CN2593328Y - 无触点开关有载调压变压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无触点开关有载调压变压器。该有载调压变压器，将两相绕组之间连接的多组机械式分接开关用多组无触点开关替代，输入绕组上连接有主电路开关，并由单片计算机实时监测和控制，保证可控硅开关在变压器通电前首先接通，过零时导通或截止，减小了环流，且解决了可控硅耐压不足的问题，当二次侧电压偏离额定电压的2.5％时，在电压过零点时，计算机发出指令改变相应的可控硅工作状态，实现二次侧输出电压的调整。开关安装在充满油的油箱内，绝缘和散热问题得到解决。该技术适用于一次侧连接型式为星形或三角形的两类有载调压变压器。无触点开关自动改变变压器原边绕组匝数并自动调节变压器变压比，达到自动稳定输出额定电压的目的。

Description

无触点开关有载调压变压器

技术领域

本实用新型涉及一种电力变压器，具体涉及一种无触点开关有载调压变压器。

背景技术

变压器是一种有源电气装置，由于电网电压用电容量随时变化，其配电变压器的一次侧电压波动很大，导致配电变压器二次侧电压不稳定，从而影响用户的用电质量。与本实用新型相关的现有技术，通常使用带有机械式分接开关的有载调压变压器，根据变压器输出电压的变化，通过切换机械式分接开关达到改变变压器的输入绕组，从而适时调节变压器的变压比，即通过切换机械式开关改变其接入变压器一次侧的匝数，匝数的变化可以使输出电压发生变化，从而达到调节和稳定输出电压的目的。这种接触式开关，在有载调压时，不易控制，易产生电弧，长期使用，接触不良，冷却油杂质增加，绝缘下降，而且，其接触式开关接通时，在变压器线圈内部易产生环流。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种无触点开关有载调压变压器，该变压器可以自动调节变压器的变压比，达到自动稳定输出额定电压的目的。该变压器使用了无触点可控硅开关，可控硅开关控制回路采用了单片机控制，保证了在电源接通前首先将可控硅接通，实现过零无环流自动调压，能解决可控硅开关的耐压不足问题。

本实用新型提供以下技术方案：一种无触点开关有载调压变压器，该有载调压变压器的一次侧，每相绕组由变压绕组和多段调节绕组串连而成，变压绕组通过主电路开关连接电源输入端，该变压器的一次侧绕组随着二次侧电压发生变化时，其一次侧的多段调节绕组在连接构成三相变压器原边时，两相绕组之间，在多段调节绕组的接点处分别对应连接有多组可控硅无触点开关。

所述可控硅无触点开关可以是双向可控硅，其双向可控硅的控制极连接光耦隔离电路，光耦隔离电路的输入连接单片计算机的输出。

所述可控硅无触点开关可以由两个单向可控硅反向并联连接而成，两个单向可控硅的控制极分别经限流电阻和二极管连接光耦隔离电路，两个光耦隔离电路的输入连在一起后连接单片计算机的输出。

所述单片计算机可以有两个检测输入口，分别连接变压器的两个一次侧电压过零取样回路，单片计算机通过A/D模数转换电路连接变压器的次级电压取样电路，两个一次侧电压过零取样回路分别包括两组由一次侧取样变压器的次级依次连接整流桥和矩形波发生器组成，矩形波发生器的输出连接单片计算机的检测输入口，两组单相一次侧取样变压器的初级分别连接在电源输入端的两组两相之间，矩形波发生器主要包括一个电压比较器，电压比较器的输入端通过降压电阻连接整流桥的直流输出，同时经过稳压二极管接地。

所述单片计算机可以连接变压器启动和停止按钮，单片计算机可以通过缓冲器连接主电路开关的控制电路。

所述主电路开关可以是断路器。

所述主电路开关可以是真空开关。

所述可控硅无触点开关可以固定在绝缘材料上，放在油箱内，油箱内充满变压器油，这些元件的相互距离远小于空气放电间距。

所述三相变压器的一次侧可以为三角形连接方式。

所述三相变压器的一次侧可以为星形连接方式。

由于本实用新型将变压器的一次侧绕组分成多段，并设置了多组可控硅无触点开关，在变压器的输入电压发生变化超过一定的范围时，在电压过零时接通不同的可控硅无触点开关，用以调整变压器的输入绕组的匝数，达到自动稳定输出电压的目的。可控硅的控制极使用了单片计算机控制，单片计算机通过A/D模数转换开关连接变压器的二次侧绕组，检测二次输出电压同额定值比较，同时，单片计算机通过取样回路连接电源输入端，在二次侧电压超范围2.5％时，在输入电压过零处，单片机输出低电平信号接通可控硅控制极的光耦隔离电路，达到过零时接通可控硅无触点开关的目的。同时，断开相邻可控硅，在单片计算机启动有载调压变压器运行时，先接通可控硅无触点开关，延时几十毫秒后，再接通主电路开关(断路器或真空开关)停止运行时，先断开主电路开关，延时几十毫秒后，再断开可控硅无触点开关，保证了可控硅在断电状态接通，过零切换和断电接通充分有效地解决了可控硅耐压不足的问题，整个过程由单片计算机控制。可控硅开关安装在充满油的油箱内，绝缘及散热问题得以妥善解决。该技术适合于星形或三角形两种连接方式的有载调压变压器。

