一种无电弧调压的稳压器及其控制方法.pdf

本发明公开了一种无电弧调压的稳压器，包括：一单片机处理器；一电压检测模块；一输出调节继电器组；一调压继电器转换模块，该模块包括受单片机处理器的输出信号驱动的市电可控硅、输出可控硅以及转换继电器；一电源模块；一变压器，该变压器的输入端接市电，输出端作为稳压器火线输出端。本发明的产品通过对原有切换变压器方式进行实现改良，利用可控硅特性结合继电器，通过变压器输出与市电旁路之间切换实现稳压器功能，减少甚至杜绝电弧的产生，不仅令稳压器在功率方面有显著提升，还在继电器使用寿命上大大延长。令整机使用时间得到很好保证。

权利要求书
1.   一种无电弧调压的稳压器，其特征在于包括：
一单片机处理器（10），作为控制处理核心；以及与该单片机处理器（10）电连接的
一电压检测模块（20），用于检测稳压器输入端和/或输出端的电压并将所检测的电压信号反馈至单片机处理器（10）以供单片机处理器（10）的电压采样；
一输出调节继电器组（30），其受单片机处理器（10）的输出信号驱动触点拨动以调节稳压器的输出电压，该输出调节继电器组（30）具有一与稳压器火线输入端连接的输入端、至少一与稳压器火线输出端连接的输出端以及位于其输入端与输出端之间的至少两组继电器；
一调压继电器转换模块（40），该模块包括受单片机处理器（10）的输出信号驱动的市电可控硅（401）、输出可控硅（402）以及转换继电器（403）；所述市电可控硅（401）的第一阳极与稳压器火线输入端连接，市电可控硅（401）的第二阳极与转换继电器（403）的上静触点连接，市电可控硅（401）的控制极用于连接单片机处理器（10）的输出信号端；所述输出可控硅（402）的第一阳极与稳压器火线输出端连接，输出可控硅（402）的第二阳极分别与转换继电器（403）的下静触点、输出调节继电器组（30）的输出端连接，输出可控硅（402）的控制极用于连接单片机处理器（10）的输出信号端；所述转换继电器（403）的动触点与稳压器火线输出端连接；
一电源模块（50），其输入端与稳压器的输入端连接，用于为单片机处理器（10）、电压检测模块（20）、输出调节继电器组（30）以及调压继电器转换模块（40）提供工作电压；
一变压器（90），该变压器（90）的输入端接市电，输出端作为稳压器火线输出端。

2.  根据权利要求1所述的一种无电弧调压的稳压器，其特征在于:其还包括一电流检测模块（60），用于检测稳压器的电流并将所检测的电流信号反馈至单片机处理器（10）以供单片机处理器（10）的电流采样，该模块由电源模块（50）提供工作电压。

3.  根据权利要求1所述的一种无电弧调压的稳压器，其特征在于:所述电压检测模块（20）包括输入电压检测电路（201）和输出电压检测电路（202）。

4.  根据权利要求2或3所述的一种无电弧调压的稳压器，其特征在于:其还包括一参考电压提供模块（70），该模块与电源模块（50）连接并提供稳定的参考电压VREF。

5.  根据权利要求1所述的一种无电弧调压的稳压器，其特征在于:其还包括一输出总开关（80），该输出总开关（80）包括第一继电器RL1和第三三极管Q3，第一继电器RL1的动、静触点设置在稳压器输入端与所述市电可控硅（401）的第一阳极之间，第一继电器RL1的线圈连接第三三极管Q3的集电极，第三三极管Q3的基极连接单片机处理器（10）的开关信号输出端，第三三极管Q3的发射极接地。

6.  根据权利要求1所述的一种无电弧调压的稳压器，其特征在于:所述输出调节继电器组（30）具有三组继电器，分别为第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4。

