CN113777989A - 一种补偿式无触点市电稳压装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种补偿式无触点市电稳压装置，包括自耦变压器、补偿变压器、控制器、第一可控硅补偿器、第二可控硅补偿器和第三可控硅补偿器，自耦变压器包括三个绕组连接端，补偿变压器包括多个第一初级绕组端、一个第二初级绕组端及两个次级绕组端；首个绕组连接端与火线电连接，末个绕组连接端与零线电连接，三个绕组连接端均通过第二可控硅补偿器与第三可控硅补偿器电连接，第二初级绕组端通过第一可控硅补偿器分别与火线和零线电连接，每个第一初级绕组端均与第三可控硅补偿器电连接；两个次级绕组端串联在火线上。本发明通过对各可控硅的通断控制来实现市电稳压，为无触点的补偿稳压方式，解决了现有基于继电器的市电稳压技术中的缺陷。

Description

一种补偿式无触点市电稳压装置

技术领域

本发明涉及市电治理技术领域，尤其涉及一种补偿式无触点市电稳压装置。

背景技术

市电即我们平常所使用的交流电(AC)，在实际市电供电系统中，经常因供电线路过长或供电线路负荷不稳定而出现市电波动的问题，而市电波动会加速电气设备老化，降低寿命，严重的可使电气设备烧坏；还会降低输变电设备容量，降低供电线路充电功率；部分设备(如医疗设备)对电压精度要求极高。因此，降低市电波动，实现稳压至关重要。

在现有市电波动的稳压技术中，主要是通过继电器来改变变压器的抽头或者碳刷来移动接触点，该方式虽然是通过改变变压器的输入输出匝数比以达到稳压的目的，但由于是有触点的稳压方式，且市电220V电压会直接施加到电路中，因此存在效率低、抗干扰能力差、响应速度慢、输出电压电流的谐波分量高等一系列问题；同时该方式所对应的稳压装置通常体积较大，使用和安装极其不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种补偿式无触点市电稳压装置，基于控制器对各可控硅补偿器的通断的控制，实现了无触点的补偿式市电稳压，效率高、抗干扰能力强、响应速度快，不会产生输出电压电路的谐波分量，体积可做到很小。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种补偿式无触点市电稳压装置，包括自耦变压器和补偿变压器，所述自耦变压器包括依次设置的三个绕组连接端，所述补偿变压器包括依次设置的多个第一初级绕组端和一个第二初级绕组端，所述补偿变压器还包括依次设置的两个次级绕组端；

所述补偿式无触点市电稳压装置还包括控制器、用于控制补偿电压方向的第一可控硅补偿器以及用于控制补偿电压大小的第二可控硅补偿器和第三可控硅补偿器；所述控制器分别与三相市电、所述第一可控硅补偿器、所述第二可控硅补偿器和所述第三可控硅补偿器电连接；

所述自耦变压器的首个绕组连接端与所述三相市电任一相的火线电连接，所述自耦变压器的末个绕组连接端与所述三相市电任一相的零线电连接，所述自耦变压器的三个绕组连接端还均通过所述第二可控硅补偿器与所述第三可控硅补偿器的一端电连接；

所述补偿变压器的第二初级绕组端通过所述第一可控硅补偿器分别与所述三相市电任一相的火线和零线电连接，所述补偿变压器的每个第一初级绕组端均与所述第三可控硅补偿器的另一端电连接；所述补偿变压器的两个次级绕组端串联在所述三相市电任一相的火线上。

在上述技术方案的基础上，本发明还有如下改进：

进一步：所述控制器包括电源转换电路和MCU；

所述MCU通过所述电源转换电路与所述三相市电电连接，所述MCU还分别与所述第一可控硅补偿器、所述第二可控硅补偿器和所述第三可控硅补偿器电连接。

进一步：所述第一可控硅补偿器包括第一可控硅控制电路和第二可控硅控制电路；

所述第一可控硅控制电路的输入端与所述三相市电任一相的火线电连接，所述第二可控硅控制电路的输入端与所述三相市电任一相的零线电连接，所述第一可控硅控制电路的输出端和所述第二可控硅控制电路的输出端均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接，所述第一可控硅控制电路的控制端和所述第二可控硅控制电路的控制端均与所述控制器电连接。

