CN105470966A - 智能电压无级双向调节方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电压无级双向调节双向方法及装置，其特征在于，它是在主变压器回路中，由智能电路控制系统连接控制调压变压器，经补偿变压器进行补偿电压的传递，为低压电网提供无功补偿；调压变压器由电机控制其碳刷的移动来改变线圈匝数以实现无级电压调节；智能电路控制系统通过建立基准电路和电压采样电路，利用电压采样电路实时获取当前电压数据与基准电路的电压数据作对比，并以此来控制补偿变压器的电机转动的幅度和时间。本发明结构简单，有效解决传统无功补偿装置电压调节盲区，提高偏远山区用电质量，设备体积小成本低，安装方便。

Description

智能电压无级双向调节方法及装置

技术领域

本发明涉及智能电气设备技术领域，更具体的是涉及一种智能型电压无级调节方法及装置。

背景技术

随着国民经济的快速发展，居民用电需求量逐日攀升，也导致城乡用电负荷不断增加，电力负荷缺口日益严重。特别是山区居民，由于输电线程远，市电经过长途运输损耗，山区居民用电质量达不到要求，给生活带来了不便。传统的无功补偿技术也很难解决这个问题，它不但不能有效提高配电系统功率因数、降低系统线损，反而变成主要故障源，严重时还会发生火灾。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种能无级平稳地调节电压，大大提升电压调节精准度，安全稳定的智能电压无级双向调节方法。

本发明的另一目的是提供一种不仅结构简单，能无级平稳地调节电压，大大提升电压调节精准度，安全稳定的智能电压无级双向调节装置。

本发明是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种智能电压无级双向调节方法，其特征在于，它是在主变压器回路中，由智能电路控制系统连接控制调压变压器，经补偿变压器进行补偿电压的传递，为低压电网提供无功补偿；

调压变压器由电机控制其碳刷的移动来改变线圈匝数以实现无级电压调节；

智能电路控制系统通过建立基准电路和电压采样电路，利用电压采样电路实时获取当前电压数据与基准电路的电压数据作对比，并以此来控制补偿变压器的电机转动的幅度和时间实现智能调节功能。

作为上述方案的进一步说明，所述电压采样电路采用电压互感器和电流互感器，实时获取当前线路电压值；由智能电路控制系统的单片机控制实时将电压采样电路获取的电压数据与基准电路的电压数据作对比，并控制电机转动的幅度和时间实现智能调节功能。

进一步地，补偿变压器的补偿电压的大小和方向根据调压变压器的碳刷的移动改变,补偿电压和输入端提供的电压进行矢量叠加，使输出电压稳定在智能电路控制系统设定的设置点上；当输入电压U1大于UO，那么，输入电压与输出电压其等式关系为：UO＝U1-△U，也就是补偿电压△U的方向要与U1的方向相反；相反，当输入电压U1小于UO，那么，输入电压与输出电压其等式关系为：UO＝U1+△U,也就是补偿电压△U的方向要与U1的方向相同。

一种智能电压无级双向调节装置，其特征在于，它包括箱体和在主变压器回路中设置的调压变压器、补偿变压器和智能电路控制系统,调压变压器、补偿变压器分别与智能电路控制系统连接，

调压变压器采用接触式碳刷线圈结构，包括电机、滑臂、碳刷、铁芯和绕设于铁芯上的线圈，电机连接带动滑臂，碳刷固定在滑臂上并与线圈滑动接触；

补偿变压器通过稳压器串联在主变压器回路中实现电压补偿调节功能；

智能电路控制系统包括取样电路、基准电路、主控CPU，主控CPU连接取样电路、基准电路、无功补偿控制器，无功补偿控制器与主控CPU连接，主控CPU实时将采样电路获取的电压数据与基准电路的电压数据作对比，控制调压变压器和无功补偿控制器，对低压电网提供无功补偿。

进一步地，电压采样电路使用电压互感器和电流互感器，实时获取当前线路电压值。

进一步地，所述电机连接控制碳刷的移动来改变输出线圈匝数，来实现无级电压调节功能，碳刷移动过程中始终保持与线圈接触，碳刷移动中保持接触至少两匝线圈。

优选地，所述主控CPU采用单片机。

本发明采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：

1、本发明采用单片机控制技术，实时将采样电路获取的电压数据与基准电路的电压数据作对比，并以此来控制电机转动的幅度和时间实现智能调节功能，有效解决传统无功补偿装置电压调节盲区，提高偏远山区用电质量。

