输出高电平，从而导通三极管42，从而使得继电器的线圈得电，电源4112V直接流过继电器的线圈，从而可以使得继电器的开关触点进行动作。继电器包括了继电器线圈和开关触点，开关触点分为动触点b3和两个静触点，通过动触点b3的切换，可以将选择性的进行连通静触点一bl或是静触点二b2。由于继电器设置了多个，其驱动电路4是一样的，因此不在赘述。
[0044]如图3所示，交流电子开关阵列I包括继电器一 RLYl至继电器九RLY9，调节变压器TA包括至上而下排列的抽头一 al至抽头八a8;补偿变压器TC的一端、继电器九RLY9的动触点b3和静触点二 b2、继电器七RLY7的动触点b3和静触点二 b2、继电器四RLY4的动触点b3和静触点二 b2、继电器五RLY5的动触点b3和静触点二 b2、继电器六RLY6的动触点b3和静触点二 b2、调节变压器TA的抽头四a4依次串联;补偿变压器TC的另一端、继电器八RLY8的动触点b3和静触点二 b2、继电器一 RLYl的动触点b3和静触点二 b2、继电器二 RLY2的动触点b3和静触点二 b2、继电器三RLY3的动触点b3和静触点二 b2、调节变压器TA的抽头五a5依次串联;继电器六RLY6的静触点一 bl连接抽头三a3，继电器五RLY5的静触点一 bl连接抽头二 a2，继电器四RLY4的静触点一b I连接抽头一a I;继电器三RLY3的静触点一b I连接抽头六a6，继电器二RLY2的静触点一 bl连接抽头七a7，继电器一 RLYl的静触点一 bl连接抽头八a8;继电器七RLY7的静触点一b I连接继电器一RLYl的动触点b3，继电器八RLY8的静触点一b I连接继电器四RLY4的动触点b3;继电器九RLY9的静触点一 b I通过电阻连接补偿变压器TC的一次侧的另一端。
[0045]由上述的继电器一RLYl至继电器八RLY8可以组合成16种电压输出，自耦变压器的线圈的长度可以由8个继电器进行切换，从而控制其电压的调节和电流流动的方向，即电压正负的调节。当输入电压和输出电压相等的时候，是通过控制继电器九RLY9来实现补偿变压器TC补偿电压为0V。每个继电器都是独立控制的，均是由单片机的一个管脚进行控制，只需要输出高低电平，即可进行控制，从而动作迅速，响应速度快。
[0046]如图4所示，所述采样单元3包括:降压单元31，具有两个输入端和两个输出端，其中，降压单元31的两个输入端耦接于交流输入端或输出端，降压单元31用于对火线L的输入或输出电压进行降压并输出交流信号;放大单元32，具有两个输入端和一个输出端，其中，放大单元32的两个输入端分别耦接于降压单元31的两个输出端，以接收该交流信号，放大单元32的输出端用于输出侦测电压;其中，所述控制单元2接收该侦测电压。降压单元31主要是采用电阻进行降压衰减的。
[0047]放大单元32为差分放大电路，具有两个输入端和一个输出端，差分放大电路的其中一个输入端耦接于降压单元31中的电阻，其中一端通过电阻连接+5V电平。放大单元32设置有两个，且输出端通过电阻串联后传输至控制单元2。
[0048]采样单元3通过降压单元31降压，将火线L上的交流电压进行降压衰减，变为小于IV的交流信号，再通过两个差分放大电路进行放大，转换为全波信号，并传送控制单元2进行AD采样，从而能够实现对交流电压在一段时间内进行持续采样，提高检测精度。通过电阻的对电流的阻碍作用，进行对大电流的衰减，从而便于后续的电路的处理，提高电气安全性會K。
[0049]通过上述设置，采用以控制单元2为核心，通过对输入电压Ui，输出电压Uo，负载电流If的侦测和信号采集，由控制单元2做出控制信号的输出，然后发出控制指令，控制继电器的导通组合，从而改变补偿电压A U的大小和极性，实现对输入电压Ui的补偿，保持输出电压Uo的稳定，采用主要由继电器构成的交流电子开关阵列I来实现电压的补偿，从而提高响应速度，提高稳定性，并且调节方式多样，适用范围广。
[0050]电子式补偿交流稳压器相比较与传统的伺服马达式补偿交流稳压器有以下的优占.V.