进一步：所述第二可控硅补偿器包括三个所述第三可控硅控制电路；

三个所述第三可控硅控制电路的输入端与所述自耦变压器的三个绕组连接端一一对应电连接，每个所述第三可控硅控制电路的输出端均与所述第三可控硅补偿器的一端电连接，每个所述第三可控硅控制电路的控制端均与所述控制器电连接。

进一步：所述第三可控硅补偿器包括多个第四可控硅控制电路；

所述第四可控硅控制电路的数量与所述补偿变压器的第一初级绕组端的数量相同，且所有所述第四可控硅控制电路的输出端与所有第一初级绕组端一一对应电连接，每个所述第四可控硅控制电路的输入端均分别与三个所述第三可控硅控制电路的输出端电连接，每个所述第四可控硅控制电路的控制端均与所述控制器电连接。

进一步：所述补偿变压器的第一初级绕组端的数量和所述第四可控硅控制电路的数量均为5。

进一步：所述第一可控硅控制电路、所述第二可控硅控制电路、每个第三可控硅控制电路和每个所述第四可控硅控制电路均包括可控硅、触发变压器U22、三极管Q3、第一二极管D14、第二二极管D15、第三二极管D16、第一电阻R97、第二电阻R98、第三电阻R93、第四电阻R94、第五电阻R90、压敏电阻VR10和电容C64；

所述第一三极管Q3的基极通过所述第一电阻R97与所述控制器电连接，所述第一三极管Q3的基极还通过所述第二电阻R98接地，所述第一三极管Q3的发射极接地，所述第一三极管Q3的集电极依次通过所述第一二极管D14和所述第三电阻R93与所述触发变压器U22的原边同名端电连接，所述第一三极管Q3的集电极还直接与所述触发变压器U22的原边非同名端电连接；所述触发变压器U22的副边同名端通过所述第二二极管D15与所述可控硅的控制极电连接，所述触发变压器U22的副边非同名端与所述可控硅的阳极电连接，所述第三二极管D16的负极和所述第四电阻R94的一端均连接在所述第一二极管D15与所述可控硅的控制极的公共端上，所述第三二极管D16的正极和所述第四电阻R94的另一端均连接在所述触发变压器U22的副边非同名端与所述可控硅的阳极的公共端上；所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端均与所述可控硅的阴极电连接，所述第五电阻R90的另一端通过所述电容C64与所述可控硅的阳极电连接，所述压敏电阻VR10的另一端也与所述可控硅的阳极电连接。

进一步：在所述第一可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述三相市电任一相的火线电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接；

在所述第二可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述三相市电任一相的零线电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接。

进一步：在每个所述第三可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述自耦变压器中对应的绕组连接端电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述第三可控硅控制器的一端电连接。

进一步：在每个所述第四可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与三个所述第三可控硅控制电路的输出端电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器中对应的第一初级绕组端电连接。

进一步：所述补偿式无触点市电稳压装置还包括第一互锁电路、第二互锁电路和第三互锁电路；

所述控制器通过所述第一互锁电路分别与所述第一可控硅控制电路的控制端和所述第二可控硅控制电路的控制端电连接，所述控制器还通过所述第二互锁电路分别与每个所述第三可控硅控制电路的控制端电连接，所述控制器还通过所述第三互锁电路分别与每个所述第四可控硅控制电路的控制端电连接。

进一步：所述第一互锁电路、所述第二互锁电路和所述第三互锁电路均包括一个74HC138型号的译码器。

本发明的有益效果是：第一可控硅补偿器、第二可控硅补偿器和第三可控硅控制器均是基于可控硅的补偿器，其中均包含有可控硅，通过控制器来控制第一可控硅补偿器中可控硅的通断，可以调节补偿变压器所补偿的输出电压的方向，即调节补偿电压的增加或减小；通过控制器控制第二可控硅补偿器和第三可控硅补偿器中可控硅的通断，可以改变补偿变压器的变压比，进而调节补偿变压器所补偿的输出电压的数值大小，最终实现补偿式市电稳压；

本发明中的补偿式无触点市电稳压装置，基于控制器对各可控硅的通断控制来实现市电稳压，市电220V电压不会直接施加到电路中，为无触点的补偿稳压方式，可以有效提高效率和输出电压稳压精度，动作时间为零，响应速度快，在电压零点投切时，电压无波动，能有效避免电压波动对负载的影响，抗干扰能力强；补偿的电压由输入电压波形同比例缩小，不会改变输入电压波形，仅改变输入电压的幅值，因此不会出现输出电压电路的谐波分量；通过各可控硅的通断还可以组合出多种不同的补偿电压数值组合，实现多档稳压调节；同时由于补偿式稳压装置，能有效减小输出功率，使得该稳压装置所需的变压器磁芯截面积大大减小，进而有效减小整个稳压装置的体积，提高使用和安装的便携性。