7.  一种应用于权利要求1所述稳压器的控制方法，其特征在于:设定稳压器初始状态为转换继电器的动触点与下静触点连接，稳压器由输出调节继电器组的输出电压，该控制方法包括以下步骤
A、检测电压是否超出设定范围，若超出则进入下一步，否则返回主程序；
B、打开输出可控硅；
C、转换继电器的动触点拨向上静触点；
D、打开市电可控硅，并关闭输出可控硅，稳压器直接市电输出；
E、根据A中检测数据计算调压大小并将输出调节继电器组切换到相应的变压器输出抽头；
F、关闭市电可控硅，并打开输出可控硅；
G、转换继电器的动触点拨向下静触点，稳压器再次由输出调节继电器组的输出电压，返回主程序。

8.  根据权利要求7所述稳压器的控制方法，其特征在于：所述步骤A中检测所电压为继电器输入与输出电压。

9.  根据权利要求7所述稳压器的控制方法，其特征在于：所述步骤B、C、D、F、G中结合有电流过零检测，以供其在过零点打开输出可控硅或市电可控硅以及拨动转换继电器动触点，且所述步骤D、F中在电压波峰点关闭输出可控硅或市电可控硅。

10.  根据权利要求7或8或9所述稳压器的控制方法，其特征在于：所述步骤B和F中需延时以确保输出可控硅打开，所述步骤D中需延时以确保市电可控硅打开。

说明书一种无电弧调压的稳压器及其控制方法
技术领域
本发明涉及稳压器，尤其是一种无电弧调压的稳压器及其控制方法。
背景技术
众所周知，空调的正常运行需要一个稳定的电压，这个电压一般为187-250V。低于187V或者高于250V，压缩机会停转以避免损坏。对于一些老旧的没有停转保护功能的压缩机，过低或者过高的电压会导致压缩机损坏。
现实的情况是，在世界上欠发达地区，例如非洲和南亚，电压往往不稳定，用电高峰时期，电压低至140V, 乃至100V, 而非高峰时期有时又高至280V。这样一来，空调不能正常运转。
解决的办法是使用一个稳压器。比较常见的有两种。一种是继电器式稳压器，另外一种是伺服马达式稳压器。由于伺服马达式稳压器价格比较昂贵，且需要维护，人们一般采用继电器式稳压器。继电器式稳压器是一种通过继电器的吸合释放来改变变压器的抽头，从而达到稳压目的的一种稳压器。如果目标电器为空调或者其他感性负载时，而且现有采用继电器方式的稳压器是无法正常工作的，通过检测电压、电流结合过零点等手段实现不同抽头之间的切换。这种方式在使用功率较小的情况下可使用一段较长时间，但是毕竟继电器是机械式的开合，在非绝对真空状态下继电器开启与关闭之间或多或少会产生一定量的电弧，而一般继电器不能保证绝对的真空状态，久而久之继电器触点表面会氧化发黑，触点一旦氧化发黑通过继电器的电流就会增大，产生的电弧就会越来越多，进入一个恶性循环。最终造成继电器开关粘合，从而使继电器开关失效，稳压器烧坏，甚至损坏目标电器。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种无电弧调压的稳压器及其控制方法。
本发明采用的技术方案是：
一种无电弧调压的稳压器，包括：
一单片机处理器，作为控制处理核心；以及与该单片机处理器电连接的
一电压检测模块，用于检测稳压器输入端和/或输出端的电压并将所检测的电压信号反馈至单片机处理器以供单片机处理器的电压采样；
一输出调节继电器组，其受单片机处理器的输出信号驱动触点拨动以调节稳压器的输出电压，该输出调节继电器组具有一与稳压器火线输入端连接的输入端、至少一与稳压器火线输出端连接的输出端以及位于其输入端与输出端之间的至少两组继电器；
一调压继电器转换模块，该模块包括受单片机处理器的输出信号驱动的市电可控硅、输出可控硅以及转换继电器；所述市电可控硅的第一阳极与稳压器火线输入端连接，市电可控硅的第二阳极与转换继电器的上静触点连接，市电可控硅的控制极用于连接单片机处理器的输出信号端；所述输出可控硅的第一阳极与稳压器火线输出端连接，输出可控硅的第二阳极分别与转换继电器的下静触点、输出调节继电器组的输出端连接，输出可控硅的控制极用于连接单片机处理器的输出信号端；所述转换继电器的动触点与稳压器火线输出端连接；
