多电压等级输出装置的制作方法

1.本发明实施例涉及交流电压源技术，尤其涉及一种多电压等级输出装置。


背景技术：

2.电力系统具有电压等级多，网络结构复杂，设备类型多样，作业点多面广，安全环境相对较差等特点，因此电力系统的安全风险因素也相对较多。另外，由于配电网的功能是为各类用户提供电力能源，这就对电力系统的安全可靠运行提出更高要求。
3.为了保证电力系统的正常运行在设置配电网的各电力设备和线路上设置保护装置，以实现对配电网的保护和监控。当电力系统中的电力元件(如发电机、线路等)或电力系统本身发生了故障危及电力系统安全运行时，能够向运行值班人员及时发出警告信号，或者直接向所控制的断路器发出跳闸命令以终止这些事件发展的一种自动化措施和设备。而在对保护装置的工作可靠性进行验证时需要模拟验证在不同的电压等级下，保护装置的动作是否满足要求。此时需要用到交流电压源进行提供电压，以及电压调节。
4.现有的交流电压源的电压调节主要通过调整变压器原边与副边的匝数比来调节输入与输出的电压值。在需要输出多个电压时必须配置可变匝数的变压器装置，使得交流电压源的重量较大，并且变压调整不便。


技术实现要素：

5.本发明提供一种多电压等级输出装置，以实现降低多电压等级输出装置的自重，以及便于调整输出电压。
6.本发明实施例提供了一种多电压等级输出装置，包括：电源模块、变压模块和控制模块；
7.所述电源模块与所述变压模块的输入端连接，用于为所述变压模块提供稳定的电压；
8.所述变压模块包括电阻单元和开关单元，所述电阻单元的第一端与所述电源模块的第一端连接，所述电阻单元的第二端与所述电源模块的第二端连接，所述电阻单元的第一端与第一电压输出端连接，所述电阻单元的第一端与所述第一电压输出端之间设置有第一控制开关，所述电阻单元的第二端与第二电压输出端连接；
9.所述电阻单元包括多个分压电阻，所述开关单元包括多个第二控制开关，多个所述分压电阻依次串联，相邻两个所述分压电阻之间设置有输出引线，所述输出引线上分别设置有所述第二控制开关，所述输出引线远离所述分压电阻的一端与所述第一电压输出端连接；
10.所述第一控制开关和多个所述第二控制开关均与所述控制模块连接，所述控制模块用于基于输出电压控制对应的所述第一控制开关或所述第二控制开关闭合。
11.可选的，所述电源模块包括稳压电路，所述稳压电路的输入端与市电连接，所述稳压电路的输出端与所述变压模块连接。
12.可选的，所述电源模块还包括锂电池和逆变电路，所述锂电池与所述逆变电路连接，所述逆变电路与所述变压模块连接。
13.可选的，多个所述分压电阻的阻值相同。
14.可选的，所述第一控制开关和多个所述第二控制开关为继电器，所述继电器的控制端与所述控制模块连接。
15.可选的，所述电源模块与所述变压模块之间设置有保护电路。
16.可选的，所述电源模块与所述变压模块之间设置有保险丝。
17.可选的，所述控制模块上设置有交互界面，所述交互界面上设置有多个电压选择按钮；
18.当所述电压选择按钮被触发时，所述控制模块控制与所述电压选择按钮选择的电压对应的所述第一控制开关或所述第二控制开关闭合，以输出所选的电压。
19.可选的，所述控制模块包括有对时模块，用于与其余多电压等级输出装置实现对时功能。
20.可选的，所述逆变电路包括电源控制芯片、第一开关管、变压器、第一整流滤波单元和第二整流滤波单元；
21.所述变压器包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组；
22.所述原边绕组用于输入电源电压，所述第一开关管串接于所述原边绕组所在回路中；
23.所述第一开关管的控制端与所述电源控制芯片的控制信号输出引脚连接；
24.所述电源控制芯片的反馈信号输入引脚与反馈电路的输出端连接；
25.所述第一整流滤波单元连接于所述第一副边绕组与所述逆变电路的第一输出端之间，所述第二整流滤波单元连接于所述第二副边绕组与所述逆变电路的第二输出端之间。
26.本发明实施例提供的多电压等级输出装置的第二电压输出端与电源模块的第二端直接连接，第一电压输出端通过控制模块基于输出电压控制对应的第一控制开关或第二控制开关闭合与电源模块的第一端连接，从而实现对外提供电压；其中，电压的调整通过控制不同的第一控制开关或第二控制开关闭合以调整接入到分压回路的分压电阻数量，进而改变输出电压的大小，通过调整接入的电路的分压电阻数量改变分压阻值的大小，进而改变输出电压的方式避免了通过设置变压线圈，避免通过调整线圈匝数比例所带来的复杂操作，并有效的降低多电压等级输出装置的整体重量，便于多电压等级输出装置的户外使用。
