CN103064454A - 一种单相精密交流稳压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电源技术领域，公开了一种单相精密交流稳压器。为了解决现有技术稳压器无法精细调节、稳压精度不高的问题，提出了以下技术方案。稳压器包括：自动化控制电路，等等；其特征是：包括叠加补偿变压器(DB)，该变压器(DB)包括：铁心，叠加补偿线圈(DB-1)，具有一个以上抽头的叠加励磁线圈(DB-2)；稳压器的相线输入端(A)，补偿线圈(BB-1)，叠加补偿线圈(DB-1)，稳压器的相线输出端(a)，依序串联连接；叠加励磁线圈(DB-2)通过连接元器件(LY)实现变化的连接。有益效果是：输出稳压精度明显提高，等等。

Description

一种单相精密交流稳压器

技术领域

本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种单相精密交流稳压器。

背景技术

现有技术中的单相交流补偿式稳压器，主要有圆盘式和柱式二类；在这两类的产品中，均使用了补偿变压器、调压器。

补偿变压器中含有补偿线圈和励磁线圈；其中，补偿线圈串联连接在相线线路中。

调压器的输入端与相线及中性线连接；相线也俗称为火线，中性线也俗称为零线。调压器的输出端与补偿变压器的励磁线圈相连，也就是讲：碳刷等导电接触零件滑动在调压器的铜线或铜排上，碳刷处于不同的位置，则可获得不同的输出电压，碳刷接触获取到的电能、再通过软导线输送到补偿变压器的励磁线圈。

根据输入电压的高低情况，调压器自动向补偿变压器的励磁线圈施加大小不同、以及方向不同的电压，由此在补偿变压器的补偿线圈上感应产生出大小不同、以及方向不同的补偿电压，最后使不稳定的输入电压，在叠加了补偿电压后，输出较为稳定的交流电压。

现有技术中的单相交流补偿式稳压器，其优点是：稳压范围宽(即输入电压范围宽)，波形几乎没有失真，整机效率高，负载适应性强；其不足之处是：难以制造出高精度的稳压器。碳刷滑动在调压器的铜线表面，并通过抵接触获得电能，然而，整齐绕制的接触铜线，其相邻的各铜线之间存在阶梯式的电位差，所以通过碳刷得到的电压也是阶梯式的；比如，有某一情况，输入电压的大小和负载功率的大小不变，当稳压器的输出电压为219V时，如果控制电路认为电压偏低，命令碳刷作最小幅度地滑动调节，则调节后的输出电压为221V，在此种情形下，如果要求稳压器的输出电压作1V幅度、或者0.5V幅度的调节是无法实现的。

现有技术中的单相交流补偿式稳压器，其输出端的电压无法精细调节；从参数指标上讲，现有技术中的单相交流补偿式稳压器，它的稳压精度不高。

发明内容

本发明的目的是：为了解决现有技术中的单相交流补偿式稳压器输出电压无法精细调节、稳压精度不高的问题，本发明提出了以下技术方案。

1.一种单相精密交流稳压器，其输入端与交流电源连接，其输出端与负载连接；所述的交流电源包括相线和中性线；所述的稳压器包括：自动化控制电路，补偿变压器，使用电机驱动和使用碳刷接触连接的调压器；所述的补偿变压器，包括补偿线圈和励磁线圈，补偿线圈位于相线线路中；调压器的输出端与补偿变压器的励磁线圈连接；

包括叠加补偿变压器；

所述的自动化控制电路包括连接元器件，所述的连接元器件含有受控端和接线端；

所述的叠加补偿变压器包括：铁心，叠加补偿线圈，叠加励磁线圈；所述的叠加励磁线圈，其具有抽头，抽头数为一个以上；

稳压器的相线输入端，补偿线圈，叠加补偿线圈，稳压器的相线输出端，该四者依序串联连接；在稳压器内部，中性线的一端与稳压器的输入端连接，中性线的另一端与稳压器的中性线输出端连接；

所述的连接元器件，其受控端与控制电路连接；所述的叠加励磁线圈通过连接元器件实现变化的连接。

2.所述的叠加励磁线圈具有一个抽头，换言之，叠加励磁线圈包括：第一接线端，第二接线端，第三接线端；第二接线端为抽头接线端；

所述的叠加励磁线圈通过连接元器件实现变化的连接是指，包括以下五种暂态变化性质的连接、并且在某一具体时刻只处于其中的一种连接状态：

a.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第一接线端，叠加励磁线圈的第二接线端，中性线，四者顺序串联连接；

b.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第一接线端，叠加励磁线圈的第三接线端，中性线，四者顺序串联连接；

c.叠加励磁线圈，短接形成闭环；

d.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第三接线端，叠加励磁线圈的第一接线端，中性线，四者顺序串联连接；

e.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第二接线端，叠加励磁线圈的第一接线端，中性线，四者顺序串联连接。

3.所述的a、b、d和e，其中的稳压器的相线输出端全部改换成稳压器的相线输入端，或者其中的稳压器的相线输出端全部改换成补偿线圈和叠加补偿线圈的共同连接点。

4.所述的叠加励磁线圈具有两个抽头，换言之，叠加励磁线圈包括：第一接线端，第二接线端，第三接线端，第四接线端；第二接线端和第三接线端均为抽头接线端；

所述的叠加励磁线圈通过连接元器件实现变化的连接是指，包括以下七种暂态变化性质的连接、并且在某一具体时刻只处于其中的一种连接状态：

a.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第一接线端，叠加励磁线圈的第二接线端，中性线，四者顺序串联连接；

b.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第一接线端，叠加励磁线圈的第三接线端，中性线，四者顺序串联连接；

c.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的1号接线端，叠加励磁线圈的第四接线端，中性线，四者顺序串联连接；

d.叠加励磁线圈，短接形成闭环；

e.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第一接线端，叠加励磁线圈的第二接线端，中性线，四者顺序串联连接；

f.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第三接线端，叠加励磁线圈的第一接线端，中性线，四者顺序串联连接；

g.稳压器的相线输出端，叠加励磁线圈的第二接线端，叠加励磁线圈的第一接线端，中性线，四者顺序串联连接。

5.所述的a、b、c、e、f和g，其中的稳压器的相线输出端全部改换成稳压器的相线输入端，或者其中的稳压器的相线输出端全部改换成补偿线圈和叠加补偿线圈的共同连接点。

6.所述的连接元器件为继电器；所述的受控端为掌控继电器吸合释放的电磁线圈之接线端，电磁线圈的接线端与控制电路连接。

7.所述的连接元器件为接触器；所述的受控端为掌控接触器吸合释放的电磁线圈之接线端，电磁线圈的接线端与控制电路连接。

本发明的有益效果是：

发明稳压器的输出稳压精度明显提高；采用本发明的技术方案，有的还可以在提高稳压精度的同时，减少碳刷的调压摩擦运动，降低维护的工作量。

另外，如果采用常规的其他装置参与稳压调节，会使稳压器输出端出现瞬间断电；而本发明使用叠加补偿变压器参与稳压调节，不会对稳压器输出端带来瞬间断电的问题。

附图说明

图1是一种现有技术单相交流补偿式稳压器的示意框图；

图2是某一现有技术单相交流补偿式稳压器的电原理图；

图3是某一现有技术单相交流补偿式稳压器的电原理图；

图4是某一现有技术单相交流补偿式稳压器的电原理图；

图5是图1稳压器控制部分的电原理图；

图6是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之一，图中继电器的涂黑圆点是转换接线桩，图6中的各继电器处于释放状态；

图7是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之二，图中的JD-1继电器吸合，JD-2和JD-3继电器释放；

图8是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之三，图中的JD-1继电器和JD-2继电器吸合，JD-3继电器释放；

图9是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之四，图中的JD-1、JD-2和JD-3继电器均吸合；

图10是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之五，图中的JD-1继电器释放，JD-2继电器吸合和JD-3继电器均吸合；