一电源模块，其输入端与稳压器的输入端连接，用于为单片机处理器、电压检测模块、输出调节继电器组以及调压继电器转换模块提供工作电压；
一变压器，该变压器的输入端接市电，输出端作为稳压器火线输出端。
进一步，其还包括一电流检测模块，用于检测稳压器的电流并将所检测的电流信号反馈至单片机处理器以供单片机处理器的电流采样，该模块由电源模块提供工作电压。
其中，所述电压检测模块包括输入电压检测电路和输出电压检测电路。
进一步，其还包括一参考电压提供模块，该模块与电源模块连接并提供稳定的参考电压VREF。
进一步，其还包括一输出总开关，该输出总开关包括第一继电器RL1和第三三极管Q3，第一继电器RL1的动、静触点设置在稳压器输入端与所述市电可控硅的第一阳极之间，第一继电器RL1的线圈连接第三三极管Q3的集电极，第三三极管Q3的基极连接单片机处理器的开关信号输出端，第三三极管Q3的发射极接地。
具体的，所述输出调节继电器组具有三组继电器，分别为第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4。
基于同一个发明构思，本发明还包括一种应用于所述稳压器的控制方法，设定稳压器初始状态为转换继电器的动触点与下静触点连接，稳压器由输出调节继电器组的输出电压，该控制方法包括以下步骤：
A、检测电压是否超出设定范围，若超出则进入下一步，否则返回主程序；
B、打开输出可控硅；
C、转换继电器的动触点拨向上静触点；
D、打开市电可控硅，并关闭输出可控硅，稳压器直接市电输出；
E、根据A中检测数据计算调压大小并将输出调节继电器组切换到相应的变压器输出抽头；
F、关闭市电可控硅，并打开输出可控硅；
G、转换继电器的动触点拨向下静触点，稳压器再次由输出调节继电器组的输出电压，返回主程序。
进一步，所述步骤A中检测所电压为继电器输入与输出电压。
进一步，所述步骤B、C、D、F、G中结合有电流过零检测，以供其在过零点打开输出可控硅或市电可控硅以及拨动转换继电器动触点，且所述步骤D、F中在电压波峰点关闭输出可控硅或市电可控硅。
进一步，所述步骤B和F中需延时以确保输出可控硅打开，所述步骤D中需延时以确保市电可控硅打开。
本发明的有益效果：
本发明的产品通过对原有切换变压器方式进行实现改良，利用可控硅特性结合继电器，通过变压器输出与市电旁路之间切换实现稳压器功能，减少甚至杜绝电弧的产生，不仅令稳压器在功率方面有显著提升，还在继电器使用寿命上大大延长。令整机使用时间得到很好保证。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本发明稳压器的原理框图；
图2是单片机处理器的电路图；
图3是电压检测模块的电路图；
图4是输出调节继电器组的电路图；
图5是调压继电器转换模块的电路图；
图6是电源模块的电路图；
图7是电流检测模块的电路图；
图8是参考电压提供模块的电路图；
图9是输出总开关的电路图；
图10是变压器的电路示意图；
图11是本发明稳压器控制方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明的一种无电弧调压的稳压器，包括：
一单片机处理器10，如图2，单片机处理器10作为控制处理核心；以及与该单片机处理器10电连接的
一电压检测模块20，用于检测稳压器输入端in/L1和/或输出端out/L1的电压并将所检测的电压信号反馈至单片机处理器10以供单片机处理器10的电压采样；如图3，其中，所述电压检测模块20包括输入电压检测电路201和输出电压检测电路202。
一输出调节继电器组30，如图4，其受单片机处理器10的输出信号驱动触点拨动以调节稳压器的输出电压，该输出调节继电器组30具有一与稳压器火线输入端in/L1连接的输入端in/L1、4个与稳压器火线输出端（160V、192V、210V、230V）连接的输出端（160V、192V、210V、230V）以及位于其输入端与输出端之间的第二继电器RL2、第三继电器RL3和第四继电器RL4；
