[发明专利]补偿式调压稳压装置及其电压补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流调压稳压技术领域，更具体地说，是涉及一种补偿式调压稳压装置及其电压补偿方法。

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。

发明内容

本发明的目的，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调压稳压装置及其电压补偿方法。

（一）本发明所述补偿式调压稳压装置，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。

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。

作为对上述方案的另一改进，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。

根据本领域技术人员的常识，上述调压稳压装置的调压稳压电源可以为单相或三相交流电。

（二）上述补偿式调压稳压装置在应用于电压补偿时，可具体包括如下步骤：

（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；

其中的特别之处在于：

本调压稳压装置处于初始状态或电压补偿稳态时，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；

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。

本发明方案的技术特点：（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）本发明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，采用本发明补偿式调压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。