附图说明

图1为本发明实施例中一种补偿式无触点市电稳压装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中另一种补偿式无触点市电稳压装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中第三可控硅控制电路的结构示意图；

图4为本发明实施例中又一种补偿式无触点市电稳压装置的结构示意图；

图5为本发明实施例中74HC138型号的译码器的芯片结构图；

图6为本发明实施例中第三互锁电路的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

下面结合附图，对本发明进行说明。

实施例、如图1所示，一种补偿式无触点市电稳压装置，包括自耦变压器和补偿变压器，所述自耦变压器包括依次设置的三个绕组连接端，所述补偿变压器包括依次设置的多个第一初级绕组端和一个第二初级绕组端，所述补偿变压器还包括依次设置的两个次级绕组端；

所述补偿式无触点市电稳压装置还包括控制器、用于控制补偿电压方向的第一可控硅补偿器以及用于控制补偿电压大小的第二可控硅补偿器和第三可控硅补偿器；所述控制器分别与三相市电、所述第一可控硅补偿器、所述第二可控硅补偿器和所述第三可控硅补偿器电连接；

所述自耦变压器的首个绕组连接端与所述三相市电任一相的火线电连接，所述自耦变压器的末个绕组连接端与所述三相市电任一相的零线电连接，所述自耦变压器的三个绕组连接端还均通过所述第二可控硅补偿器与所述第三可控硅补偿器的一端电连接；

所述补偿变压器的第二初级绕组端通过所述第一可控硅补偿器分别与所述三相市电任一相的火线和零线电连接，所述补偿变压器的每个第一初级绕组端均与所述第三可控硅补偿器的另一端电连接；所述补偿变压器的两个次级绕组端串联在所述三相市电任一相的火线上。

本实施例补偿式无触点市电稳压装置的工作原理为：

第一可控硅补偿器、第二可控硅补偿器和第三可控硅控制器均是基于可控硅的补偿器，其中均包含有可控硅，通过控制器来控制第一可控硅补偿器中可控硅的通断，可以调节补偿变压器所补偿的输出电压的方向，即调节补偿电压的增加或减小；通过控制器控制第二可控硅补偿器和第三可控硅补偿器中可控硅的通断，可以改变补偿变压器的变压比，进而调节补偿变压器所补偿的输出电压的数值大小，最终实现补偿式市电稳压。

本实施例的补偿式无触点市电稳压装置，基于控制器对各可控硅的通断控制来实现市电稳压，市电220V电压不会直接施加到电路中，为无触点的补偿稳压方式，可以有效提高效率和输出电压稳压精度，动作时间为零，响应速度快，在电压零点投切时，电压无波动，能有效避免电压波动对负载的影响，抗干扰能力强；补偿的电压由输入电压波形同比例缩小，不会改变输入电压波形，仅改变输入电压的幅值，因此不会出现输出电压电路的谐波分量；通过各可控硅的通断还可以组合出多种不同的补偿电压数值组合，实现多档稳压调节；同时由于补偿式稳压装置，能有效减小输出功率，使得该稳压装置所需的变压器磁芯截面积大大减小，进而有效减小整个稳压装置的体积，提高使用和安装的便携性。

图1中的T1代表补偿变压器，T2代表自耦变压器，UI代表三相市电输入电压，U_O为三相市电补偿稳压之后的输出电压。

优选地，所述控制器包括电源转换电路和MCU；

所述MCU通过所述电源转换电路与所述三相市电电连接，所述MCU还分别与所述第一可控硅补偿器、所述第二可控硅补偿器和所述第三可控硅补偿器电连接。

MCU通过电源转换电路接入三相市电，可以实现对MCU运行所需的工作电压，进而使得MCU能控制各可控硅的通断，进而改变补偿变压器输入输出匝数比，实现补偿式的无触点稳压。

