一种用于交流电自动调压、稳压的装置,特别是用于交流电稳压的装置 公知的交流电调压、稳压装置有磁饱和式、调压器加电动执行机构式、变压器抽头通过继电器切换式、有交-直-交逆变式。磁饱和式和逆变式成本高、体积大,在普通场所难以应用;调压器加电动执行机构式及变压器抽头通过继电器切换式,由于其在负载供电回路中带有电刷触点,因而寿命短、故障多、过电流能力差。 本发明的任务是设计一种简易的、负载供电回路中不带任何机械触点的,对负载短路具有一定的保护作用的、能对交流电进行调压控制的装置,当调压控制输入与装置输出连成闭环控制时,本发明能构成自动交流稳压装置。
图1是本发明的原理框图。
在图1中,T是变压器,其次级L2被串联接在负载的供电回路中,输至负载的电压Ucd是输入电压Uab和变压器次级L2中的电压UL2的电压之和,改变UL2即可改变负载的供电电压Ucd.
变压器的初级有供电电压导通角或脉冲宽度或频率脉宽由控制信号控制的功率控制单元[1],
其特征是:
a.变压器T的次级L2是串联在负载供电回路中的,
b.负载上的电压是通过控制信号R(s)控制功率单元[1],改变变压器初级L1供电电压的导通角或导通脉冲的宽度或导通脉冲的频率、宽度实现的,即当变压器接成升压方式时,导通角增大,或导通脉冲的宽度加大,或脉冲宽度一致,但频率提高时,或频率提高的同时脉冲宽度亦加大时,输至负载上地电压加大,反之减小;当变压器接成降压方式时,导通角增大,或导通脉冲的宽度加大,或脉冲宽度一致,频率提高,或频率提高的同时脉冲宽度亦加大时,输至负载的电压降低,反之加大;
当输出电压取样、比较处理结果转变为升降压方式的控制信号和[1]单元的控制信号而形成一个闭环自动控制系统时,本装置就成为个自动交流稳压器,当[1]单元的控制信号受其他物理量如压力、温度、负荷、位移、速度控制时,就可以构成一个这些物理量的自动控制系统。
本发明由于控制过程在变压器初级进行,因此,在负载供电回路没有任何机械触点,因此,故障少、寿命长、过载能力大,同时由于变压器初级L2是串联在负载回路中,因此即使负载短路,其短路电流也被限制在一定范围之内,为供电系统安全提供了保障。另外由于控制量是通过变压器T提供的,当控制变化量为输入电压Uab的一个百分比,比如10%时,由T提供的控制功率只需要总电源功率的10%,从而使控制部分大为简化,它可广泛用于交流电压电流控制特别是交流稳压上。
图2、图3、图4给出了本发明的几个实施例。
本发明功率控制单元[1]可以是晶闸管,当控制信号改变晶闸管的导通角时,输至负载的电压即随之改变,[1]也可以是大功率晶体管或埸效应管,它既可以象晶闸管那样通过改变导通角实现调压,也可以通过高于输至负载电压的频率下改变导通脉冲宽度实现调压,图2列出了调整脉冲宽度和频率的几和方法。
本发明所述装置的升压状态和降压状态是由控制单元[2]完成的,它可以是一个转接开关,若在升压方式下图1中“E”和“G”接通,“F”和“H”接通,那么在降压方式则“E”和“H”接通,“F”和“G”接通。
本发明在输至负载的电压中会有高次谐波产生,当它对供电质量有影响时,在变压器T的次级L3上要接一个谐振回路[4],最简单的一种谐振回路是电容,当被控电压是低频电压时,这个电容可以是多个有极性大容量电容,在一个的正极(负极)和另一个的正极(负极)连在一起后另两个极接在变压器一个次初L3上,图3给出了这种连接方式实例。
为了减小谐波,在功率控制单元[1]的控制回路中串有镇流电路[3],[3]可以是一个电感,也可以是一个电感、电阻、电容的组合电路,图4给出了这种组合电路的实例。