图11是图6右侧部分的放大图，图11中还添加了标号JX1、JX2和JX3，它们分别是：叠加励磁线圈的第一接线端、第二接线端和第三接线端；

图12是叠加励磁线圈具有两个抽头的发明电路图之一，图中继电器的涂黑圆点是转换接线桩，图12中的各继电器处于释放状态；

图13是叠加励磁线圈具有两个抽头的发明电路图之二，图中的JD-1继电器处于吸合状态，其它的继电器均处于释放状态；

图14是叠加励磁线圈具有两个抽头的发明电路图之三，图中的JD-1、JD-2继电器处于吸合状态，JD-3、JD-4继电器均处于释放状态；

图15是叠加励磁线圈具有两个抽头的发明电路图之四，图中的JD-1、JD-2、JD-3继电器处于吸合状态，JD-4继电器均处于释放状态；

图16是叠加励磁线圈具有两个抽头的发明电路图之五，图中的所有继电器均处于吸合状态；

图17是叠加励磁线圈具有两个抽头的发明电路图之六，图中的JD-1继电器处于释放状态，JD-2、JD-3和JD-4继电器均处于吸合状态；

图18是叠加励磁线圈具有两个抽头的发明电路图之七，图中的JD-1、JD-2继电器处于释放状态，JD-3、JD-4继电器处于吸合状态；

图19是图12右侧部分的放大图，图19中还添加了标号JX1、JX2、JX3和JX4，它们分别是：叠加励磁线圈的第一接线端、第二接线端、第三接线端和第四接线端；

图20是实施例三中的电原理图；

图21是进一步技术方案的示意图之一，图中的叠加励磁线圈具有一个抽头，图中的各继电器处于释放状态；与图6不同的是：JD-2继电器常闭接线桩连接处、由稳压器相线输出端改换成补偿线圈和叠加补偿线圈的共同连接点；

图22是进一步技术方案的示意图之二，图中的叠加励磁线圈具有一个抽头，图中的各继电器处于释放状态；与图6不同的是：JD-2继电器的常闭接线桩连接处由稳压器相线输出端改换成稳压器的相线输入端；

图23是进一步技术方案的示意图之三，图中的叠加励磁线圈具有两个抽头，图中的各继电器处于释放状态；与图12不同的是：JD-3继电器常闭接线桩连接处由稳压器相线输出端改换成补偿线圈和叠加补偿线圈的共同连接点；

图24是进一步技术方案的示意图之四，图中的叠加励磁线圈具有两个抽头，图中的各继电器处于释放状态；与图12不同的是：JD-3继电器的常闭接线桩连接处由稳压器相线输出端改换成稳压器的相线输入端；

图25是图6的又一种表达图，与图6相比，图25对补偿变压器、叠加补偿变压器增加了更多的标号；

图26是图12的改画图，与图12相比，图26中增加了aa连接点和nn连接点；

图27表达的是图12中第一继电器JD-1有关电路图；

图28表达的是图20中第一继电器JD-1的有关电路图；

图29是用一对接触器取代图27一个继电器的电路图；

图30是实施例五中的叠加励磁线圈短接形成闭环之示意图之一；

图31是实施例五中的叠加励磁线圈短接形成闭环之示意图之二；

图32是实施例五中的叠加励磁线圈短接形成闭环之示意图之三；

图33是实施例五中的叠加励磁线圈短接形成闭环之示意图之四；

图34是实施例五中的叠加励磁线圈短接形成闭环之示意图之五；

图35是实施例五中的叠加励磁线圈短接形成闭环之示意图之六；

图36是实施例六中的叠加补偿变压器的示意图之一；

图37是实施例六中的叠加补偿变压器的示意图之二；

图38是实施例六中的叠加补偿变压器的示意图之三；

图39是实施例六中的叠加补偿变压器的示意图之四；

图40是实施例六中的叠加补偿变压器的示意图之五。

图中的部分通用标号说明：

A.稳压器的相线输入端；a.稳压器的相线输出端；BB.补偿变压器；BB-1.补偿线圈；BB-2.励磁线圈；DB.叠加补偿变压器；DB-1.叠加补偿线圈；DB-2.叠加励磁线圈；JD-1.第一继电器；JD-2.第二继电器；JD-3.第三继电器；JD-4.第四继电器；JX1.第一接线端；JX2.第二接线端；JX3.第三接线端；JX4.第四接线端；LY.连接元器件；M.电机；N.中性线；TY.调压器；VAN.输入电压；VaN.输出电压；V-1.补偿线圈输出电压。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

交流电源，一般来讲，主要有两种制式，一种是相电压为220V的制式；另一种是相电压为110V的制式。中国电网采用220V制式交流电供电，在理想的状态下，交流电的频率为50Hz，波形为正弦波；在其他国家或地区，其频率、电压有所不同。在实际使用的情况下，由于用电负载过重等原因，电压等参数指标远远低于理想的额定值，有时达到很严重的程度，以至于用电器具无法工作，因此需要使用稳压器，使电压处于一定的稳压范围内。也有的情况是电压过高，同样也需要使用稳压器。

为了使阅读者能更好的理解本发明，以下的说明中，首先对现有技术的稳压进行一些介绍，然后再对本发明技术的稳压器进行介绍。

下面，结合图1、图2、图3、图4和图5，先对现有技术中的单相交流补偿式稳压器作介绍和说明。

在现有技术中，为了节约铜材、减少体积和重量，调压器一般采用自耦变压器的形式，即在调压器中，其输入线圈跨接在相线和中心线之间；还有，调压器的输出电能从输入线圈上取出，或者说，输入和输出具有共用的线圈。常见的取出方法、即常见的调压器输出方式有如下两种：

第一种：调压器的输出两端均通过碳刷与输入线圈滑动接触连接、并通过软导线与补偿变压器的励磁线圈的两端连接，见图1和图2。

第二种：调压器输出两端，其一端与输入线圈的中点固定连接、并通过导线与补偿变压器的励磁线圈一端连接；调压器输出的另一端通过碳刷与输入线圈滑动接触连接、并通过软导线与补偿变压器的励磁线圈的另一端连接，见图3和图4；前述中点并非具有严格的意义，实际的中点可以是居于中央的位置，也可以是偏离中央的位置。

还有，调压器的输入两端，可以跨接在补偿线圈输出端和中性线之间，如图1和图3所示；也可以跨接在补偿线圈的输入端和中性线上，即跨接在稳压器的输入端，见图2和图4。但是，以调压器的输入两端跨接在补偿线圈输出端和中性线之间为好，这样施加在调压器上的电压比较稳定，如此不仅对设计带来方便，而且设计中的回旋余地也较大。

图5是图1稳压器控制部分的电原理图。

图5中的标号为：C1.电容；C2.电容；C3.电容；C4.电容；C5.电容；C9.电容；C10.电容；C11.电容；D6.二极管；D7.二极管；DZ3.硅稳压管；IC1.由运算放大器构成的电压比较器；IC2.由运算放大器构成的电压比较器；ICD1.整流电路；ICD3.整流电路；ICD4.整流电路；ICD5.整流电路；J10.继电器；J10-1.继电器触点；J10-2.继电器触点；J10-3.继电器触点；J11.继电器；J11-1.继电器触点；J11-2.继电器触点；J11-3.继电器触点；J13.继电器；J13-1.继电器触点；J13-2.继电器触点；J13-3.继电器触点；JYZS.降压指示灯；M.伺服电机；RP1.电位器；R3.电阻；R4.电阻；R5.电阻；R6.电阻；R7.电阻；R8.电阻；R9.电阻；R10.电阻；R11.电阻；R12.电阻；R13.电阻；R14.电阻；SB1.扳键开关；SB3.上限开关；SB4.下限开关；SB9.升压按钮开关；SB10.降压按钮开关；SYZS.升压指示灯；TR5.电源变压器；TR6.信号采样变压器；T1.三极管；T2.三极管；U1.第一电压；U2.第二电压；U3.第三电压；1a.扳键开关第一层第一位；2a.扳键开关第一层第二位；3a.扳键开关第一层第三位；1b.扳键开关第二层第一位；2b.扳键开关第二层第二位；3b.扳键开关第二层第三位；1c.扳键开关第三层第一位；2c.扳键开关第三层第二位；3c.扳键开关第三层第三位；7812.三端式稳压块。

结合图1说明，现有技术中的单相交流补偿式稳压器，在稳压器的内部，A-a线路构成相线线路，其首端与稳压器输入端的相线接线桩连接，其末端与稳压器输出端的相线接线桩连接。