以下结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例，是一次侧为星形连接方式的变压器，其一次侧绕组可控硅无触点开关连接示意图。

图2为本实用新型的可控硅开关的一个实施例，该可控硅开关是由两个单向可控硅组成的无触点开关，其控制极连接光耦隔离电路。

图3为本实用新型的可控硅开关另一个实施例，该可控硅开关是一个双向可控硅开关。

图4为单片计算机的连接关系示意图。

具体实施方式

一种无触点开关有载调压变压器，该有载调压变压器的一次侧，每相绕组由变压绕组和多段调节绕组串连而成，变压绕组通过主电路开关连接电源输入端，该变压器的一次侧绕组随着二次侧电压发生变化时，其一次侧的多段调节绕组在连接构成三相变压器原边时，两相绕组之间，在多段调节绕组的接点处分别对应连接有多组可控硅无触点开关。

所述可控硅无触点开关可以是双向可控硅，其双向可控硅的控制极连接光耦隔离电路，光耦隔离电路的输入连接单片计算机的输出。

所述可控硅无触点开关可以由两个单向可控硅反向并联连接而成，两个单向可控硅的控制极分别经限流电阻和二极管连接光耦隔离电路，两个光耦隔离电路的输入连在一起后连接单片计算机的输出。

所述单片计算机可以有两个检测输入口，分别连接变压器的两个一次侧电压过零取样回路，单片计算机通过A/D模数转换电路连接变压器的次级取样电路，两个一次侧电压过零取样回路分别包括两组由一次侧取样变压器的次级依次连接整流桥和矩形波发生器组成，矩形波发生器的输出连接单片计算机的检测输入口，两组单相一次侧取样变压器的初级分别连接在电源输入端的两组两相之间，矩形波发生器主要包括一个电压比较器，电压比较器的输入端通过降压电阻连接整流桥的直流输出，同时经过稳压二极管接地。

所述单片计算机可以连接变压器启动和停止按钮，单片计算机可以通过缓冲器连接主电路开关的控制电路。

所述主电路开关可以是断路器。

所述主电路开关可以是真空开关。

所述可控硅无触点开关可以固定在绝缘材料上，放在油箱内，油箱内充满变压器油，这些元件的相互距离远小于空气放电间距。

所述三相变压器的一次侧可以为三角形连接方式。

所述三相变压器的一次侧可以为星形连接方式。

所述可控硅无触点开关可以是9组。

结合其连接方式和和实施例，其工作过程叙述如下。

如图1所示，图1是一次侧为星形连接方式的变压器，一次侧主电路的多段调节绕组有9个接点，分别由K1、K2、…K17、K18可控硅无触点开关连接。K1、K2是最高级，即该两个无触点开关导通时(其它全部截止)，变压器次级输出电压最高；K17、K18导通时(其它全部截止)变压器次级输出电压最低。所以，根据输出电压的要求，改变可控硅开关的工作状态，即可达到调整输出电压的目的。

可控硅无触点开关的内部结构可以是图2或图3两种形式。图2由2个单向可控硅KP或KK反向并联，2支光耦元件O1、O2，2支二级管D1、D2及限流电阻R1、R2组成。在正半周时(图二左正、右负)并且光耦O1的M、N通过适当电流时，O1的副侧光电可控硅导通，施加在D1上的正向电压通过光电可控硅、限流电阻、KPI的控制极、阴极形成自触发电流，可控硅KP1(KK1)在正半周导通；同理，在负半周时(右正、左负)在O、P流通过适当电流，KP2(KK2)则导通。光电耦合器实现了控制可控硅无触点开关通断的功能。

无触点开关还可以由图3所示的元件组成。KS是双向可控硅，无论在a、b两端施加正向或反向电压，只要光电耦合器X、Y通过适当电流，KS即导通，截止X、Y端电流，KS断开，即双向可控硅同样可以实现电子开关的功能。

如图4所示，图4表示出了测量、控制电路主要由单片计算机、电压比较器、A/D转换器等电路组成。改变无触点开关的工作状态时，为减少环电流冲击，采取电压过零点导通、截止的措施。过零点取样电路主要由图1的两个取样变压器T1、T2和整流桥Z、降压电阻R、稳压二极管W、电压比较器LM393组成。Z的输出端是负半周翻上去的正弦脉动波形，经电阻R3、R4降压后，稳压二级管削波，原正弦脉动波呈梯形状，送电压比较器“+’端，其“一”端接基准电压。基准电压的获得由两支电阻分压后形成，上位电阻R7远大于下位电阻R9。LM393的“1”“7”两脚分别输出AB、BC线电压对应波形。低电平处为过零点处，调整上位电阻下位电阻的比值，占空比变化。矩形波分别送单片机P3.0、P3.1口接受检测。单片机在过零点处发出改变无触点开关的运行状态时(导通、截止)选择在矩形波下降沿时刻。