2、本发明增加电压调节范围和实现智能电压无级平滑调节。

3、设备体积小成本低，安装方便。

附图说明

图1为本发明的调压变压器的电路原理图；

图2为本发明的调压变压器的电路原理图；

图3为调压变压器的结构示意图；

图4为本发明的电路原理图。

附图标记说明：1、调压变压器1-1、电机1-2、滑臂1-3、碳刷1-4、线圈2、补偿变压器3、智能电路控制系统3-1、取样电路3-2、基准电路3-3、主控CPU3-4、无功补偿控制器。

具体实施方式

本发明是一种智能电压无级双向调节方法，它是在主变压器回路中，由智能电路控制系统连接控制调压变压器，经补偿变压器进行补偿电压的传递，为低压电网提供无功补偿；调压变压器由电机控制其碳刷的移动来改变线圈匝数以实现无级电压调节；智能电路控制系统通过建立基准电路和电压采样电路，利用电压采样电路实时获取当前电压数据与基准电路的电压数据作对比，并以此来控制补偿变压器的电机转动的幅度和时间实现智能调节功能。其中，电压采样电路采用电压互感器和电流互感器，实时获取当前线路电压值；由智能电路控制系统的单片机控制实时将电压采样电路获取的电压数据与基准电路的电压数据作对比，并控制电机转动的幅度和时间实现智能调节功能。

进一步地，补偿变压器的补偿电压的大小和方向根据调压变压器的碳刷的移动改变,补偿电压和输入端提供的电压进行矢量叠加，使输出电压稳定在智能电路控制系统设定的设置点上；当输入电压U1大于UO，那么，输入电压与输出电压其等式关系为：UO＝U1-△U，也就是补偿电压△U的方向要与U1的方向相反；相反，当输入电压U1小于UO，那么，输入电压与输出电压其等式关系为：UO＝U1+△U,也就是补偿电压△U的方向要与U1的方向相同。

以下是与智能电压无级双向调节方法对应的智能电压无级双向调节装置，如图4所示，它包括箱体及其内设置的连接主变压器的调压变压器1、补偿变压器2和智能电路控制系统3,调压变压器1、补偿变压器2分别与智能电路控制系统3连接，调压变压器1采用接触式碳刷线圈结构，如图3和图4所示，包括电机1-1、滑臂1-2、碳刷1-3和绕设于铁芯上的线圈1-4，电机连接带动滑臂，碳刷固定在滑臂上并与线圈滑动接触；补偿变压器2通过稳压器串联在主变压器回路中实现电压补偿调节功能；智能电路控制系统3包括取样电路3-1、基准电路3-2、主控CPU3-3、无功补偿控制器3-4，主控CPU3-1连接取样电路3-2、基准电路3-3、无功补偿控制器3-4，主控CPU实时将采样电路获取的电压数据与基准电路的电压数据作对比，控制调压变压器和无功补偿控制器，对低压电网提供无功补偿。本实施例中，主控CPU采用单片机。

进一步地，所述电机连接控制碳刷的移动来改变输出线圈匝数，来实现无级电压调节功能，碳刷移动过程中始终保持与线圈接触，碳刷移动中保持接触至少两匝线圈。

以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

如图1-图4所示，调压变压器主要担任提供补偿电压,这个补偿电压的大小和方向根据调压变压器的滑臂的移动都是可以改变的,这就可以在补偿变压器的低压侧得到大小和方向都可以改变的补偿电压,这个电压会和输入端提供的电压进行矢量叠加，使输出电压稳定在所需要的设置点上。举个实例来说明:输入电压U1＝240V,要求输出电压稳定UO＝220V。那么就有下面等式关系:UO＝U1-△U也就是△U的方向要与U1的方向相反,大小刚好为20V。输入电压U1＝200V,要求输出电压稳定在UO＝220V。那么就有下面等式关系:UO＝U1+△U也就是△U的方向要与U1的方向相同,大小刚好为20V。从上面公式可以看出,补偿电压△U是由调压变压器通过输给补偿变压器的高压侧再通过铁芯感应给补偿变压器的低压侧,再与输入电压进行矢量的叠加。补偿变压器主要负责补偿电压的传递,而调压变压器则负责提供方向和大小都可以改变的补偿电压。

从图1中可以看出,提升装置的C、D点是跨接在220V电压上的。而E点刚好是调压变压器1的中心点。我们假定滑臂停在C点，那么加在补偿变压器2的高压侧的电压为F点高于G点,电流由F点流向G点。