从图1中可以看出，在该现有技术稳压器中，有补偿变压器和调压器。补偿变压器有补偿线圈和励磁线圈，其中，补偿线圈串联连接在相线中。调压器输入端跨接在相线和中性线之间；同时，调压器的输出端还与补偿变压器的励磁线圈进行电路相连，也就是讲：碳刷等导电接触零件滑动在调压器的铜线或铜排上，碳刷处于不同的位置，则可获得不同的输出电压，碳刷接触获取到的电能、再通过软导线等输送到补偿变压器的励磁线圈。根据输入电压的高低情况，调压器自动向补偿变压器的励磁线圈施加大小不同、以及方向不同的电压，由此在补偿变压器的补偿线圈上感应产生出大小不同、以及方向不同的补偿电压，最后使不稳定的输入电压、叠加了补偿电压后，输出较为稳定的交流电压。输入电压偏低时，叠加正方向的补偿电压，使输出电压提高至目标的稳压范围内；输入电压偏高时，叠加反方向的补偿电压，其效果是降低电压，目的是使输出电压降至目标的稳压范围内。还有，调压器的自动调节工作由电路和减速机构等完成；其中，电路中含有如下几个部分：基准部分、采样部分、比较放大部分、驱动电路、驱动电机、整流电路和稳压电路(图1中未画出)；此外，在设计和制造该稳压器时，自动部分和手动部分属于可供选择的方案，即稳压器可以设计成有手动和自动的功能，也是可以设计成只有自动功能、无手动功能。一般而言，小功率的稳压器无手动功能，而大功率的稳压器则可添加手动功能，以便稳压器的调试和检测。

在图1中，执行机构由减速机构及伺服电机M组成，调压器的碳刷触头由电机M通过减速机构带动上下移动，以改变调压器输出电压的方向和大小。采样电压与基准电压相比较，产生误差信号，经放大后得到驱动信号；在需要升高或降低电压时，自动化控制电路发出命令使电机转动：a.当输入电压升高或负载电流减小、使稳压器输出电压偏高时，放大部分输出的信号使驱动电路控制电机反转，调压器的碳刷触头反向移动，稳压器的输出电压降低，直至达到目标的稳压范围内；b.当输入电压降低或负载电流增大、使稳压器输出电压偏低时，放大部分输出的信号使驱动电路控制电机正转，调压器的碳刷触头正向移动，稳压器的输出电压升高，直至达到目标的稳压范围内。当稳压器输出电压在规定的稳压范围内时，放大部分无驱动信号输出，驱动电路无信号输出，电机停止转动。这种现有技术的稳压器除能自动调压外，还可以实施手动升压、降压控制。

需要指出的是：图1所示的稳压器，以及图2、图3和图4所示的稳压器，仅仅是现有技术单相交流补偿式稳压器的某一些品种。

图5是现有技术单相交流补偿式稳压器控制部分的电原理图；图5的控制电路可以应用到图1的稳压器中。

在图5中，左侧的TR5变压器是电源变压器，它向电路提供电源，其输入两端可以接在图1中稳压器输出的a端和N端(此两端电压约为220V)。在图5中，右侧的TR6变压器是信号采样变压器，它采集稳压器输出端的电压信号，TR6变压器输入端接在图1中稳压器输出的a端和N端(此两端电压约为220V)。图5的电原理图，计有上面、中间、下面三个部分。

在图5的电原理图中，其上面部分的功能作用是，获取和处理电压信号；在上面部分，其左部是直流稳压电路。TR5电源变压器上部的次级线圈输出降低了的交流电压，经整流、滤波、稳压、再滤波后，成为较为稳定的直流电，然后进一步经硅稳压管DZ3稳压，输向以下两处：

第一处是直接向由运算放大器构成的电压比较器IC1提供基准电压，连接点在反相输入端。

第二处是向由运算放大器构成的电压比较器IC2提供基准电压，经电阻R3和电阻R4分压后得到，其连接点在正相输入端。需要说明的是：运算放大器IC2的输出端为高、还是为低，会通过电阻R5的反馈对输入端的电压数值产生影响。

图5电原理图上面部分，其右部进行电压信号的采集和处理。电位器RP1等组成采样部分；采样部分的信号电压，是220V电压经TR6变压器降压、再经整流和滤波产生，这样，稳压器输出的交流电压大小转变成直流电压的高低，电位器RP1再将该直流电压降低到合适的大小，然后送往IC1的正相输入端和IC2的反相输入端。

三极管T1、T2等元器件组成驱动电路。扳键开关SB1等组成手动和自动转换部分，电机M和减速机构组成执行机构。

扳键开关SB1为一个类似波动开关的元件，它有三层，每一层均有切换连接片和三个可供选择的连接档位，并且三层同步联动；即转动开关上的把柄时，可以选择开关处于：置1位(切换连接片位于1a、1b、1c处)，或置2位(切换连接片位于2a、2b、2c处)，或置3位(切换连接片位于3a、3b、3c处)。图2中虚框包围的即是扳键开关SB1。

自动调压稳压工作原理。

扳键开关SB1位于“自动”位置(置1位)。通电后，继电器J13吸合，其触点J13-1和J13-3均闭合接通。

若电源的输出电压在额定范围以内时，电压比较器IC1、IC2的输出端均为“0”，即电压比较器输出均为很低电压，驱动电路不工作(三极管T1和T2截止)，继电器J10、J11也不动作，电机M也不转动(继电器触点J10-1和继电器触点J11-1均断开)，调压器的碳刷也不滑动。

当电网电压因某种原因升高，使电源的输出大于额定值范围时，电压比较器IC1输出为“1”，IC2输出为“0”，给三极管T2的基极提供电流、使T2导通，继电器J11动作，继电器J10不动作，电流流过J11-1触点和J10-2触点，电机M反转，使输出电压降低，一直达到额定输出电压范围为止。

当电网电压因某种原因降低，使电源的输出小于额定值范围时，电压比较器IC1输出为“0”，IC2输出为“1”，给三极管T1的基极提供电流、使T1导通，继电器J10动作，继电器J11不动作，电流流过J10-1触点和J11-2触点，电机M正转，使输出电压升高，一直达到额定输出电压范围为止。

以上介绍了现有技术自动调压稳压工作原理。下面介绍的手动(电控)升降压工作原理，可以有利于全面理解图2的全部内容，也有助于本发明的实施，对产品检验、调试和修理也有帮助，所以一并予以介绍。

手动(电控)升降压工作原理。

扳键开关SB1放在“手动”位置(置2位)。通电后，J13动作，其触点J13-1和J13-3闭合。按升压按钮开关SB9，直流电流通过电阻R14给三极管T1提供基极电流，使其导通，继电器J10动作，触点J10-1闭合、J10-2打开，电机正转，带动调压器的碳刷向上移动，使输出电压升高，升高到所需的电压值时，松开按钮SB9。当需要降压时，按降压按钮开关SB10，同样道理，直流电流通过电阻R14给三极管T2提供基极电流，使其导通，继电器J11动作，触点J11-1闭合、J11-2打开，电机反转，带动调压器的碳刷向下移动，使输出电压降低，降低到所需的电压值时，松开按钮SB10。SB3和SB4为上限开关和下限开关，其作用是防止机械传动部分发生碰撞，避免损坏电机，当交流电源的输出超过最高电压或最低电压时，电机的传动机构切断限位开关，使电机不再继续按原来的方向转动，从而起到保护作用。

上面，对现有技术进行了较为详尽的介绍。以下，着重对本发明的技术方案作总体的介绍。

在本发明中，还包括叠加补偿变压器DB；自动化控制电路包括连接元器件LY，连接元器件LY含有受控端和接线端。

所述的叠加补偿变压器DB包括：铁心，叠加补偿线圈DB-1，叠加励磁线圈DB-2；所述的叠加励磁线圈DB-2，其具有抽头，抽头数为一个以上；

稳压器的相线输入端A，补偿线圈BB-1，叠加补偿线圈DB-1，稳压器的相线输出端a，该四者依序串联连接；在稳压器内部，中性线N的一端与稳压器的输入端连接，中性线N的另一端与稳压器的中性线输出端连接；