具体地，电源转换电路可以包括整流电路和降压电路，分别实现交直流转换和降压，可采用现有技术中的常规设计；MCU可以根据实际情况选用现有的常规型号，此处不再列举。

优选地，如图2所示，所述第一可控硅补偿器包括第一可控硅控制电路和第二可控硅控制电路；

所述第一可控硅控制电路的输入端与所述三相市电任一相的火线电连接，所述第二可控硅控制电路的输入端与所述三相市电任一相的零线电连接，所述第一可控硅控制电路的输出端和所述第二可控硅控制电路的输出端均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接，所述第一可控硅控制电路的控制端和所述第二可控硅控制电路的控制端均与所述控制器电连接。

由于第一可控硅控制电路的控制端和第二可控硅控制电路的控制端分别控制器电连接，可以分别接收控制器的指令，进而分别控制各自对应的可控硅的通断；而第一可控硅控制电路的输入端与任一相的火线连接，第二可控硅控制电路的输入端与任一相的零线连接，所接入的电压方向相反，因而可以实现当各自对应的可控硅接通时，补偿电压的电压方向刚好相反，有效实现补偿电压的方向调节；例如当第一可控硅控制电路中的可控硅接通时，补偿电压增加，而当第二可控硅控制电路中的可控硅导通时，补偿电压减小。

优选地，如图2所示，所述第二可控硅补偿器包括三个所述第三可控硅控制电路；

三个所述第三可控硅控制电路的输入端与所述自耦变压器的三个绕组连接端一一对应电连接，每个所述第三可控硅控制电路的输出端均与所述第三可控硅补偿器的一端电连接，每个所述第三可控硅控制电路的控制端均与所述MCU电连接。

通过上述结构的第二可控硅补偿器，便于基于自耦变压器，得到自耦变压器输出的有效匝数的调节，进而结合第三可控硅补偿器来调节补偿变压器的输入输出匝数比，得到多种不同组合的输入输出匝数比，进而有效实现补偿电压的数值大小的多档位调节，提高稳压精度。

优选地，如图2所示，所述第三可控硅补偿器包括多个第四可控硅控制电路；

所述第四可控硅控制电路的数量与所述补偿变压器的第一初级绕组端的数量相同，且所有所述第四可控硅控制电路的输出端与所有第一初级绕组端一一对应电连接，每个所述第四可控硅控制电路的输入端均分别与三个所述第三可控硅控制电路的输出端电连接，每个所述第四可控硅控制电路的控制端均与所述MCU电连接。

通过上述与补偿变压器的所有第一初级绕组端一一对应电连接的多个第四可控硅控制电路，可以结合自耦变压器的三个绕组连接端，实现补偿电压的数值大小的多档位调节，提高稳压精度。

具体地，如图2所示，所述补偿变压器的第一初级绕组端的数量和所述第四可控硅控制电路的数量均为5。

优选地，如图3所示，所述第一可控硅控制电路、所述第二可控硅控制电路、每个第三可控硅控制电路和每个所述第四可控硅控制电路均包括可控硅、触发变压器U22、三极管Q3、第一二极管D14、第二二极管D15、第三二极管D16、第一电阻R97、第二电阻R98、第三电阻R93、第四电阻R94、第五电阻R90、压敏电阻VR10和电容C64；

所述第一三极管Q3的基极通过所述第一电阻R97与所述控制器电连接，所述第一三极管Q3的基极还通过所述第二电阻R98接地，所述第一三极管Q3的发射极接地，所述第一三极管Q3的集电极依次通过所述第一二极管D14和所述第三电阻R93与所述触发变压器U22的原边同名端电连接，所述第一三极管Q3的集电极还直接与所述触发变压器U22的原边非同名端电连接；所述触发变压器U22的副边同名端通过所述第二二极管D15与所述可控硅的控制极电连接，所述触发变压器U22的副边非同名端与所述可控硅的阳极电连接，所述第三二极管D16的负极和所述第四电阻R94的一端均连接在所述第一二极管D15与所述可控硅的控制极的公共端上，所述第三二极管D16的正极和所述第四电阻R94的另一端均连接在所述触发变压器U22的副边非同名端与所述可控硅的阳极的公共端上；所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端均与所述可控硅的阴极电连接，所述第五电阻R90的另一端通过所述电容C64与所述可控硅的阳极电连接，所述压敏电阻VR10的另一端也与所述可控硅的阳极电连接。

由于上述电路结构的各可控硅控制电路，可以实现对各自对应的可控硅的通断控制，响应速度快，与传统的基于继电器的稳压方式相比，在电压零点投切时，电压无波动，能有效避免电压波动对负载的影响，抗干扰能力强。

