CN203673382U

CN203673382U - 补偿式交流稳压装置

Info

Publication number: CN203673382U
Application number: CN201320868993.5U
Authority: CN
Inventors: 骆武宁; 龙军; 海涛
Original assignee: GUANGXI NORMSBAY ELECTRICAL CO Ltd
Current assignee: GUANGXI NORMSBAY ELECTRICAL CO Ltd
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2013-12-26
Publication date: 2014-06-25
Anticipated expiration: 2023-12-26

Abstract

本实用新型公开了一种补偿式交流稳压装置，主要包括有补偿变压器和相关控制电路；补偿变压器的次级绕组串接于电源与负载之间，其初级绕组的两个端部抽头均各通过若干个切换开关分别接至电源的零线或相线；所述初级绕组的其中至少一个端部抽头，与其接至电源零线或相线的各切换开关之间，还串接有组合开关。配以优化的开关切换时序，本实用新型补偿式交流稳压装置具有稳压应变迅速、效率高、效果好的优点，而且，系统投入成本及运营维护成本明显比同类产品降低，同时，系统可靠性及耐用性好，属性价比极高的一种稳压技术。

Description

补偿式交流稳压装置

技术领域

本实用新型涉及交流调压稳压技术领域，更具体地说，是涉及一种补偿式交流稳压装置。

背景技术

交流稳压装置广泛应用于工业自动化，成套设备、道路节能照明、数控机床、轻纺、医疗、宾馆、广播电视、通讯设备等各种需要稳定的交流电源供电的场合。

常用的交流稳压器以补偿式较多，是利用连接在主回路上的补偿绕组产生的电压和输入电压叠加得到稳定输出电压。此类调压稳压电路多通过补偿变压器上初级绕组的不同绕组线圈的投切，利用初级侧工作绕组和次级绕组的变比关系，或者通过调整初级绕组上所加电压的方式，提供双向多档的电压补偿，从而实现调压稳压的目的。但是，如果线路设计不周，对切换开关及相应控制开关的相关电气参数的要求会比较高，否则容易产生因切换过程的冲击、易发热等原因造成开关使用寿命短、开关失灵甚至线路短路等现象。

实用新型内容

本实用新型的目的，是在兼顾开关投入成本与使用寿命的基础上提供性价比较高的一种补偿式交流稳压装置。

本实用新型所述补偿式交流稳压装置，包括有补偿变压器及相关控制电路；所述补偿变压器的次级绕组串接于电源与负载之间，其初级绕组的两个端部抽头均各通过若干个切换开关分别接至电源的零线或相线；其特别之处在于：所述初级绕组的其中至少一个端部抽头，与其接至电源零线或相线的各切换开关之间，还串接有控制开关；所述控制开关的两端，除了并联有第一电子开关，还并联有电阻与第二电子开关的串联电路；所述控制开关，优选采用电磁继电器、磁保持继电器、晶闸管或其它功率电子开关器件；所述第一电子开关和第二电子开关，为晶闸管或其它功率电子开关；所述晶闸管或其它功率电子开关，例如可采用一个固态继电器，或双向可控硅，或者两个反向并联的单向可控硅，或者两个反向并联的单向功率电子开关如IGBT、MOS器件等。

本实用新型所述补偿式交流稳压装置的使用方法：通过对装置输入、输出侧电压进行检测、采样，将采样得到的输出电压值与目标值进行比较；然后，再通过控制所述切换开关将所述补偿变压器初级绕组的全部或部分绕组接至同相或异相电压、或线电压，从而在所述次级绕组两端获得方向及大小合适的补偿电压；其中，装置处于初始状态或电压补偿稳态时，设置所述控制开关处于闭合状态，所述第一电子开关和第二电子开关均处于断开状态；而在需要补偿电压而对相应切换开关进行换档切换时，按下述步骤进行：