所述的连接元器件LY，其受控端与控制电路连接；所述的叠加励磁线圈DB-2通过连接元器件LY实现变化的连接。

对于以上的描述，说明和解释如下。

说明和解释一。

叠加励磁线圈DB-2具有抽头，该抽头在具体生产中，一般有两种工艺，下面，以一个抽头的情况加以说明。第一种工艺是，一部分的线圈先绕制好，然后焊接抽头引出线，随后将另一部分的线圈继续绕制、直至完成。第二种工艺是，将整个线圈作为两个绕组处理，一部分的线圈作为第一个绕组单独制作，另一部分的线圈作为第二个绕组单独制作，然后用导线将第一个绕组的末端和第二个绕组的首端连接起来，并在连接处再用导线连接并引出作为抽头线。

说明和解释二。

所述的连接元器件LY，其受控端与控制电路连接；所述的叠加励磁线圈DB-2通过连接元器件LY实现变化的连接；以此获取所需的励磁电流、最终在叠加补偿线圈感应出所需的叠加补偿电压，所谓的叠加补偿电压由连接元器件具体实现的连接情况决定，或者是正向电压、或者是反向电压、或者是零电压。

在本发明中，连接元器件可以是继电器、接触器、双向可控硅、电子开关、以及其他的连接元器件，等等，它们的共同特征是具有切断电路、连接电路、转换电路的功能。当本发明稳压器的补偿线圈输出电压V-1(参见图6)，出现小幅度的电压偏差时，即达不到可以直接输出稳定电压时，可以通过连接元器件的合适连接方式，使叠加补偿线圈上产生一个正向的叠加补偿电压或反向的叠加补偿电压，从而使发明稳压器的输出电压、稳定在目标范围内。另外，当补偿线圈输出端的电压符合精密稳定电压值的时候，可以直接将补偿线圈输出端的电压送至稳压器的输出端，此时，可以将叠加励磁线圈短接、形成环路，如此，则叠加补偿线圈两端的电压为零，从而达到了补偿线圈输出端的电压直接送至稳压器的输出端之目的。

说明和解释三。

在设计和生产本发明稳压器的时候，总体的思路是：大范围的电压调整主要依靠调压器和补偿变压器来进行，小范围的精密电压调整主要依靠叠加补偿变压器进行，为了说明问题，下面举例进行阐述。

某现有技术中的单相交流补偿式稳压器，其输入电压范围为220V±20％，即输入电压范围176V至264V；其输出电压范围(也称稳压范围、或称稳压精度范围)为220V±2％，即输出电压范围为215.6至224.4V。为了提高稳压精度，经采取了多种现有技术措施后，输出电压范围为220V±1.5％，即输出电压范围216.7至223.3V；此后，无论采取何种措施均无法再进一步提高稳压精度，主要原因是：相邻的各铜线之间存在阶梯式的电位差。为此，采用了本发明技术方案，增加了叠加补偿变压器DB，以及在自动化控制电路增设连接元器件LY。上述技术创新工作均采取保密措施、在单位内部进行。

下面的说明，结合图6进行；在图6所示的发明稳压器中，标号V-1前的电路结构(包括控制电路)直接使用现有技术中的单相交流补偿式稳压器；现有技术稳压器的补偿线圈输出电压V-1，稳压精度范围为220V±1.5％，即V-1的电压范围为216.7至223.3V；然后该V-1电压再经叠加补偿变压器DB的进一步精密稳压，发明稳压器的输出电压VaN可达到220V±0.5％，或更高的精度。

上述图6所示的发明稳压器，其叠加励磁线圈DB-2为一个抽头；如果叠加励磁线圈DB-2为两个抽头、如图12所示的，则发明稳压器的输出电压VaN可达到更为精密的稳定电压值；相关原理在后面的实施例中有更加详细的说明。

实施例一

本实施例结合图6至图11、及图25进行说明。

图6是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之一，图中继电器的涂黑圆点是转换接线桩，图6中的各继电器处于释放状态；图7是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之二，图中的JD-1继电器吸合，JD-2和JD-3继电器释放；图8是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之三，图中的JD-1继电器和JD-2继电器吸合，JD-3继电器释放；图9是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之四，图中的JD-1、JD-2和JD-3继电器均吸合；图10是叠加励磁线圈具有一个抽头的发明电路图之五，图中的JD-1继电器释放，JD-2继电器吸合和JD-3继电器均吸合；图11是图6右侧部分的放大图，图11中添加了标号JX1、JX2和JX3，它们分别是：叠加励磁线圈的第一接线端、第二接线端和第三接线端。

图25是图6的又一种表达图，与图6相比，图25对补偿变压器、叠加补偿变压器等增加了更多的标号。

图6至图11中的标号、图25中的标号，说明如下：A.稳压器的相线输入端；a.稳压器的相线输出端；BB.补偿变压器；BB-1.补偿线圈；BB-2.励磁线圈；DB.叠加补偿变压器；DB-1.叠加补偿线圈；DB-2.叠加励磁线圈；JX1.第一接线端；JX2.第二接线端；JX3.第三接线端LY.连接元器件；N.中性线；TY.调压器；VAN.输入电压；VaN.输出电压；V-1.补偿线圈输出电压。

图6至图10中，各继电器的变化可以理解为：随着补偿线圈输出电压V-1的不断提高，继电器的状态从图6→图7→图8→图9→图10。

假设：在图6中，补偿线圈输出电压V-1的稳压精度范围为220V±1.5％，即V-1的电压最小值为216.7V，最大值为223.3V。在前述假设的条件下，当输入电压逐渐地由低向高变化时，出现以下的情况。

情况1.在调压器未调整前，当补偿线圈输出电压V-1低于216.7V时，自动化电路命令调压器动作，碳刷移动，使补偿线圈输出电压V-1迅速达到或稍高于216.7V。

情况2.补偿线圈输出电压V-1达到或稍高于216.7V，由于216.7V符合220V±1.5％的要求，所以调压器的碳刷不再动作、保持原状；此时，图6中的各继电器处于释放状态，相关的电路连接为：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，叠加励磁线圈DB-2的第二接线端JX2，中性线N，四者顺序串联连接。发明稳压器的输出电压VaN为220.3V。

情况3.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈输出电压V-1也提高到临近217.4V(尽管调压器的碳刷保持不动作)，此时，发明稳压器的输出电压VaN临近为221V。

情况4.当补偿线圈输出电压V-1达到217.4V时，发明稳压器的输出电压VaN为221V，此时，第一继电器JD-1吸合。吸合后的电路如图7所示，相关的电路连接改变为：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，叠加励磁线圈DB-2的第三接线端JX3，中性线N，四者顺序串联连接。吸合后的发明稳压器输出电压VaN为219.2V。

情况5.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈输出电压V-1也提高到临近219.2V(调压器的碳刷依然保持不动作)，此时，发明稳压器的输出电压VaN临近为221V。

情况6.当补偿线圈输出电压V-1达到219.2V时，发明稳压器的输出电压VaN为221V，此时，第一继电器JD-1、第二继电器JD-2吸合。吸合后的电路如图8所示，相关的电路连接改变为：叠加励磁线圈DB-2短接形成闭环。第一继电器JD-1、第二继电器JD-2吸合后，发明稳压器的输出电压VaN为219.2V。

情况7.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈输出电压V-1也提高到临近221V(调压器的碳刷依然保持不动作)，此时，发明稳压器的输出电压VaN临近为221V。

情况8.当补偿线圈输出电压V-1达到221V时，发明稳压器的输出电压VaN为221V，此时，第一继电器JD-1、第二继电器JD-2、第三继电器JD-3吸合。吸合后的电路如图9所示，相关的电路连接改变为：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第三接线端JX3，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，中性线N，四者顺序串联连接。第一继电器JD-1、第二继电器JD-2、第三继电器JD-3吸合后，发明稳压器的输出电压VaN为219.2V。

情况9.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈输出电压V-1也提高到临近222.8V(调压器的碳刷还是保持不动作)，此时，发明稳压器的输出电压VaN临近为221V。

情况10.当补偿线圈输出电压V-1达到222.8V时，发明稳压器的输出电压VaN为221V，此时，第一JD-1释放，第二继电器JD-2和第三继电器JD-3继续吸合。情况改变后的电路如图10所示，相关的电路连接改变为：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第二接线端JX2，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，中性线N，四者顺序串联连接。发明稳压器的输出电压VaN为219.2V。