具体地，在所述第一可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述三相市电任一相的火线电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接；

在所述第二可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述三相市电任一相的零线电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接。

通过上述第一可控硅控制电路和第二可控硅控制电路，高效地实现补偿电压方向的调节，调节精准。

需要说明的是，图3只列出了其中一个第三可控硅控制电路的完整电路图，图3中的D1即为该第三可控硅控制电路中的可控硅，Ua代表任一相的火线，其他可控硅控制电路的电路图与此类似，每个可控硅控制电路中可控硅与MCU之间的各元件的连接关系相同，只需要将每个可控硅控制电路中对应的可控硅的阳极和阴极按照前述所介绍的连接方式进行连接即可，具体的电路图不再赘述。

具体地，如图3所示，在每个所述第三可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述自耦变压器中对应的绕组连接端电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述第三可控硅控制器的一端电连接。

具体地，在每个所述第四可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与三个所述第三可控硅控制电路的输出端电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器中对应的第一初级绕组端电连接。

通过上述结构的各第三可控硅控制电路和各第四可控硅控制电路的结合，高效地实现补偿电压数值大小的调节，调节精准。

另外，在各可控硅控制电路中，D15、D16、R94起到整形作用，R93、D14起续流作用，各电子元件的规格或型号如图3所示。

优选地，如图4所示，所述补偿式无触点市电稳压装置还包括第一互锁电路、第二互锁电路和第三互锁电路；

所述控制器通过所述第一互锁电路分别与所述第一可控硅控制电路的控制端和所述第二可控硅控制电路的控制端电连接，所述控制器还通过所述第二互锁电路分别与每个所述第三可控硅控制电路的控制端电连接，所述控制器还通过所述第三互锁电路分别与每个所述第四可控硅控制电路的控制端电连接。

控制器通过第一互锁电路分别与第一可控硅控制电路和第二可控硅控制电路电连接，可以基于第一互锁电路实现第一可控硅控制电路和第二可控硅控制电路之间的互锁，避免第一可控硅控制电路中的可控硅和第二可控硅控制电路中的可控硅同时导通；同理，通过第二互锁电路可以避免各第三可控硅控制电路之间的同时导通，通过第三互锁电路可以避免各第四可控硅控制电路之间的同时导通；既便于实现补偿电压方向和补偿电压数值的调节，还能有效避免市电短路，对整个稳压装置起到保护作用。

具体地，所述第一互锁电路、所述第二互锁电路和所述第三互锁电路均包括一个74HC138型号的译码器。

如图4所示，用D4和D5分别表示第一可控硅控制电路和第二可控硅控制电路，其对应连接的补偿变压器T2的第二初级绕组端所对应的初级线圈用N5表示；自耦变压器T1有三个绕组连接端，其对应两个线圈，分别用N7和N8表示，则对应的三个第三可控硅控制电路分别用D1、D2和D3表示；补偿变压器T2有5个第一初级绕组端，其对应4个初级线圈，分别用N1、N2、N3和N4表示，5个第一初级绕组端所对应连接的5个第四可控硅控制电路分别用D7、D8、D9、D10和D11表示，补偿变压器T2的次级绕组端为2个，其对应1个次级线圈，用N6表示。

图5给出了74HC138型号的译码器的芯片结构图，图6给出了用于控制5个第四可控硅控制电路(即控制D7、D8、D9、D10和D11)互锁的第三互锁电路的结构图。在图6中，CS_4_MCU、CS_5_MCU、CS_6_MCU均为MCU提供的输出信号，74HC138的输出Y0-Y7只能有一个管脚输出高电平，形成互锁机制，进而实现D7、D8、D9、D10和D11之间的互锁。D1、D2和D3之间的第二互锁电路以及D4和D5之间的第一互锁电路与上图6保持一致，只需将对应的74HC138中的输出管脚进行对应替换即可。本实施例预先设定74HC138译码器的互锁机制如表1所示。

