[发明专利]比例式磁控有载无刷调压器

说明书

本发明涉及一种比例式磁控有载无刷调压器，属于电气控制技术领域。

在电力生产、供应、特别是使用过程中，为了满足不同需要和达到各种预期目地，常常要对电压进行调节。为此国内外研制、生产出了许多原理、结构不同的调压器。如果按材料结构、性质加以区分，基本可以分为两大类：一类是以铁心、线圈为材料制成的电磁调压器；另一类是以半导体材料制成的固体调压器。它们各有优点，也各有不足。

电磁调压器按其调压原理又可以分为：变比调压、感应调压、移圈调压和磁性调压。其中以滑动电剧为调整执行元件构成的接触式变比调压器不但现在仍在批量生产，使用也最普遍。大容量调压器或稳压器的主回路，国内外一般都采用接触调压器与变压器相结合构成补偿式调压器；一种接触式调压器绕组与试验变压器绕组同绕在一个铁心上构成的双向有载调压器在我国授予了发明专利权；一种滚动式电刷在我国不仅授予了专利权，并已投入生产。虽然接触式调压器有效率高、输出波形及调压特性好的优点，但是调压器需要手动、稳压器则以伺服电机为动力，通过传动机构进行动态的机械调整。由于存在滑动电刷和机械动作，不但容易发生电气或机械故障，调整速度也比较慢，而且生产成本也比较高，只适用于500V以下的电压等级；感应调压、稳圈调压虽然没有滑动电刷，但是存在驱动、传动机构，仍然属于机械调整；磁性调压虽然即无刷又无传动机构，但是需要直流电源，由于是以直流电流调节铁心饱和程度进行调压，电抗器式的在铁心趋于饱和时输出波形发生畸变，变压器式的结构、线路较为复杂。

固体调压器虽然依体积小、重量轻、可以进行无触点的无级调压得到普遍应用，但是以可控硅为调压执行器件时输出波形不连续完整，不适应对波形有要求的负载。由于其同负载相串联，实施全功率控制，不但产生较强的高次谐波，对供电网络、周围环境及附近的通讯、无线设施造成电磁污染、干扰，而且只能在输入电压范围内进行调压；以大功率三极管开关状态下运用进行调压时，不仅存在电磁干扰，受元件极限参数限制，调控功率都比较小。

在自耦变压器的升压、降压抽头上分别接入可控硅构成的调压器，虽然克服了可控硅只能调压不能升压的不足，但是仍然存在波形畸变和电磁干扰问题。

本发明的目地是要提供一种效率高、成本低、输出波形好、调整速度快、工作稳定可靠，适合各种性质负载的通用无刷调压器。

本比例式磁控有载无刷调压器包括绕组、调控器件等部分，变压器式调压器的特征是：同一铁心上绕有以正向串联方式相连接的调控绕组和调压绕组，调控绕组由调控器件与线圈相串联组成，调控绕组为输入端，调压绕组为输出端；电抗器式调压器的特征是：同一铁心上绕有以反向并联方式相连接的调控绕组和调压绕组，调控绕组由调控器件与线圈相串联组成，一端为输入端，另一端为输出端。

由于本发明的两个绕组绕在同一个铁心上，以无触点的调控器件首先进行一级的直接电控，又在磁路内以叠加合成的方式进行二级的磁控，实现了无刷、无传动机构、无波形畸变的静态调整，兼有固体调压器和电磁调压器的共同优点：

1、结构、线路简单，容量大、效率高、成本低、损耗小。

2、采用电控与磁控相结合的二级控制后具有固体调压器的反应速度和调压精度，由于不存在电刷和传动机构，工作稳定、可靠。

3、以交变磁通的叠加合成为主控技术，没有饱和电抗器及固体调压器件的波形畸变，适合各种性质负载的需要。

4、由于无刷，不但可以使用在低压领域，并可以使用在高压领域。

5、不但直接的电控功率小，并为实施自动控制提供了方便，可以分别以电流、电压的输出为反馈控制信号，根据需要得到稳压、稳流的交、直(输出端接入整流元件)流输出。

6、两个调压器即可以单独使用，又可以互相组合，还可以配置在其他设备上，以不同的相数、容量、电压等级生产出各种需要调压、进行功率控制的电控设备。

在调控器件控制下该绕组的电流发生变化时，其磁通亦发生变化，两个绕组的叠加合成磁通也随之发生变化。当调控绕组的电流从零开始增加时，变压器式调压器由于两个绕组是正向串联，其电流的相位相同，叠加合成磁通趋强；电抗器式调压器由于两个绕组是反向并联，其电流的相位相反，叠加合成磁通趋弱。前者输出电压升高，后者电压降低，但负载上得到的电压都是升高的。调控绕组的电流与调压绕组的电流以及输出电流保持正比关系，前者增加，后两个同时随之增加，减少时，也同时随之减少。调整调控器件对电流进行控制，就可以调控输出电压，由此达到调压目地。

下面结合两个调压器各自的原理电路图和实施例进一步分别描述其调压原理。