情况11.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈输出电压V-1也提高到临近224.6V(调压器的碳刷还是保持不动作)，此时，发明稳压器的输出电压VaN临近为221V。

情况12.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈输出电压V-1达到或超过224.6V时，调压器的碳刷反向移动，使补偿线圈输出电压V-1降下来，以保持在216.7V至223.3V的电压范围内。

对于以上的介绍，再说明、解释和归纳如下。

a.叠加励磁线圈DB-2中的第一接线端JX1、第二接线端JX2和第三接线端JX3，见图11所示。

b.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈输出电压V-1由216.7V提高到224.6V的变化范围内，调压器的碳刷保持原状不动作，而发明稳压器的输出电压VaN可以维持在219.2V～221V的精度范围内。

c.补偿线圈输出电压V-1的逐步提高，叠加补偿线圈DB-1上所感应的电压依序为：正向大电压，正向小电压，零电压，反向小电压，反向大电压；从而，发明稳压器输出电压VaN也依序等于为：补偿线圈输出电压V-1叠加正向大电压，补偿线圈输出电压V-1叠加正向小电压，补偿线圈输出电压V-1等于输出电压VaN(相当于直通)，补偿线圈输出电压V-1减去反向小电压，补偿线圈输出电压V-1减去反向大电压。

以上介绍的是输入电压VAN由低向高逐步提高的各个情况。下面介绍的是：输入电压VAN由高向低逐步降低的情况。

情况A.补偿线圈输出电压V-1超过224.6V时，调压器的碳刷动作，使补偿线圈输出电压V-1下降到224.6V或更低。

情况B.补偿线圈输出电压V-1约为224.6V时，第一继电器JD-1释放，第二继电器JD-2和第三继电器JD-3吸合，如图10所示；发明稳压器的输出电压约为221V。

情况C.随着输入电压VAN下降，当补偿线圈输出电压V-1下降到临近222.6V时，发明稳压器的输出电压VaN下降到临近219.0V。

情况D.当补偿线圈输出电压V-1下降为222.6V、发明稳压器的输出电压VaN下降为219.0V时，第一继电器JD-1、第二继电器JD-2、第三继电器JD-3吸合，如图9所示。三个继电器吸合后，发明稳压器的输出电压VaN为221V。

情况E.随着输入电压VAN下降，当补偿线圈输出电压V-1下降到临近220.8V时，发明稳压器的输出电压VaN下降到临近219.0V。

情况F.随着输入电压VAN下降，当补偿线圈输出电压V-1下降到220.8V时，发明稳压器的输出电压VaN下降到219.0V，此时，第一继电器JD-1、第二继电器吸合。吸合后的电路如图8所示，相关的电路连接改变为：叠加励磁线圈DB-2短接形成闭环。发明稳压器的输出电压VaN为220.8V。

情况G.随着输入电压VAN下降，当补偿线圈输出电压V-1下降到临近219.0V时，发明稳压器的输出电压VaN下降到临近219.0V。

情况H.随着输入电压VAN下降，当补偿线圈输出电压V-1下降到219.0V时，发明稳压器的输出电压VaN下降到219.0V，此时，第一继电器JD-1吸合，吸合后的电路如图7所示。吸合后的发明稳压器输出电压VaN为220.8V。

情况I.随着输入电压VAN下降，当补偿线圈输出电压V-1下降到临近217.2V时，发明稳压器的输出电压VaN下降到临近219.0V。

情况J.随着输入电压VAN下降，当补偿线圈输出电压V-1下降到217.2V时，发明稳压器的输出电压VaN下降到219.0V，此时，各继电器释放，如图6所示。发明稳压器输出电压VaN为220.8V。

情况K.随着输入电压VAN下降，当补偿线圈输出电压V-1下降到215.4V时，发明稳压器的输出电压VaN下降到219.0V。其实，还未等到补偿线圈输出电压V-1下降到215.4V时，就在补偿线圈输出电压V-1低于216.7V时，调压器就动作，通过碳刷移动，使补偿线圈输出电压V-1达到或稍高于216.7V。

对于上述情况，说明、解释和归纳如下。当补偿线圈输出电压V-1的稳压精度范围为220V±1.5％，即V-1的电压值在216.7V～223.3V内波动时，调压器的碳刷不再移动；如果输入电压VAN是下降的变化，发明稳压器的输出电压VaN在219.0V～220.8V的范围内波动；如果输入电压VAN是上升的变化，发明稳压器的输出电压VaN在219.2V～221V的范围内波动。下降和上升的两种变化过程中，输出电压VaN有0.2V的微小变化；设置该微小的变化，是为了防止在临界位置出现震荡性调节，即为了避免在需要调节改变的电压档位附近，继电器不停地吸合、释放。

总结以上各情况如下。补偿线圈的输出电压V-1相当于现有技术稳压器的输出电压，其稳压精度低。使用本发明技术后，即采用叠加补偿变压器及其三个继电器的技术方案后，稳压精度可以大幅度提高。

实施例二

结合图12至图19进行说明。本实施例中的叠加励磁线圈具有两个抽头，如图12所示；在发明稳压器中，初步的、大范围的稳压任务由调压器和补偿变压器完成；细化的、精密的稳压任务由叠加补偿变压器和四个继电器来完成；四个继电器分别为：第一继电器JD-1、第二继电器JD-2、第三继电器JD-3和第四继电器JD-4。

图19是图12右侧部分的放大图，图19中还添加了标号JX1、JX2、JX3和JX4，它们分别是：叠加励磁线圈的第一接线端、第二接线端、第三接线端和第四接线端；

经过调压器和补偿变压器的稳压作用，补偿线圈的输出电压V-1，其最高的稳压精度可以达到220V±1％，即补偿线圈的输出电压V-1范围为217.8～222.2V，如果要再提高稳压精度，则现有技术就无能为力。而本发明技术可以依靠叠加补偿变压器和四个继电器，大幅度地提高稳压精度，使发明稳压器的输出电压VaN达到高稳定度的要求。

不稳定的输入电压VAN，经过调压器和补偿变压器的稳压作用，补偿线圈的输出电压V-1范围为217.8V～222.2V；如果补偿线圈的输出电压V-1符合217.8V～222.2V，则碳刷不再移动进行调压；只有当补偿线圈的输出电压V-1低于217.8V、或者高于222.2V时，才发生碳刷移动、以调节补偿线圈的输出电压V-1。

当补偿线圈的输出电压V-1在217.8～222.2V的范围内时，根据具体的电压情况，四个继电器在控制电路的命令下、产生对应的吸合释放状况，下面举例说明。

假设：初始状态时，补偿线圈的输出电压V-1为217.8V；随后，输入电压VAN逐步提高，尽管调压器的碳刷保持原来的位置不变，补偿线圈的输出电压V-1也会逐步提高，一直到补偿线圈的输出电压V-1高于222.2V。在上述过程中，四个继电器动作情况，说明如下。

1.补偿线圈的输出电压V-1为217.8V时，四个继电器的情况如图12所示，图中继电器的涂黑圆点是转换接线桩，图12中的各继电器处于释放状态，相关的连接情况是：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，叠加励磁线圈DB-2的第二接线端JX2，中性线N，四者顺序串联连接。依靠前述的连接，发明稳压器的输出电压VaN相当于在补偿线圈输出电压V-1的基础上、再相加了一个大的正向叠加补偿电压，从而使发明稳压器的输出电压VaN达到高精度。

2.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈的输出电压V-1也在提高，四个继电器中，JD-1继电器为吸合，其它的继电器均为释放，如图13所示；相关的连接情况是：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，叠加励磁线圈DB-2的第三接线端JX3，中性线N，四者顺序串联连接。依靠前述的连接，发明稳压器的输出电压VaN相当于在补偿线圈输出电压V-1的基础上、再相加了一个中等大小的正向叠加补偿电压，从而使发明稳压器的输出电压VaN达到高精度。

3.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈的输出电压V-1也在提高，四个继电器中，JD-1、JD-2继电器为吸合，JD-3、JD-4继电器为释放，如图14所示；相关的连接情况是：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的1号接线端，叠加励磁线圈DB-2的第四接线端JX4，中性线N，四者顺序串联连接。依靠前述的连接，发明稳压器的输出电压VaN相当于在补偿线圈输出电压V-1的基础上、再相加了一个小的正向叠加补偿电压，从而使发明稳压器的输出电压VaN达到高精度。

