本发明属于自动调压器领域，尤其涉及宽输入电压范围的自动调压器。
背景技术：
传统的自动调压器(AVR)包括变压器、相关控制电路和主保护装置。相关控制电路包括：工作电源、CPU、检测电路、转换开关和转换开关驱动电路。
在使用中，电力输配电线路通过AVR与设备连接。电力输配电线路中引起电压波动的因素很多，当电压较高或较低时，AVR将自动调节以提供稳定的输出电压。当电压过高或过低时，AVR将切断输出以保护设备。
例如，当电力输配电线路的电压(简称线路电压)变化时，从工作电源输出的标称值为“+12V”的电压会相应地变化。当线路电压是220V时，工作电源的输出电压大约为14V，当线路电压是100V时，工作电源的输出电压大约为6V。但是转换开关的启动电压通常需要高于9V，这要求线路电压至少为140V，当线路电压低于140V时，AVR不能够正常工作。
尤其在印度，巴基斯坦等发展中国家，线路电压在很大范围内变化。例如通常为220V的额定电压，最低会低于100V，所以需要一种宽输入电压范围的AVR。
技术实现要素：
因此，本发明的目的在于提供一种宽输入电压范围的自动调压器，其特征在于，包括：
一具有多组抽头的变压器；以及
一检测电路，用于检测电力输配电线路的电压；以及
与所述变压器的不同输入抽头相电连接的第一转换开关、第二转换开关和第三转换开关，所述第一转换开关、第二转换开关和第三转换开关分别具有各自的驱动电路、启动电源端、共同端、常闭端和常开端，所述第一、第二和第三转换开关相互电连接，并且所述第一转换开关的共同端与所述电力输配电线路电连接；以及
一CPU，用于接收所述检测电路检测到的线路电压信号，并进一步控制各个转换开关的启动；以及
一工作电源，用于提供所述检测电路、所述CPU以及所述第一、第二和第三转换开关的驱动电路的启动电压；
其中，所述第一转换开关还具有倍压电路，所述倍压电路的输入端与所述工作电源及所述第一转换开关的驱动电路的输出端相连，其输出端与所述第一转换开关的启动电源端相连，用于将所述第一转换开关的驱动电路的输出电压提高至所述第一转换开关的启动电压。
根据本发明的上述自动调压器，优选地，所述第一转换开关的常开端与所述变压器的最小匝数的输入抽头电连接。
根据本发明的上述自动调压器，优选地，所述倍压电路为二倍压电路。
根据本发明的上述自动调压器，优选地，所述第一转换开关的常闭端电连接至所述第二转换开关的共同端，所述第二转换开关的常闭端电连接至所述第三转换开关的共同端，所述第一、第二、第三转换开关的常开端分别电连接至所述变压器的不同输入抽头。
根据本发明的上述自动调压器，优选地，所述第一转换开关的常闭端电连接至所述第三转换开关的共同端，所述第一转换开关的常开端电连接至所述第二转换开关的共同端，所述第二转换的常闭端和常开端以及所述第三转换开关的常开端分别电连接至所述变压器的不同输入抽头。
根据本发明的上述自动调压器，优选地，还包括与所述变压器的输出抽头电连接的第四转换开关，所述第四转换开关具有驱动电路，用于接收所述CPU的控制，以切换与所述输出抽头之间的电连接。
根据本发明的上述自动调压器，优选地，还包括与所述第四转换开关的共同端相电连接的第五转换开关及其驱动电路，用于控制所述自动调压器的输出。
本发明在AVR的第一转换开关的驱动电路后面增设倍压电路，能够将第一转换开关的驱动电路的输出电压提高，进一步提高工作电源的输出电压。当电力输配电线路的电压低于140V时，也能够正常驱动转换开关，使AVR正常工作，实现调压功能，由此得到一种宽输入电压范围的AVR。本发明还采用将AVR的第二转换开关和第三转换开关“并联”连接至变压器的方式，能够减少AVR的正常工作模式电流所流经的转换开关的数目，从而减少功率损耗，节约能源。
附图说明
以下参照附图对本发明的实施例作进一步说明，其中：
图1为一种传统AVR的电路示意图；
图2为根据本发明的第一实施例的AVR的结构框图；
图3为根据本发明的第一实施例的AVR的电路示意图；
图4为根据本发明的第一实施例的典型的二倍压驱动电路的电路示意图；
图5为根据本发明的第二实施例的AVR的电路示意图；
图6为根据本发明的第三实施例的图3所示的AVR的变型的电路示意图；
图7为根据本发明的第三实施例的图5所示的AVR的变型的电路示意图。
具体实施方式
图1是一种传统自动调压器(AVR)的电路示意图。为了清楚起见，只示出了自耦变压器AVRTX和第一、第二和第三转换开关RY1、RY2和RY3之间的电路连接关系。每个转换开关都有启动电源端RYm1和RYm2、共同端RYm4、常闭端RYm3、以及常开端RYm5，其中m＝1、2或3。第一转换开关的共同端与电力输配电线路电连接，每个转换开关的启动电源端与其驱动电路电连接，后一个转换开关的共同端与前一个转换开关的常闭端电连接，每个转换开关的常开端与自耦变压器AVRTX的不同的输入抽头电连接。当转换开关未启动时，每个转换开关的共同端与常闭端在转换开关内部电连接；转换开关启动之后，其共同端与常开端在转换开关内部电连接。在CPU的控制下驱动不同的转换开关，从而电连通自耦变压器AVRTX的不同的抽头，连通不同的电通路，使变压器以不同的变压比工作，最终得到所需要的输出电压，实现AVR的调压功能。