[0051]1、最大的优势在于比传统马达式补偿的响应速度快，传统马达式在输入电压突变式输出电压的响应时间基本都大于I秒，输入突变范围从正补偿跳变到反补偿时甚至需要2秒时间，输出电压才稳定在精度范围，而电子式补偿的响应时间在正常调变时是8个周波(160ms)，如果发生输入电压突变情况下，只需要3个周波(60ms)，就能将输出电压调整到精度范围，这样对负载用电设备带来很大的安全性，如果是传统的马达式补偿，在输入电压突变时，输出就会出现高电压，有可能会烧毁负载用电设备。
[0052]2、传统马达式补偿稳压器，调压自耦变压器输出电压采用碳刷通过变压器的磨面的接触来取得补偿变压器TC的初级电压的，由于碳刷磨面的结构限制，碳刷的通流量受到限制，目前碳刷的通流量只能限制到小于20A以下，大于20A，碳刷的发热量就会成几何级上升，碳刷的发热量上升就会带来调压变压器的磨面导线的温度上升，变压器的绝缘度降低，给整个稳压器的安全带来隐患，而电子式补偿的控制方式是通过继电器或者交流接触器来控制，补偿变压器TC的初级电流就可以大大提高，只要交流接触器的触点能承受电流就可以，整台稳压器的功率也就大大提高，利用这种方式可以生产到单相400KVA以内的交流稳压器。
[0053]本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
【主权项】
1.一种电子式补偿交流稳压器，包括火线(L)、零线(N)、用以补偿火线(L)电压的补偿变压器(TC)、用以调节火线(L)电压输出的调节变压器(TA)，其特征在于:还包括连接于补偿变压器(TC)和调节变压器(TA)之间的交流电子开关阵列(I)、控制单元(2)、采样单元(3)，所述采样单元(3)采集输入电压、输出电压、输出电流传输至控制单元(2)，控制单元(2)控制交流电子开关阵列(I)动作以切换调节变压的抽头来提供补偿电压给火线(L)。2.根据权利要求1所述的电子式补偿交流稳压器，其特征在于:所述交流电子开关阵列(I)包括继电器一 (RLYl)至继电器九(RLY9)，调节变压器(TA)包括至上而下排列的抽头一(al)至抽头八(a8)； 补偿变压器(TC)的一端、继电器九(RLY9)的动触点(b3)和静触点二( b2)、继电器七(RLY7)的动触点(b3)和静触点二(b2)、继电器四(RLY4)的动触点(b3)和静触点二(b2)、继电器五(RLY5)的动触点(b3)和静触点二 (b2)、继电器六(RLY6)的动触点(b3)和静触点二(b2)、调节变压器(TA)的抽头四(a4)依次串联； 补偿变压器(TC)的另一端、继电器八(RLY8)的动触点(b3)和静触点二 (b2)、继电器一(RLYl)的动触点(b3)和静触点二 (b2)、继电器二 (RLY2)的动触点(b3)和静触点二 (b2)、继电器三(RLY3)的动触点(b3)和静触点二(b2)、调节变压器(TA)的抽头五(a5)依次串联； 继电器六(RLY6)的静触点一 (bl)连接抽头三(a3)，继电器五(RLY5)的静触点一 (bl)连接抽头二(a2)，继电器四(RLY4)的静触点一(bl)连接抽头一(al); 继电器三(RLY3)的静触点一 (bl)连接抽头六(a6)，继电器二 (RLY2)的静触点一 (bl)连接抽头七(a7)，继电器一(RLYl)的静触点一(bl)连接抽头八(a8); 继电器七(RLY7)的静触点一 (bl)连接继电器一 (RLYl)的动触点(b3)，继电器八(RLY8)的静触点一 (bI)连接继电器四(RLY4)的动触点(b3); 继电器九(RLY9)的静触点一 (bl)通过电阻连接补偿变压器(TC)的一次侧的另一端。3.根据权利要求2所述的电子式补偿交流稳压器，其特征在于:所述继电器一(RLYl)至继电器九(RLY9)的线圈分别连接有驱动电路(4)，所述驱动电路(4)包括电源(41)、三极管(42)，所述三极管(42)的基极连接于控制单元(2)，发射极接地，集电极连接继电器的线圈后连接电源(41)。4.根据权利要求1所述的电子式补偿交流稳压器，其特征在于:所述采样单元(3)包括: 降压单元(31)，具有两个输入端和两个输出端，其中，降压单元(31)的两个输入端耦接于交流输入端或输出端，降压单元(31)用于对火线(L)的输入或输出电压进行降压并输出交流信号； 放大单元(32)，具有两个输入端和一个输出端，其中，放大单元(32)的两个输入端分别耦接于降压单元(31)的两个输出端，以接收该交流信号，放大单元(32)的输出端用于输出侦测电压;其中，所述控制单元(2)接收该侦测电压。5.根据权利要求4所述的电子式补偿交流稳压器，其特征在于:所述放大单元(32)设置有两个，且输出端通过电阻串联后传输至控制单元(2)。6.根据权利要求1所述的电子式补偿交流稳压器，其特征在于:所述火线(L)的输出端还连接有用以过流是切断火线(L)输出回路的保护输出单元(5)。7.根据权利要求1所述的电子式补偿交流稳压器，其特征在于:所述控制单元(2)还连接有显示单元(6)，所述显示单元(6)为显示屏。
【文档编号】G05F1/56GK205485706SQ201620233130
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】钱晓滨
【申请人】乐清元电气科技有限公司, 乐清一元电气科技有限公司