4.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈的输出电压V-1也在提高，四个继电器中，JD-1、JD-2、JD-3继电器为吸合，JD-4继电器为于释放，如图15所示；相关的连接情况是：叠加励磁线圈DB-2，短接形成闭环。依靠前述的连接，发明稳压器的输出电压VaN与补偿线圈输出电压V-1相同，从而使发明稳压器的输出电压VaN达到高精度。

5.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈的输出电压V-1也在提高，四个继电器均吸合，如图16所示；相关的连接情况是：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，叠加励磁线圈DB-2的第二接线端JX2，中性线N，四者顺序串联连接。依靠前述的连接，发明稳压器的输出电压VaN相当于在补偿线圈输出电压V-1的基础上、再减去了一个小的反向叠加补偿电压，从而使发明稳压器的输出电压VaN达到高精度。

6.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈的输出电压V-1也在提高，四个继电器中，JD-1继电器为释放状态，JD-2、JD-3和JD-4继电器为吸合，如图17所示；相关的连接情况是：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第三接线端JX3，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，中性线N，四者顺序串联连接；依靠前述的连接，发明稳压器的输出电压VaN相当于在补偿线圈输出电压V-1的基础上、再减去了一个中等大小的反向叠加补偿电压，从而使发明稳压器的输出电压VaN达到高精度。

7.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈的输出电压V-1也在提高，四个继电器中，JD-1、JD-2继电器为释放，JD-3、JD-4继电器为吸合，如图18所示；相关的连接情况是：稳压器的相线输出端a，叠加励磁线圈DB-2的第二接线端JX2，叠加励磁线圈DB-2的第一接线端JX1，中性线N，四者顺序串联连接；依靠前述的连接，发明稳压器的输出电压VaN相当于在补偿线圈输出电压V-1的基础上、再减去了一个大的反向叠加补偿电压，从而使发明稳压器的输出电压VaN达到高精度。

8.随着输入电压VAN的提高，补偿线圈的输出电压V-1也在提高、并且补偿线圈的输出电压V-1高于222.2V，此时，控制电路命令电机M反转、碳刷反向移动，从而使补偿线圈的输出电压V-1低于222.2V。

从以上1至7的说明中可知，根据补偿线圈输出电压V-1的不同高低，四个继电器有对应的吸合、释放状态，并出现不同的连接线路之情形，最终使发明稳压器的输出电压VaN始终保持在高精度的范围内。

本实施例中，叠加励磁线圈具有两个抽头，配套使用四个继电器，从总体上来讲，要比实施例一中一个抽头、三个继电器的技术方案，具有更高精度的稳压指标。

实施例三

以上实施例二中的发明稳压器，其中的叠加励磁线圈具有两个抽头，大范围的稳压任务由调压器和补偿变压器完成，细化的、精密的稳压任务由叠加补偿变压器和四个继电器来完成；四个继电器的分别为：JD-1、JD-2、JD-3和JD-4。

本实施例中，介绍一种控制电路，该控制电路可以对第一继电器JD-1、第二继电器JD-2、第三继电器JD-3和第四继电器JD-4进行自动控制。

结合图26和图20进行说明。

图26是图12的改画图，与图12相比，图26中增加了aa连接点和nn连接点。图26中的标号说明：A是稳压器的相线输入端；a是稳压器的相线输出端；aa是连接点；BB是补偿变压器；DB是叠加补偿变压器；JD-1是第一继电器；JD-2是第二继电器；JD-3是第三继电器；JD-4是第四继电器；N是中性线；nn是连接点；TY是调压器；VAN是输入电压；VaN是输出电压；V-1是补偿线圈输出电压。

图20中的标号说明：C21是电容；C22是电容；C23是电容；C24是电容；C25是电容；C29是电容；DZ23是硅稳压管；D1a是二极管；D2a是二极管；D3a是二极管；D4a是二极管；IC-1是由运算放大器构成的电压比较器；IC-2是由运算放大器构成的电压比较器；IC-3是由运算放大器构成的电压比较器；IC-4是由运算放大器构成的电压比较器；IC-5是由运算放大器构成的电压比较器；IC-6是由运算放大器构成的电压比较器；ICD6是整流电路；ICD7是整流电路；ICD8是整流电路；JD-1是第一继电器；JD-2是第二继电器；JD-3是第三继电器；JD-4是第四继电器；R1a是电阻；R1b是电阻；R1c是电阻；R1d是电阻；R1e是电阻；R2a是电阻；R2b是电阻；R2c是电阻；R2d是电阻；R2e是电阻；R3a是电阻；R3b是电阻；R3c是电阻；R3d是电阻；R3e是电阻；R4a是电阻；R4b是电阻；R4c是电阻；R4d是电阻；R4e是电阻；R5a是电阻；R5b是电阻；R5c是电阻；R5d是电阻；R5e是电阻；R6a是电阻；R6b是电阻；R6c是电阻；R6d是电阻；R6e是电阻；R29是电阻；R30是电阻；R31是电阻；RQ1是强制电阻；RQ2是强制电阻；RW-1是第一电位器；RW-2是第二电位器；RW-3是第三电位器：RW-4是第四电位器；RW-5是第五电位器；RW-6是第六电位器；T1a是三极管；T2a是三极管；T3a是三极管；T4a是三极管；T5a是三极管；T6a是三极管；TR7是第二电源变压器；TR8是第二信号采样变压器；U1是第一电位器的电压；U2是第二电位器的电压；U3是第三电位器的电压；U4是第四电位器的电压；U5是第五电位器的电压；U6是第六电位器的电压；V-1是补偿线圈的输出电压；VZX是直流信号电压；VaN是发明稳压器的输出电压；7812A是三端式稳压块。

图21中，左侧的TR7是第二电源变压器，它向图21中的各电路提供所需的电能，其输入两端接在图26中稳压器输出的a端和N端(此两端电压视为220V)。图21中，右侧的TR8是第二信号采样变压器，它采集电压高低的信号，其输入的两个接线端，与图26中的aa连接点和nn连接点连接，此两端电压为补偿线圈输出电压V-1。

在图21中，三端式直流稳压器件7812A；7812A器件一方面向六个电压比较器IC-1、IC-2、IC-3、IC-4、IC-5、IC-6)提供稳定的直流电源，7812A器件另一方面通过电阻R29和硅稳压管DZ23，向六个电压比较器提供进行判断的基准电压；还有，向各个电压比较器提供的基准电压均经过两个电阻的分压降压。第二信号采样变压器TR8输出的交流电经整流、滤波后成直流电，再经六个电位器调节大小，分别送至六个电压比较器的同相输入端；其中，六个电位器的电压经调节后，具有如下性质：U1＞U2＞U3＞U4＞U5＞U6。

当第二信号采样变压器TR8输入端为低电压时，即补偿线圈的输出电压V-1为低电压时，六个电压比较器均输出低电平，因此六个三极管(T1a、T2a、T3a、T4a、T5a、T6a、)均处于截止状态，四个继电器(JD-1、JD-2、JD-3、JD-4)均为释放状态。

当第二信号采样变压器TR8输入端电压上升到A电压时，电压比较器IC-1翻转，三极管T1a导通，继电器JD-1吸合。

当第二信号采样变压器TR8输入端电压上升到B电压时，电压比较器IC-2翻转，三极管T2a导通，继电器JD-2吸合。

当第二信号采样变压器TR8输入端电压上升到C电压时，电压比较器IC-3翻转，三极管T3a导通，继电器JD-3吸合。

当第二信号采样变压器TR8输入端电压上升到D电压时，电压比较器IC-4翻转，三极管T4a导通，继电器JD-4吸合。

当第二信号采样变压器TR8输入端电压上升到E电压时，电压比较器IC-5翻转，三极管T5a导通，其集电极为低电平，该低电平通过强制电阻RQ2、使标号为T2a的三极管强制截止，进而迫使标号为JD-2的继电器进入释放状态。

当第二信号采样变压器TR8输入端电压上升到F电压时，电压比较器IC-6翻转，三极管T6a导通，其集电极为低电平，该低电平通过强制电阻RQ1、使标号为T1a的三极管强制截止，进而迫使标号为JD-1的继电器进入释放状态。