一调压继电器转换模块40，如图5，该模块包括受单片机处理器10的输出信号驱动的市电可控硅401、输出可控硅402以及转换继电器403；所述市电可控硅401的第一阳极与稳压器火线输入端in/L2连接，市电可控硅401的第二阳极与转换继电器403的上静触点连接，市电可控硅401的控制极用于连接单片机处理器10的输出信号端；所述输出可控硅402的第一阳极与稳压器火线输出端out/L连接，输出可控硅402的第二阳极分别与转换继电器403的下静触点、输出调节继电器组30的输出端out/L1连接，输出可控硅402的控制极用于连接单片机处理器10的输出信号端；所述转换继电器403的动触点与稳压器火线输出端out/L连接；
此外，单片机处理器10与市电可控硅401、输出可控硅402之间分别设置有双向光耦MOC3083、MOC3083，双向光耦具有过零检测功能以供市电可控硅401、输出可控硅402过零点时打开导通。
一电源模块50，如图6，其输入端与稳压器的输入端in/L1、in/N连接，用于为单片机处理器10、电压检测模块20、输出调节继电器组30以及调压继电器转换模块40提供工作电压；
一变压器90，如图10，该变压器90为自偶变压器，其输入端IN/L、IN/N接市电，输出端OUT/L作为稳压器火线输出端out/L；
一电流检测模块60，如图7，外接电流互感器，用于检测稳压器的电流并将所检测的电流信号反馈至单片机处理器10以供单片机处理器10的电流采样，该模块由电源模块50提供工作电压；
一参考电压提供模块70，如图8，该模块与电源模块50连接并提供稳定的参考电压VREF，以供电压检测模块20和电流检测模块60检测时需要；
一输出总开关80，如图9，该输出总开关80包括第一继电器RL1和第三三极管Q3，第一继电器RL1的动、静触点设置在稳压器输入端与所述市电可控硅401的第一阳极之间，第一继电器RL1的线圈连接第三三极管Q3的集电极，第三三极管Q3的基极连接单片机处理器10的开关信号输出端，第三三极管Q3的发射极接地；
需要指出的是，本实施例中所述输出调节继电器组30为三组继电器，但不作为本发明的限定，还以在本发明的基础上增加或减少继电器的个数，均在本发明的保护范围之内。
基于同一个发明构思，本发明还包括一种应用于所述稳压器的控制方法，设定稳压器初始状态为转换继电器的动触点与下静触点连接，稳压器由输出调节继电器组的输出电压，该控制方法包括以下步骤：如图11
A、检测电压是否超出设定范围，若超出则进入下一步，否则返回主程序；
B、打开输出可控硅，延时5个周期以确保输出可控硅打开；
C、在电流过零点转换继电器的动触点拨向上静触点；
D、在过零点打开市电可控硅，延时5个周期以确保输出可控硅打开；同时在电压波峰点关闭输出可控硅，稳压器直接市电输出；
E、根据A中检测数据计算调压大小并将输出调节继电器组切换到相应的变压器输出抽头；
F、在电压波峰点关闭市电可控硅，并在过零点打开输出可控硅；
G、转换继电器的动触点拨向下静触点，稳压器再次由输出调节继电器组的输出电压，返回主程序。
进一步，所述步骤A中检测所电压为继电器输入与输出电压。
进一步，所述步骤B、C、D、F、G中结合有电流过零检测，以供其在过零点打开输出可控硅或市电可控硅以及转换继电器波动动触点，且所述步骤F、G中在电压波峰点关闭输出可控硅或市电可控硅。
本发明的产品通过对原有切换变压器方式进行实现改良，利用可控硅特性结合继电器，通过变压器输出与市电旁路之间切换实现稳压器功能，减少甚至杜绝电弧的产生，不仅令稳压器在功率方面有显著提升，还在继电器使用寿命上大大延长。令整机使用时间得到很好保证。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。