具体地，本实施例三相市电输出功率为1100kVA(即1100kW)，预先设定补偿变压器T1的磁芯截面积S1＝636.4cm²、频率50Hz、磁芯磁感应强度0.9T、有效电压为220V、最大补偿电压为40V、变压器效率为0.9和经验系数为1.35等基础参数，并基于变压器的理论知识，计算出各线圈的最大匝数分别为N1＝48匝、N2＝5匝、N3＝4匝、N4＝5匝、N5＝18匝和N6＝4匝；同理，预先设定自耦变压器T2的磁芯截面积S2＝670.8cm²、频率50Hz、磁芯磁感应强度0.9T、有效电压为220V、最大补偿电压为40V、变压器效率为0.9和经验系数为1.35等基础参数，计算得到各线圈的最大匝数分别为N7＝9匝和N8＝9匝。

本实施例中按照图4所示的完整的市电稳压装置结构、图3所示的各可控硅控制电路以及表1所示的互锁机制，可以得到表2所示的16档位的补偿电压调节，表2中“+”代表补偿电压增加，“-”代表补偿电压减小。

对上述表2的匝数说明如下：

档位为“+5V”时，T2有效匝数为N7、N8，即T2输出UI/2，T1原边有效匝数为N1+N2+N3+N4+N5；

档位为“+10V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N1+N2+N3+N4+N5；

档位为“+15V”时，T2有效匝数为N7、N8，即T2输出UI/2，T1原边有效匝数为N3+N4+N5；

档位为“+20V”时，T2有效匝数为N7、N8，即T2输出UI/2，T1原边有效匝数为N5；

档位为“+25V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N2+N3+N4+N5；

档位为“+30V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N3+N4+N5；

档位为“+35V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N4+N5；

档位为“+40V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N5；

档位为“-5V”时，T2有效匝数为N7、N8，即T2输出UI/2，T1原边有效匝数为N1+N2+N3+N4+N5；

档位为“-10V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N1+N2+N3+N4+N5；

档位为“-15V”时，T2有效匝数为N7、N8，即T2输出UI/2，T1原边有效匝数为N3+N4+N5；

档位为“-20V”时，T2有效匝数为N7、N8，即T2输出UI/2，T1原边有效匝数为N5；

档位为“-25V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N2+N3+N4+N5；

档位为“-30V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N3+N4+N5；

档位为“-35V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N4+N5；

档位为“-40V”时，T2有效匝数为0，T1原边有效匝数为N5。

本实施例上述可实现16档调节的市电稳压装置，具有以下有益效果：

(1)输出电压稳压精度±3.5V。输出电压每档的电压波动为5V，即输出最小稳压精度为±2.5V，预留2V的区间波动，即可做到稳压精度±3.5V。

(2)16档稳压，输入电压为AC175-265V都可达到稳压精度。

(3)效率可达99％。档位为“+40V”或“-40V”时，效率最低，此时的补偿部分效率为95％，总体效率为＝99.05％。

(4)电压零点0MS投切。市电为正弦波形，在电压零点时投切，由于可控硅为电子管，动作时间为零；即在电压零点投切，电压无波动，可以避免电压波动对负载影响。

(5)整体变压器的体积更小。由于此装置为补偿式，最大功率仅为输出功率的40/220＝1/5.5，设备截面积仅为传统设备的1/2.34。

(6)不影响输入电压的波形。由于此装置为补偿式，补偿的电压由输入电压波形同比例缩小。补偿电压加在输出电压上，零点重合。所以不改变输入电压波形，仅改变幅值。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种补偿式无触点市电稳压装置，包括自耦变压器和补偿变压器，其特征在于，所述自耦变压器包括依次设置的三个绕组连接端，所述补偿变压器包括依次设置的多个第一初级绕组端和一个第二初级绕组端，所述补偿变压器还包括依次设置的两个次级绕组端；

所述补偿式无触点市电稳压装置还包括控制器、用于控制补偿电压方向的第一可控硅补偿器以及用于控制补偿电压大小的第二可控硅补偿器和第三可控硅补偿器；所述控制器分别与三相市电、所述第一可控硅补偿器、所述第二可控硅补偿器和所述第三可控硅补偿器电连接；

所述自耦变压器的首个绕组连接端与所述三相市电任一相的火线电连接，所述自耦变压器的末个绕组连接端与所述三相市电任一相的零线电连接，所述自耦变压器的三个绕组连接端还均通过所述第二可控硅补偿器与所述第三可控硅补偿器的一端电连接；

所述补偿变压器的第二初级绕组端通过所述第一可控硅补偿器分别与所述三相市电任一相的火线和零线电连接，所述补偿变压器的每个第一初级绕组端均与所述第三可控硅补偿器的另一端电连接；所述补偿变压器的两个次级绕组端串联在所述三相市电任一相的火线上。