在以上的介绍中可知，当第二信号采样变压器TR8输入端电压从低到高的变化过程中，A电压、B电压、C电压、D电压、E电压、F电压依序到达；也就是讲，A电压＜B电压＜C电压＜D电压＜E电压＜F电压。

还有，在图26中，补偿线圈输出电压V-1的精度为220V±X％，或者讲现有技术稳压器的精度为220V±X％，则说明：当补偿线圈输出电压V-1低于220VX％时，调压器移动碳刷使补偿线圈输出电压V-1升高，或者当补偿线圈输出电压V-1高于220V+X％时，调压器移动碳刷使补偿线圈输出电压V-1降低。当补偿线圈输出电压V-1高于220V X％、并且低于220V+X％时，调压器不再移动碳刷，此时，为了使本发明技术稳压器的输出电压VaN获得高精度，使用图26所示的四个继电器和叠加补偿变压器。在电压设置上，可以设计成以下的第一种方案：220V X％＜A电压＜B电压＜C电压＜D电压＜E电压＜F电压＜220V+X％；也可以设计成以下的第二种方案：220V Y％＜A电压＜B电压＜C电压＜D电压＜E电压＜F电压＜220V+Y％，其中，Y＞X。

上述第一种方案，其特点是相当于现有技术的稳压器后面再加上叠加补偿变压器、四个继电器及其控制电路，由此大幅度提高了稳压精度。

上述第二种方案，其特点是，不仅发明稳压器的输出精度比现有技术稳压器的输出精度明显提高，而且调压器的碳刷移动频率减少、或者移动路程减少，从而降低了碳刷的磨损；如果采用第二种方案，则需要对控制调压器碳刷移动的电路作调整，使得补偿线圈输出电压V-1的稳压精度降低。

第二方案的进一步说明。假设：补偿线圈输出电压V-1的电压精度为220V+1.5％，现通过改变控制电路，使补偿线圈输出电压V-1的电压精度降低为220V+2.0％使用。

换言之，原来补偿线圈最精密的输出电压V-1范围是：216.7V～223.3V，当低于216.7V、或高于223.3V时，调压器动作、使输出电压V-1维持在216.7V～223.3V范围内。现通过改变控制电路，使补偿线圈输出电压V-1的精度降低为220V+2.0％使用，即补偿线圈输出电压V-1的范围扩大为215.6V～224.4V，只有当补偿线圈输出电压V-1低于215.6V或高于224.4V时，调压器才动作，使输出电压V-1维持在216.7V～223.3V范围内。显然，X＝1.5，Y＝2.0，Y＞X。

与现有技术的稳压器相比，在本发明中，由于叠加补偿变压器、四个继电器及其控制电路的作用，尽管补偿线圈输出电压V-1的精度作了降低精度使用，但发明稳压器的整机输出电压VaN精度还是大大提高了；并且，由于降低了补偿线圈输出电压V-1的精度，使碳刷的调压摩擦运动减少，使碳刷更可靠、寿命更长，从而降低了维护的工作量。

另外，在图20中，有六个比较器，它们的过电压翻转值和欠电压翻转值是不一样的。以标号为IC-1比较器为例进行说明；在该比较器中，标号为R1d的电阻是反馈电阻，其一端接比较器的同相输入端，其另一端接比较器的输出端。反相输入端的基准电压假设为1.2V。

当同相输入端的电压高于反相输入端的基准电压时，比较器翻转，翻转后的比较器输出为高电平；前述同相输入端的电压高于反相输入端的基准电压，该同相输入端满足翻转的电压值称之为过电压翻转值。

当比较器输出翻转为高电平后，如果发生同相输入端的低于反相输入端的基准电压时，则比较器再次翻转、输出端为低电平；前述同相输入端的电压低于反相输入端的基准电压，该同相输入端满足再次翻转的电压值称之为欠电压翻转值。

需要说明的是：在图20中，过电压翻转值所对应的补偿线圈输出电压V-1，欠电压翻转值所对应的补偿线圈输出电压V-1，该两种情况所对应的补偿线圈输出电压V-1具有不同的大小；由于标号为R1d的电阻具有反馈作用，它的存在使得过电压翻转值高一点，而欠电压翻转值低一点。设想，如果没有该标号为R1d的电阻，补偿线圈输出电压V-1又恰好对应着临界点，则此时将可能出现比较器不停地翻转。

有了该标号为R1d的电阻，就会使过电压翻转值高一点、欠电压翻转值低一点，从而避免了在需要调节改变的电压档位附近，继电器不停地吸合、释放。

实施例四

在本发明中，连接元器件可以是继电器、接触器、双向可控硅、电子开关、以及其他的连接元器件，等等，它们的共同特征是具有切断电路、连接电路、转换电路的功能。此前的实施例中，连接元器件由继电器充当；本实施例中，将连接元器件由继电器改为接触器。

在小功率的发明稳压器中，由于电流不大，所以连接元器件可以由继电器充当；但是，在大中功率的发明稳压器中，由于电流大，所以继电器无法胜任连接元器件，而接触器可以胜任。

本实施例中，将图12中的连接元器件，由继电器改换成接触器。改换前，主电路如图12所示，继电器的控制电路如图20所示。

改换的要点是：图20的控制电路不变，增加8个接触器；进一步讲，图12中的每一个继电器用一对接触器取代；一对接触器为两个，分别是接触器a和接触器b。

现在，以图12中的第一继电器JD-1为例，说明如何用一对接触器取代一个继电器的。

图27表达的是图12中第一继电器JD-1的有关电路图；图28表达的是图20中第一继电器JD-1的有关电路图；图29是用一对接触器取代图27一个继电器的电路图。

图27中的标号说明：JL1a-f是接触器a的常闭辅助触头；JL1a-x是接触器a的电磁线圈；JL1a-z是接触器a的常开主触头；JL1b-f是接触器b的常闭辅助触头；JL1b-x是接触器b的电磁线圈；JL1b-z是接触器b的常开主触头。

在本实施例中，图20所示的控制电路不作改变，全部使用。图27的电路改变成图29的电路。

在图28中，第一继电器JD-1是释放、还是吸合，其条件与原来一样。

在图29中，如果第一继电器JD-1是释放的，则接触器a的电磁线圈JL1a-x得电吸合，接触器a的常开主触头JL1a-z闭合接通；还有电磁线圈的额定电压为220V，为了避免接触器a和接触器b可能出现的瞬间同时接通之情况，在接触器a的电磁线圈JL1a-x前串接接触器b的常闭辅助触头JL1b-f，以保证只有当接触器b释放时、接触器a才能吸合。所以，第一继电器JD-1释放时，通过接触器a的常开主触头JL1a-z的闭合连接，叠加励磁线圈的第二接线端JX2对外连接情况与图27相同。

在图29中，如果第一继电器JD-1是吸合的，则接触器a的电磁线圈JL1a-x失电释放，接触器a的常开主触头JL1a-z断开，同时，接触器b的电磁线圈JL1b-x得电吸合，接触器b的常开主触头JL1b-z闭合接通。所以，第一继电器JD-1吸合时，通过接触器b的常开主触头JL1b-z的闭合连接，叠加励磁线圈的第三接线端JX3对外连接情况与原来相同。

实施例五

关于叠加励磁线圈DB-2短接形成闭环的问题，前面各有关部分已经陆续进行了介绍；本实施例补充一些内容，再集中进行说明。

图30中，叠加补偿变压器中的叠加励磁线圈，该线圈有两个抽头。

图30是叠加励磁线圈短接形成闭环的示意图之一，图中为最典型的首尾短接类型，其效果是在叠加补偿线圈上感应的电压值为0V；图30至图35，都是叠加励磁线圈短接形成闭环的示意图，它们的效果都是在叠加补偿线圈上感应的电压值为0V。

实施例六

本实施例中，设计一个图6使用的叠加补偿变压器。

发明稳压器的输出功率为10KVA。

补偿线圈输出电压V-1为220V±1.5％，即补偿线圈输出电压的范围是216.7V～223.3V；发明稳压器的输出电压VaN为220V±0.5％，即发明稳压器的输出电压VaN范围是218.9V～221.1V。可见，需要补偿的最大电压为2.2V，图6中，叠加励磁线圈有一个抽头，所以可以分两级补偿，数值大的为2.2V，数值小的为1.1V。