当滑臂停在D点时,如图2所示，加在补偿变压器高压侧的电压为G点高于F点,电流由G点流向F点。这样一来,加给补偿变压器的补偿电压就改变了方向。调压变压器改变补偿电压的大小是当滑臂离调压变压器的中心点E时,在补偿变压器的高压侧F点和G点得到的电压就越高,反之就越低。当稳压器的输入电压刚好为220V时,滑臂移到E点时,F点和G点间的补偿电压就为0。补偿变压器的低侧既不相加也不相减，输出电压就是输入电压大小。

调压变压器器在调压过程中,就是通过移动碳刷改变接触的线圈匝数来实现无级调压的目的，如图4。那么,调整中要求始终保持与线圈接触。否则就会出现断电的现象。为了让调压变压器实现连续输出电压，碳刷要保持一定厚度，且移动中保持接触至少两匝线圈。移动中碳刷需要在没有完全已开接触的线圈时已经接触了另外一匝线圈。

本技术方案与现有技术相比，其主要区别技术特征在于：

1、采用一个基准电路和电压采样电路，电压采样电路使用电压互感器和电流互感器，实时获取当前线路电压值。

2、采用单片机控制技术，实时将采样电路获取的电压数据与基准电路的电压数据作对比，并以此来控制电机转动的幅度和时间实现智能调节功能。

3、调压变压器使用碳刷与线圈接触，电机控制碳刷的移动来改变线圈匝数来实现无级电压调节功能。

4、采用单片机控制技术，控制无功补偿控制器，对低压电网提供无功补偿。

由此，其产生的技术效果表现为：

1、有效解决传统无功补偿装置电压调节盲区，提高偏远山区用电质量。

2、增加电压调节范围和实现智能电压无级平滑调节。

3、设备体积小成本低，安装方便。

4、解决偏远山区由于供电线路过长或线径偏小造成的线路末端电压低的问题和解决传统无功补偿技术的缺陷。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种智能电压无级双向调节方法，其特征在于，它是在主变压器回路中，由智能电路控制系统连接控制调压变压器，经补偿变压器进行补偿电压的传递，为低压电网提供无功补偿；

调压变压器由电机控制其碳刷的移动来改变线圈匝数以实现无级电压调节；

智能电路控制系统通过建立基准电路和电压采样电路，利用电压采样电路实时获取当前电压数据与基准电路的电压数据作对比，并以此来控制补偿变压器的电机转动的幅度和时间。

2.根据权利要求1所述的智能电压无级双向调节方法，其特征在于，所述电压采样电路采用电压互感器和电流互感器，实时获取当前线路电压值；由智能电路控制系统的单片机控制实时将电压采样电路获取的电压数据与基准电路的电压数据作对比，并控制电机转动的幅度和时间实现智能调节功能。

3.根据权利要求1所述的智能电压无级双向调节方法，其特征在于，补偿变压器的补偿电压的大小和方向根据调压变压器的碳刷的移动改变,补偿电压和输入端提供的电压进行矢量叠加，使输出电压稳定在智能电路控制系统设定的设置点上；当输入电压U1大于UO，输入电压与输出电压其等式关系为：UO＝U1-△U，补偿电压△U的方向要与U1的方向相反；当输入电压U1小于UO，输入电压与输出电压其等式关系为：UO＝U1+△U,补偿电压△U的方向要与U1的方向相同。

4.一种与权利要求1所述的智能电压无级双向调节方法相应的智能电压无级调节装置，其特征在于，它包括箱体和在主变压器回路中设置的调压变压器、补偿变压器和智能电路控制系统,调压变压器、补偿变压器分别与智能电路控制系统连接，

调压变压器采用接触式碳刷线圈结构，包括电机、滑臂、碳刷、铁芯和绕设于铁芯上的线圈，电机连接带动滑臂，碳刷固定在滑臂上并与线圈滑动接触；

补偿变压器通过稳压器串联在主变压器回路中实现电压补偿调节功能；

智能电路控制系统包括取样电路、基准电路、主控CPU，主控CPU连接取样电路、基准电路、无功补偿控制器，无功补偿控制器与主控CPU连接，主控CPU实时将采样电路获取的电压数据与基准电路的电压数据作对比，控制调压变压器和无功补偿控制器，对低压电网提供无功补偿。

5.根据权利要求4所述的智能电压无级双向调节装置，其特征在于，电压采样电路使用电压互感器和电流互感器，实时获取当前线路电压值。

6.根据权利要求4所述的智能电压无级双向调节装置，其特征在于，所述电机连接控制碳刷的移动来改变输出线圈匝数，来实现无级电压调节功能，碳刷移动过程中始终保持与线圈接触，碳刷移动中保持接触至少两匝线圈。

7.根据权利要求4所述的智能电压无级双向调节装置，其特征在于，所述主控CPU采用单片机。