如下给出附图1所示的传统AVR在不同的工作模式下电流的流向：
1、正常模式：输入→触点RY14→触点RY13→触点RY24→触点RY23→触点RY34→触点RY33→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
2、升压模式1：输入→触点RY14→触点RY13→触点RY24→触点RY23→触点RY34→触点RY35→AVRTX→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
3、升压模式2:输入→触点RY14→触点RY13→触点RY24→触点RY25→AVRTX→负载。
该模式下，电流流经2个转换开关。
4、升压模式3：输入→触点RY14→触点RY15→AVRTX→负载。
该模式下，电流流经1个转换开关。
上述的传统AVR的缺陷在于：当线路电压小于140V时，变压器二次侧产生的工作电源的输出电压小于9V，这时第一转换开关的驱动电路无法驱动转换开关，从而无法实现AVR的调压功能。
为了弥补现有AVR的上述不足，申请人对其进行了改进，得到本发明。以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。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。
第一实施例
图2示出了本发明的第一实施例的AVR的结构框图，工作电源的输入端与变压器的一个输出抽头电连接，线路电压通过变压器变压之后传输至工作电源，分别给检测电路、CPU以及第一至第四转换开关的驱动电路供电，典型的检测电路和CPU需要+5V的启动电压，而转换开关需要+12V的启动电压。检测电路将检测到的线路电压信号传送给CPU，CPU进一步控制各个转换开关的启动。第一转换开关和它的驱动电路之间还电连接一个倍压电路，用于将第一转换开关的驱动电路的输出电压提高至第一转换开关的启动电压以启动第一转换开关，第一转换开关启动之后，通过变压器进一步将工作电源的输出电压提高至各个转换开关的启动电压，从而使AVR正常工作，实现其调压功能。
图3为根据本发明的第一实施例的AVR的电路示意图。同样为了清楚起见，只示出自耦变压器AVRTX和第一到第四转换开关RY1—RY4之间的电路连接关系。每个转换开关都有启动电源端RYn1和RYn2、共同端RYn4、常闭端RYn3、以及常开端RYn5，其中n＝1、2、3或4。第一转换开关RY1的共同端RY14与电力输配电线路电连接，第一转换开关RY1的启动电源端与其倍压电路电连接，第二、第三和第四转换开关RY2、RY3和RY4的启动电源端与各自的驱动电路电连接，后一个转换开关的共同端与前一个转换开关的常闭端电连接，第一至第三转换开关的常开端与自耦变压器AVRTX的不同的输入抽头电连接，第一转换开关的常开端优选地与自耦变压器AVRTX的输入最小匝数的线圈的抽头电连接，第四转换开关的常开端与自耦变压器AVRTX的输出抽头电连接。当转换开关未启动时，每个转换开关的共同端与常闭端在转换开关内部电连接；转换开关启动之后，其共同端与常开端在转换开关内部电连接。
第一转换开关RY1的倍压电路的输入端与工作电源及第一转换开关RY1的驱动电路的输出端相连，所述倍压电路的输出端与第一转换开关的启动电源端相连，用于将所述第一转换开关的驱动电路的输出电压提高至所述第一转换开关的启动电压，第一转换开关RY1的倍压电路和驱动电路构成其倍压驱动电路。图4为典型的二倍压驱动电路的电路示意图，包括驱动电路和二倍压电路，所述二倍压电路包括第一至第三电阻R1、R2和R3，第一、第二晶体管Q1、Q2，第一、第二二极管D1、D2以及电容C1。第一电阻R1与第一转换开关RY1的驱动电路的输出端连接。在不需要启动第一转换开关RY1时，第一转换开关RY1的驱动电路(RY1.DRV)为低电平，“+12V”的工作电源通过第一二极管D1和第三电阻R3给电容C1充电，直到电容C1上的电压等于“+12V-0.7V”(0.7V为第一二极管D1上的电压)；当启动第一转换开关RY1时，驱动电路RY1.DRV从低电平变为高电平，第一晶体管Q1先被驱动，第一晶体管Q1的集电极13和发射极12之间导通，第一转换开关RY1的第二触点RY12通过第一晶体管Q1接地，并且第二晶体管Q2继续被驱动，第二晶体管Q2的发射极22和集电极23之间导通，电容C1的负极通过第二晶体管Q2与工作电源连接，此时，电容C1正极上的电压相对于地近似等于2ד+12V”-0.7V，即第一转换开关RY1的第一触点RY11和第二触点RY12之间的电压近似等于2ד+12V”-0.7V，相当于给“+12V”的输入电压做了一个倍压。