附图说明
27.图1为本发明实施例提供的一种多电压输出装置的结构图；
28.图2为本发明实施例提供的一种多电压输出装置的结构图。
具体实施方式
29.为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在
没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
32.本发明实施例提供了一种多电压等级输出装置，本实施例可以适应于降低电压输出装置的重量，以及提高调节便利性的情况，该多电压等级输出装置可应用于多个场景下为不同的设置进行供电。其中，所提到的设备并为进行限定，只要本发明实施例中的多电压等级输出装置能够满足其所需的电压等级即可。
33.图1为本发明实施例提供的一种多电压输出装置的结构图，图2为本发明实施例提供的一种多电压输出装置的结构图，如图1所示，该多电压等级输出装置，包括电源模块、变压模块和控制模块。
34.其中，电源模块与变压模块的输入端连接，用于为变压模块提供稳定的电压。在本发明实施例中，电源模块可以是多电压等级输出装置自带的电源装置，也可以是与外部电源连接的稳压电路等，只要能够实现为本发明实施例中的多电压等级输出装置提供电能的需求即可。示例性的，电源模块可以是多电压等级输出装置内设置的电池模块和逆变器，或者是用于连接外部电源的稳压电路。
35.如图2所示，在本发明实施例中，变压模块可包括电阻单元和开关单元，电阻单元的第一端与电源模块的第一端连接，电阻单元的第二端与电源模块的第二端连接，电阻单元的第一端与第一电压输出端连接，电阻单元的第一端与第一电压输出端之间设置有第一控制开关，电阻单元的第二端与第二电压输出端连接。也就是，电阻单元的两端分别与电源模块的两端分别连接，其中电源模块的第一端通过第一控制开关与多电压等级输出装置的第一电压输出端连接，电源模块的第二端直接与多电压等级输出装置的第二电压输出端连接。
36.具体的，电阻单元包括多个分压电阻，开关单元包括多个第二控制开关，多个分压电阻依次串联，相邻两个分压电阻之间设置有输出引线，输出引线上分别设置有第二控制开关，输出引线远离分压电阻的一端与第一电压输出端连接，第一控制开关和多个第二控制开关均与控制模块连接，控制模块用于基于输出电压控制对应的第一控制开关或第二控制开关闭合。也就是说，在本发明实施例中电阻单元由多个分压电阻串联组成，并且在串联的相邻两个分压电阻之间设置有输出引线，将输出引线与多电压等级输出装置的第一电压输出端连接，并在每个输出引线上设置有常开的第二控制开关。在工作时，由控制模块控制
其中一个第一控制开关或第二控制开关闭合，使多电压等级输出装置的第一电压输出端与电源模块的第一端导通，从而实现多电压等级输出装置的电压输出。
37.本发明实施例提供的多电压等级输出装置的第二电压输出端与电源模块的第二端直接连接，第一电压输出端通过控制模块基于输出电压控制对应的第一控制开关或第二控制开关闭合与电源模块的第一端连接，从而实现对外提供电压；其中，电压的调整通过控制不同的第一控制开关或第二控制开关闭合以调整接入到分压回路的分压电阻数量，进而改变输出电压的大小，通过调整接入的电路的分压电阻数量改变分压阻值的大小，进而改变输出电压的方式避免了通过设置变压线圈，避免通过调整线圈匝数比例所带来的复杂操作，并有效的降低多电压等级输出装置的整体重量，便于多电压等级输出装置的户外使用。
38.在本发明的一个实施例中，通过外接市电对多电压等级输出装置进行供电，则电源模块可包括稳压电路，稳压电路的输入端与市电连接，稳压电路的输出端与变压模块连接。也就是说，在本发明提供的多电压等级输出装置中设置有用于对市电进行稳压处理的稳压电路，通过将多电压等级输出装置接入到市电中对多电压等级输出装置进行供电，并在内部设置稳压电路对市电进行进一步的稳压处理，以保证多电压等级输出装置的供电稳定性。
39.在本发明的另一个实施例中，电源模块还可包括锂电池和逆变电路，锂电池与逆变电路连接，逆变电路与变压模块连接。通过设置锂电池和逆变电路，将锂电池的12v电压逆变为220v交流电向变压模块进行输送。在一个可选的示例中，可同时设置有锂电池、逆变电路和稳压电路，使用者可选择通过市电或锂电池进行供电。