考虑到如下情况：1.为了避免在需要调节改变的电压档位附近，继电器不停地吸合、释放，需要设置门槛电压，使过电压翻转值高一点、欠电压翻转值低一点；2.电压表存在误差；3.生产中不可避免的出现误差；4.电路中必然存在的温升漂移的误差；5.其它的各种因数造成的误差。基于上述考虑，将上述补偿的最大电压调整为3.6V，也就是讲，在两级补偿中，数值大的为3.6V，数值小的为1.8V。

调整后的叠加补偿变压器如图36所示。图36中的标号说明：DB-1.叠加补偿线圈；DB-2.叠加励磁线圈；DB-2a.叠加励磁线圈的前半部分；DB-2b.叠加励磁线圈的后半部分；JX1.第一接线端；JX2.第二接线端；JX3.第三接线端。

当第一接线端JX1和第三接线端JX3短接后，如图37所示，则在叠加补偿线圈DB-1上感应的电压为0V。

当第一接线端JX1和第三接线端JX3，它们与220V连接时，叠加补偿线圈DB-1上感应的电压为1.8V，此为数值小的叠加补偿电压，如图38所示。

当第一接线端JX1和第二接线端JX2，它们与220V连接时，叠加补偿线圈DB-1上感应的电压为3.6V，此为数值大的叠加补偿电压，如图39所示。

按图39连接时，叠加补偿变压器的输出功率最大；按图38连接时，叠加补偿变压器的输出功率次之；按图37连接时，叠加补偿变压器的输出功率为零。因此，计算叠加补偿变压器的输出功率应以图39连接为准。

在图39中，叠加补偿线圈DB-1的电流等于发明稳压器的输出电流。现已知发明稳压器的输出功率为10KVA，则发明稳压器的输出电流、即叠加补偿线圈DB-1的电流：I＝10KVA÷220V＝45.5A。叠加补偿变压器的输出功率＝3.6V×45.5A＝164VA。

叠加励磁线圈的前半部分DB-2a，其施加的励磁电压为220V，其励磁电流＝45.5A×3.6V÷220V×110％＝0.82A。式中的110％是考虑了空载励磁电流等的因数。

叠加励磁线圈的后半部分DB-2b，该后半部分的电压是220V的一半、为110V(220V电压的另一半由叠加励磁线圈的前半部分DB-2a承受)。叠加励磁线圈的后半部分DB-2b电流计算：I＝45.5A×1.8V÷220V×110％＝0.41A；该0.41A电流，既是流经叠加励磁线圈的后半部分DB-2b的电流、又流经叠加励磁线圈的前半部分DB-2a的电流。

经过以上的分析及计算，叠加补偿变压器的主要技术参数绘制在图40中。有了图40的参数，并且知道叠加补偿变压器的输出功率为164VA。至此，就可以以图40为根据来进一步设计、制造叠加补偿变压器了；进一步的设计、制造以图40为依据，并采用常规电源变压器的方式方法进行细化的设计和制造。

需要说明的是：本实施例以上的分析、计算中，大量采用了工程设计中常用的近似、简化的方法和手段，由于这些近似、简化的方法和手段，是本技术领域的普通技术人员所熟知的，所以不再一一指出了。

Claims (7)

1.一种单相精密交流稳压器，其输入端与交流电源连接，其输出端与负载连接；所述的交流电源包括相线和中性线(N)；所述的稳压器包括：自动化控制电路，补偿变压器(BB)，使用电机(M)驱动和使用碳刷接触连接的调压器(TY)；所述的补偿变压器(BB)，包括补偿线圈(BB-1)和励磁线圈(BB-2)，补偿线圈(BB-1)位于相线线路中；调压器(TY)的输出端与补偿变压器(BB)的励磁线圈(BB-2)连接；

其特征是：包括叠加补偿变压器(DB)；

所述的自动化控制电路包括连接元器件(LY)，所述的连接元器件(LY)含有受控端和接线端；

所述的叠加补偿变压器(DB)包括：铁心，叠加补偿线圈(DB-1)，叠加励磁线圈(DB-2)；所述的叠加励磁线圈(DB-2)，其具有抽头，抽头数为一个以上；

稳压器的相线输入端(A)，补偿线圈(BB-1)，叠加补偿线圈(DB-1)，稳压器的相线输出端(a)，该四者依序串联连接；在稳压器内部，中性线(N)的一端与稳压器的输入端连接，中性线(N)的另一端与稳压器的中性线输出端连接；

所述的连接元器件(LY)，其受控端与控制电路连接；所述的叠加励磁线圈(DB-2)通过连接元器件(LY)实现变化的连接。

2.根据权利要求1所述的一种单相精密交流稳压器，其特征是：

所述的叠加励磁线圈(DB-2)具有一个抽头，换言之，叠加励磁线圈(DB-2)包括：第一接线端(JX1)，第二接线端(JX2)，第三接线端(JX3)；第二接线端(JX2)为抽头接线端；

所述的叠加励磁线圈(DB-2)通过连接元器件(LY)实现变化的连接是指，包括以下五种暂态变化性质的连接、并且在某一具体时刻只处于其中的一种连接状态：

a.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，叠加励磁线圈(DB-2)的第二接线端(JX2)，中性线(N)，四者顺序串联连接；

b.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，叠加励磁线圈(DB-2)的第三接线端(JX3)，中性线(N)，四者顺序串联连接；

c.叠加励磁线圈(DB-2)，短接形成闭环；

d.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第三接线端(JX3)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，中性线(N)，四者顺序串联连接；

e.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第二接线端(JX2)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，中性线(N)，四者顺序串联连接。

3.根据权利要求2所述的一种单相精密交流稳压器，其特征是：所述的a、b、d和e，其中的稳压器的相线输出端(a)全部改换成稳压器的相线输入端(A)，或者其中的稳压器的相线输出端(a)全部改换成补偿线圈(BB-1)和叠加补偿线圈(DB-1)的共同连接点。

4.根据权利要求1所述的一种单相精密交流稳压器，其特征是：

所述的叠加励磁线圈(DB-2)具有两个抽头，换言之，叠加励磁线圈(DB-2)包括：第一接线端(JX1)，第二接线端(JX2)，第三接线端(JX3)，第四接线端(JX4)；第二接线端(JX2)和第三接线端(JX3)均为抽头接线端；

所述的叠加励磁线圈(DB-2)通过连接元器件(LY)实现变化的连接是指，包括以下七种暂态变化性质的连接、并且在某一具体时刻只处于其中的一种连接状态：

a.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，叠加励磁线圈(DB-2)的第二接线端(JX2)，中性线(N)，四者顺序串联连接；

b.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，叠加励磁线圈(DB-2)的第三接线端(JX3)，中性线(N)，四者顺序串联连接；

c.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的1号接线端，叠加励磁线圈(DB-2)的第四接线端(JX4)，中性线(N)，四者顺序串联连接；

d.叠加励磁线圈(DB-2)，短接形成闭环；

e.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，叠加励磁线圈(DB-2)的第二接线端(JX2)，中性线(N)，四者顺序串联连接；

f.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第三接线端(JX3)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，中性线(N)，四者顺序串联连接；

g.稳压器的相线输出端(a)，叠加励磁线圈(DB-2)的第二接线端(JX2)，叠加励磁线圈(DB-2)的第一接线端(JX1)，中性线(N)，四者顺序串联连接。

5.根据权利要求4所述的一种单相精密交流稳压器，其特征是：所述的a、b、c、e、f和g，其中的稳压器的相线输出端(a)全部改换成稳压器的相线输入端(A)，或者其中的稳压器的相线输出端(a)全部改换成补偿线圈(BB-1)和叠加补偿线圈(DB-1)的共同连接点。

6.根据权利要求1或2或4所述的一种单相精密交流稳压器，其特征是：所述的连接元器件(LY)为继电器；所述的受控端为掌控继电器吸合释放的电磁线圈之接线端，电磁线圈的接线端与控制电路连接。

7.根据权利要求1或2或4所述的一种单相精密交流稳压器，其特征是：所述的连接元器件(LY)为接触器；所述的受控端为掌控接触器吸合释放的电磁线圈之接线端，电磁线圈的接线端与控制电路连接。

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