当线路电压为100V时，工作电源的输出电压实际为6V，通过倍压驱动电路之后，第一转换开关RY1的瞬态驱动电压将有11.3V，足以使第一转换开关RY1正常驱动。在第一转换开关RY1启动之后，其共同端RY14与常开端RY15连接，设置第一转换开关RY1的常开端RY15电连接至自耦变压器AVRTX的输入线圈的匝数与工作电源电连接至自耦变压器AVRTX的输出线圈的匝数的比值，使得与自耦变压器的输出抽头N6连接的工作电源的输出电压从6V增加至12V，该电压可以使其他转换开关正常工作。
因此，当线路电压小于140V时，AVR也能够正常工作以提供正确的功率输出。
根据本发明的其他实施例，AVR电路中的第一转换开关所连接的倍压电路不限于图4所示的二倍压电路，也可以使用本领域技术人员公知的其他结构的倍压电路，包括三倍压电路、多倍压电路等，只要提升后的电压不会损坏第一转换开关即可。
第二实施例
图5示出了本发明的AVR的另一种变形的电路示意图。与第一实施例的AVR的结构的不同之处在于，本实施例中，第一转换开关RY1的常闭端RY13连接至第三转换开关RY3的共同端RY34，第一转换开关RY1的常开端RY15连接至第二转换开关RY2的共同端RY24，第二转换开关RY2的常闭端RY23和常开端RY25分别直接连接至自耦变压器AVRTX的不同输入抽头，这相当于第二转换开关RY2与第三转换开关RY3“并联”连接至自耦变压器AVRTX。下面给出本实施例的AVR在不同的工作模式下的电流流向：
1、正常模式：输入→共同端RY14→常闭端RY13→共同端RY34→常闭端RY33→常闭端RY43→共同端RY44→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
2、升压模式1：输入→共同端RY14→常闭端RY13→共同端RY34→常开端RY35→AVRTX→常开端RY45→共同端RY44→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
3、升压模式2：输入→共同端RY14→常闭端RY13→共同端RY34→常开端RY35→AVRTX→常闭端RY43→共同端RY44→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
4、升压模式3：输入→共同端RY14→常闭端RY13→共同端RY24→常闭端RY23→AVRTX→常开端RY45→共同端RY44→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
5、升压模式4：输入→共同端RY14→常开端RY15→共同端RY24→常闭端RY23→AVRTX→常闭端RY43→共同端RY44→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
6、升压模式5：输入→共同端RY14→常开端RY15→共同端RY24→常开端RY25→AVRTX→常开端RY45→共同端RY44→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
7、升压模式6：输入→共同端RY14→常开端RY15→共同端RY24→常开端RY25→AVRTX→常闭端RY43→共同端RY44→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
8、降压模式：输入→共同端RY14→常闭端RY13→共同端RY34→常闭端RY33→AVRTX→常开端RY45→共同端RY44→负载。
该模式下，电流流经3个转换开关。
对于图1所示的传统AVR，其在正常工作模式下，电流流经其所有的转换开关，而对于图5所示的改进的AVR，其在正常工作模式下，电流不需要流经其所有的转换开关。众所周知，对于AVR，其大多数时间都在正常模式下工作，可见，第二实施例的改进的AVR能够大大减小功率损耗，节约能源。
第三实施例
图6和图7分别是图3和图5所示的AVR的变形的电路示意图，其在第四转换开关RY4的后面增设一个转换开关RY5作为输出控制开关。当需要向负载设备输出电压时，启动转换开关RY5。
本领域技术人员可以理解，可以任意改变转换开关的数量，从而改变所连接至的变压器抽头的数量，由此改变自动调压器的工作模式的数量，改变自动调压器的变压比的范围。
根据本发明的其他实施例，AVR电路中的自耦变压器可以是本领域公知的其他变压器。
虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。