S1、先闭合所述第一电子开关，然后断开所述控制开关；

S2、再次断开所述第一电子开关；

S3、对相应切换开关进行换档切换操作；

S4、依序闭合所述第二电子开关、第一电子开关和控制开关；

S5、再次依序断开所述第二电子开关和第一电子开关。

本实用新型所述补偿式交流稳压装置的电路特点：（1）为确保切换开关进行换档切换操作时的电路处于零电流下切换，在主回路中设置了控制开关。按常理分析，该控制开关应能满足需要长时间大电流通电的要求，同时，由于调压稳压时可能出现的频繁通断极可能导致控制开关的发热量大并影响其使用寿命，因此，通常情况下对该控制开关的设计容量及质量要求较高。（2）本实用新型方案采用了含上述控制开关在内的多开关的组合形式并配以优化的切换时序，通过采用成本相对较低的电磁继电器或磁保持继电器作为控制开关并于稳态通电使用，能满足主回路中长时间大电流通电的要求；而切换过程中通过配以第一和第二电子开关，在实现快速切换及防止合闸涌流的同时，由于第一和第二电子开关只是瞬间接通、基本无发热，所以对第一和第二电子开关的设计容量要求不高，同时，由于在电压补偿切换开关的换档过程中控制开关处于断开状态（不发热），从而也可大大延长控制开关的使用寿命。本发明人的对比试验已证实：与现有技术相比，采用本实用新型补偿式交流稳压装置并配以相应的电压补偿方法后，系统可靠性及耐用性好，综合成本明显降低。

作为对上述方案的进一步优化，所述初级绕组还设有一个或多个中部抽头；所述各中部抽头，也通过切换开关接至电源零线，和/或，电源相线。

作为对上述方案的再次改进，补偿变压器初级绕组的两个端部抽头之间或任一端部抽头与初级绕组中部抽头之间，还可串联连接有电阻及第三电子开关；所述第三电子开关，同样可采用晶闸管或其它功率电子开关。使用时，对所述第三电子开关的设置、切换要求如下：装置处于初始状态或电压补偿稳态情形下所述第三电子开关处于断开状态；而在需要补偿电压而对相应切换开关进行换档切换时，在所述步骤S2之前还包括有先闭合第三电子开关的步骤，而在所述步骤S4之后还包括有断开第三电子开关KX的步骤。本改进方案是起磁场平衡并电流续流的作用，以避免切换过程中初级绕组断开后、补偿变压器转而进入电抗器工作状态并进而导致负载侧电压大大降低；而且，如果无该支路，由于次级绕组在进入电抗器工作状态后，其两端产生较大的电压降，通过铁芯就会在初级绕组两端感应出极高的电压，该极高电压极可能由于远高于线路中电子开关器件的设计耐压而导致电子开关器件烧坏。

根据本领域技术人员的常识，本稳压装置的调压稳压电源可以为单相或三相交流电。

附图说明

图1是本实用新型补偿式交流稳压装置的一个实施例的电路原理示意图（以A相为例）。

图2是本实用新型补偿式交流稳压装置的另一实施例的电路原理示意图（以A相为例）。

图3是图2所示实施例的一种电压补偿时序示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型补偿式交流稳压装置作进一步说明。

实施例1：

图1是本实用新型补偿式交流稳压装置的一个实施例的电路原理示意图（图中仅以A相为例，B、C相电路同理）。如图所示的本实用新型补偿式交流稳压装置，包括有补偿变压器和相关控制电路；所述补偿变压器的次级绕组串接于电源与负载之间，次级绕组的两个端部抽头分别为a1和a2；补偿变压器初级绕组的端部抽头为A1和A3，同时初级绕组中部还设有抽头A2，初级绕组的各抽头分别通过若干个切换开关K1-K8接至电源的零线或相线；本实施例中，初级绕组左端部抽头A1与切换开关K1-K3之间，还串接有图中虚线框中所示的组合开关，该组合开关由三条并联支路组成，具体分别为控制开关K0所在的支路、第一电子开关KP所在的支路、以及第二电子开关KR与电阻的串联支路；所述第一电子开关、第二电子开关，采用晶闸管或其它功率电子开关器件，例如可采用一个固态继电器、或者一个双向可控硅、或者两个反向并联的单向可控硅、IGBT、MOS器件等。而控制开关K0和切换开关K1-K8，可选择采用常规的机械开关如电磁继电器或磁保持继电器，也可选择采用与第一电子开关相同的器件。