40.在其他示例中，锂电池还可以采用蓄电池等进行替代，锂电池的电压等级还可以是其他的电压等级，同时逆变输出的电压等级也可以进行调整为其他的电压等级，在此并不做过多的限定。
41.在一个可选的示例中，逆变电路可包括电源控制芯片、第一开关管、变压器、第一整流滤波单元和第二整流滤波单元。
42.其中，变压器可包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组。原边绕组用于连接锂电池(即输入低压直流电vbridge)，第一开关管串接于原边绕组所在回路中。示例性的，原边绕组的一端用于连接锂电池，另一端与第一开关管的第一端连接，第一开关管的第二端通过电阻接地。
43.第一开关管的控制端与电源控制芯片的控制信号输出引脚连接，用于接收控制信号。示例性的，该控制信号可以是脉冲宽度调制信号(pulse width modulation，pwm)，用于控制第一开关管的通断时间，进而控制第一副边绕组r和第二副边绕组的电压。例如，通过调整pwm1信号的占空比，提高第一开关管的导通时间，以提高第一副边绕组和第二副边绕组的电压。
44.电源控制芯片的反馈信号输入引脚comp与反馈电路的输出端(即光耦的副边pib的第一端)连接。第一整流滤波单元连接于第一副边绕组与电压转换电路的第一输出端之间，第二整流滤波单元连接于第二副边绕组与电压转换电路的第二输出端之间。高压直流电vbridge经变压器变换后，分别由第一整流滤波单元和第二整流滤波单元整流滤波后，由第一输出端和第二输出端输出。
45.在本发明实施例中，多个分压电阻的阻值相同。通过将多个分压电阻的阻值设定
为相同，可便于确定输出电压，每个分压电阻分得的电压均相等，避免复杂的计算。此外，还可根据实际需要求将分压电阻设定为不同的阻值大小。在本发明中设置为一致仅是为了便于计算。
46.在本发明实施例中，第一控制开关和多个第二控制开关为继电器，继电器的控制端与控制模块连接。第一控制开关和多个第二控制开关均采用继电器，可方便的通过控制模块对继电器的吸合进行控制，进而控制多电压等级输出装置的输出电压。
47.在本发明实施例中，电源模块与变压模块之间设置有保护电路。示例性的，在电源模块与变压模块之间的连接线上分别设置保护电路，在电源模块输入的电压不稳或过高时进行切换等保护动作。
48.在一个具体的示例中，还可以在电源模块与变压模块之间的电路上设置保险丝，避免电路发生断路或超负荷工作使对电源模块造成损坏，或者是由于电路模块的故障造成后续电路的损坏。
49.在本发明实施例中，控制模块上设置有交互界面，交互界面上设置有多个电压选择按钮；当电压选择按钮被触发时，控制模块控制与电压选择按钮选择的电压对应的第一控制开关或第二控制开关闭合，以输出所选的电压。
50.示例性的，可在交互界面上对应各个第一控制开关、第二控制开关分别设定一个选择按钮，在选中时控制模块控制对应的第一控制开关或第二控制开关闭合，以输出对应的电压等级。
51.如图2所示，在一个示例中，多电压等级输出装置包括一个第一控制开关和9个第二控制开关，电源模块的输出电压为220v,则第一控制开关对应的是220v，9个第二控制开关依次为200v、180v、
…
、20v 9个电压等级。
52.在本发明实施例中，控制模块包括有对时模块，用于与其余多电压等级输出装置实现对时功能。
53.在多电压等级输出装置的使用场景中还包括在不同的地方同时控制多个多电压等级输出装置同时输出相同或不同的电压等级对保护装置进行检验，此时则可通过对时模块对多电压等级输出装置进行校时，以保证多个不同的多电压等级输出装置能够同时响应开关命令，对保护装置进行检验。
54.于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
55.在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
56.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
57.以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的
原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。