单片机P3.2I/O口经缓冲器A控制断路器DL(或真空开关)当需要运行时，按下AN1，单片机检测到P3.3为低电平时，首先发出命令，使电子开关K9、K10在电压过零时导通(P2.0、P2.1置低电平)，然后延时几十毫秒后，通过P3.2发出命令，闭合断路器DL(或真空开关)停止运行变压器时按下AN2单片机，首先断开断路器DL(或真空开关)，而后断开相应的电子开关。采用上述措施，目的在于有效解决可控硅耐压参数不足而被击穿的问题。

调压变压器二次侧接一取样变压器，经整流、滤波后送A/D转换器，A/D输入0-5V直流电压，输出为8位数字信号送P0口，单片计算机将已整定的数字(额定输出对应值)与P0口输入的数字进行比较。当超过(或低于)整定值的2.5％时，在AB线电压过零处，将现行工作的可控硅开关断开，同时接通下一级(或上一级)可控硅开关；经过120°时间，在BC线电压过零处断开现运行的可控硅开关，同时接通下一级(或上一级)可控硅开关。上述过程在过零处实现了一无环流冲击的调压过程。根据输出电压的情况，单片机定时检测并执行调压程序，达到了调压、稳压的目的。

全部可控硅开关固定在绝缘材料上，这些元件的相互距离远小于空气放电间距，然后放在油箱内；油箱内充满变压器油。

有载调压变压器在启动运行时，先接通电子开关(无触点开关)延时几十毫秒后，再接通主电路开关(断路器或真空开关)停止运行时，先断开主电路开关，延时几十毫秒后，再断开电子开关。采取此措施，有效地解决了可控硅耐压不足的问题。

在矩形波的下降沿时刻改变电子开关的运行状态，极大减小环流冲击。

单片计算机通过光耦隔离电路控制可控硅驱动元件，解决了强电与控制侧的绝缘问题。

整个电路的可控硅无触点开关由单片计算机控制，单片计算机在满足条件时发出控制信号，控制不同的开关通断，达到有载变压器自动调节输出电压的目的。

Claims (10)

1.一种无触点开关有载调压变压器，该有载调压变压器的一次侧，每相绕组由变压绕组和多段调节绕组串连而成，其特征在于：变压绕组通过主电路开关连接电源输入端，该变压器的一次侧绕组随着二次侧电压发生变化时，其一次侧的多段调节绕组在连接构成三相变压器原边时，两相绕组之间，在多段调节绕组的接点处分别对应连接有多组可控硅无触点开关。

2.根据权利要求1所述的有载调压变压器，其特征在于：所述可控硅无触点开关是双向可控硅，其双向可控硅的控制极连接光耦隔离电路，光耦隔离电路的输入连接单片计算机的输出。

3.根据权利要求1所述的有载调压变压器，其特征在于：所述可控硅无触点开关由两个单向可控硅反向并联连接而成，两个单向可控硅的控制极分别经限流电阻和二极管连接光耦隔离电路，两个光耦隔离电路的输入连在一起后连接单片计算机的输出。

4.根据权利要求2或3所述的有载调压变压器，其特征在于：所述单片计算机有两个检测输入口，分别连接变压器的两个一次侧电压过零取样回路，单片计算机通过A/D模数转换电路连接变压器的次级取样电路，两个一次侧电压过零取样回路分别由两组一次侧取样变压器的次级依次连接整流桥和矩形波发生器组成，矩形波发生器的输出连接单片计算机的检测输入口，两组单相一次侧取样变压器的初级分别连接在电源输入端的两组两相之间，矩形波发生器主要包括一个电压比较器，电压比较器的输入端通过降压电阻连接整流桥的直流输出，同时经过稳压二极管接地。

5.根据权利要求2或3所述的有载调压变压器，其特征在于：所述单片计算机连接有变压器启动和停止按钮，单片计算机通过缓冲器连接主电路开关的控制电路。

6.根据权利要求1所述的有载调压变压器，其特征在于：所述主电路开关为断路器。

7.根据权利要求1所述的有载调压变压器，其特征在于：所述主电路开关为真空开关。

8.根据权利要求1所述的有载调压变压器，其特征在于：所述可控硅无触点开关固定在绝缘材料上，放在油箱内，油箱内充满变压器油，这些元件的相互距离远小于空气放电间距。

9.根据权利要求1所述的有载调压变压器，其特征在于：所述三相变压器的一次侧为三角形连接方式。

10.根据权利要求1所述的有载调压变压器，其特征在于：所述三相变压器的一次侧为星形连接方式。

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