2.根据权利要求1所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，所述第一可控硅补偿器包括第一可控硅控制电路和第二可控硅控制电路；

所述第一可控硅控制电路的输入端与所述三相市电任一相的火线电连接，所述第二可控硅控制电路的输入端与所述三相市电任一相的零线电连接，所述第一可控硅控制电路的输出端和所述第二可控硅控制电路的输出端均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接，所述第一可控硅控制电路的控制端和所述第二可控硅控制电路的控制端均与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，所述第二可控硅补偿器包括三个所述第三可控硅控制电路；

三个所述第三可控硅控制电路的输入端与所述自耦变压器的三个绕组连接端一一对应电连接，每个所述第三可控硅控制电路的输出端均与所述第三可控硅补偿器的一端电连接，每个所述第三可控硅控制电路的控制端均与所述控制器电连接。

4.根据权利要求3所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，所述第三可控硅补偿器包括多个第四可控硅控制电路；

所述第四可控硅控制电路的数量与所述补偿变压器的第一初级绕组端的数量相同，且所有所述第四可控硅控制电路的输出端与所有第一初级绕组端一一对应电连接，每个所述第四可控硅控制电路的输入端均分别与三个所述第三可控硅控制电路的输出端电连接，每个所述第四可控硅控制电路的控制端均与所述控制器电连接。

5.根据权利要求4所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，所述第一可控硅控制电路、所述第二可控硅控制电路、每个第三可控硅控制电路和每个所述第四可控硅控制电路均包括可控硅、触发变压器U22、三极管Q3、第一二极管D14、第二二极管D15、第三二极管D16、第一电阻R97、第二电阻R98、第三电阻R93、第四电阻R94、第五电阻R90、压敏电阻VR10和电容C64；

所述第一三极管Q3的基极通过所述第一电阻R97与所述控制器电连接，所述第一三极管Q3的基极还通过所述第二电阻R98接地，所述第一三极管Q3的发射极接地，所述第一三极管Q3的集电极依次通过所述第一二极管D14和所述第三电阻R93与所述触发变压器U22的原边同名端电连接，所述第一三极管Q3的集电极还直接与所述触发变压器U22的原边非同名端电连接；所述触发变压器U22的副边同名端通过所述第二二极管D15与所述可控硅的控制极电连接，所述触发变压器U22的副边非同名端与所述可控硅的阳极电连接，所述第三二极管D16的负极和所述第四电阻R94的一端均连接在所述第一二极管D15与所述可控硅的控制极的公共端上，所述第三二极管D16的正极和所述第四电阻R94的另一端均连接在所述触发变压器U22的副边非同名端与所述可控硅的阳极的公共端上；所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端均与所述可控硅的阴极电连接，所述第五电阻R90的另一端通过所述电容C64与所述可控硅的阳极电连接，所述压敏电阻VR10的另一端也与所述可控硅的阳极电连接。

6.根据权利要求5所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，在所述第一可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述三相市电任一相的火线电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接；

在所述第二可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述三相市电任一相的零线电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器的第二初级绕组端电连接。

7.根据权利要求5所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，在每个所述第三可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与所述自耦变压器中对应的绕组连接端电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述第三可控硅控制器的一端电连接。

8.根据权利要求5所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，在每个所述第四可控硅控制电路中，所述可控硅的阳极、所述电容C64和所述压敏电阻VR10的另一端还均与三个所述第三可控硅控制电路的输出端电连接，所述第五电阻R90的一端和所述压敏电阻VR10的一端还均与所述补偿变压器中对应的第一初级绕组端电连接。

9.根据权利要求4至8任一项所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，所述补偿式无触点市电稳压装置还包括第一互锁电路、第二互锁电路和第三互锁电路；

所述控制器通过所述第一互锁电路分别与所述第一可控硅控制电路的控制端和所述第二可控硅控制电路的控制端电连接，所述控制器还通过所述第二互锁电路分别与每个所述第三可控硅控制电路的控制端电连接，所述控制器还通过所述第三互锁电路分别与每个所述第四可控硅控制电路的控制端电连接。

10.根据权利要求9所述的补偿式无触点市电稳压装置，其特征在于，所述第一互锁电路、所述第二互锁电路和所述第三互锁电路均包括一个74HC138型号的译码器。

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