本实施例的补偿式交流稳压装置在应用于电压补偿时，具体采用如下方法及步骤：

（1）对装置输入、输出侧电压进行检测、采样；

（2）采样得到的输出电压值与目标值进行比较；

（3）通过所述切换开关K1-K8将所述补偿变压器初级绕组的全部或部分绕组接至同相或异相电压、或线电压，从而在所述次级绕组两端获得方向及大小合适的补偿电压；

其中，当装置处于初始状态或电压补偿稳态时，应令所述控制开关K0处于闭合状态，所述第一电子开关KP和第二电子开关KR均处于断开状态；

需要补偿电压而对相应切换开关进行换档切换时，按下述步骤进行：

S1、先闭合所述第一电子开关KP，然后断开所述控制开关K0；

S2、再次断开所述第一电子开关KP；

S3、对相应切换开关进行换档切换操作；

S4、依序闭合所述第二电子开关KR、第一电子开关KP和控制开关K0；

S5、再次依序断开所述第二电子开关KR和第一电子开关KP；

本次电压补偿操作结束。上述步骤S1-S5中，各开关按顺序进行动作时，相邻顺序的开关操作间隔优选保持在20-40ms为宜。

实施例2：

图2是本实用新型补偿式交流稳压装置的另一实施例的电路原理示意图。本实施例与实施例1的区别在于：在初级绕组端部抽头A1与中部抽头A2之间还串联连接有电阻及第三电子开关KX，起磁场平衡并电流续流的作用。所述第三电子开关KX，也采用晶闸管或其它功率电子开关。在补偿电压时，本实施例的各开关操作切换原理与实施例1基本相同，特别之处在于：在所述步骤S2之前还包括有先闭合第三电子开关KX的步骤，而在所述步骤S4之后还包括有断开第三电子开关KX的步骤。

本实施例列举的一种电压补偿时序示意图可参见图3。图中，高电平表示开关处于导通闭合状态，低电平表示开关处于断开状态；Kn指代调压稳压时欲断开的切换开关，Km指代调压稳压时欲闭合的切换开关。

显然，本实用新型补偿式交流稳压装置的技术方案不论单相或三相交流供电情形均适用。

Claims

1.补偿式交流稳压装置，包括有补偿变压器和相关控制电路；所述补偿变压器的次级绕组串接于电源与负载之间，其初级绕组的两个端部抽头均各通过若干个切换开关分别接至电源的零线或相线；其特征在于：所述初级绕组的其中至少一个端部抽头，与其接至电源零线或相线的各切换开关之间，还串接有控制开关（K0）；所述控制开关（K0）的两端，除了并联有第一电子开关（KP），还并联有电阻与第二电子开关（KR）的串联电路；所述控制开关（K0），采用电磁继电器、磁保持继电器、晶闸管或其它功率电子开关器件；所述第一和第二电子开关，为晶闸管或其它功率电子开关；所述晶闸管或其它功率电子开关为固态继电器，或双向可控硅，或者两个反向并联的单向可控硅，或者两个反向并联的单向功率电子开关。

2.根据权利要求1所述的补偿式交流稳压装置，其特征在于：所述初级绕组还设有一个或多个中部抽头；所述各中部抽头，也通过切换开关接至电源零线，和/或，电源相线。

3.根据权利要求2所述的补偿式交流稳压装置，其特征在于：补偿变压器初级绕组的两个端部抽头之间或任一端部抽头与中部抽头之间，还串联连接有电阻及第三电子开关（KX）；所述第三电子开关（KX），为晶闸管或其它功率电子开关。

4.根据权利要求1至3之一所述的补偿式交流稳压装置，其特征在于：本稳压装置的稳压电源为单相或三相交流电。