專利名稱：一種串級電壓調壓器的制作方法
一種串級電壓調壓器技術領域
本發明屬于交流電壓調節設備技術領域，特別涉及在電力試驗中用于調節試驗電壓的一種串級電壓調壓器。
背景技術：
調壓器是電力試驗中的必備設備。現有技術中，用于調節試驗電壓的電壓調壓器主要有接觸式調壓器、感應式調壓器和可控硅調壓器3種。其中接觸式調壓器是在鐵芯上繞一單電壓繞組，若干裝在刷架上的碳刷在彈簧壓力作用下與線圈的磨光表面緊密吻合，通過碳刷在線圈磨光面上滑動位置而進行電壓調整，容量大時也可采用銅接觸器，由于制作簡單，造價低和使用方便的特點，是目前O. 5KVA 150KVA 主要采用的調壓設備。但是，接觸式調壓器存在的最大問題是碳刷接觸的可靠性較差，調壓時容易造成電壓和電流的較大抖動，危害其他設備及人身安全，不適合制作更大容量的電壓調壓器。
感應式調壓器采用高強度二次線圈框，在開口鐵芯中轉動角度，使線圈框包圍的磁力線面積不同，感應電壓不同，從而調節輸出電壓，由于其具有無觸點調壓、并能在帶負載情況下平滑、無級地調節輸出電壓的特點，一般用于制作50KVA以上調壓器。但是，由于感應式調壓器使用中線圈應力非常大，制作難度較大，運行時一般會有較大噪聲，另一個重要缺陷是輸出零位電壓較大，在很多試驗中不能使用。
可控硅調壓器是一種以可控硅為基礎，以專用控制電路為核心的電源功率控制電器，具有效率高、無機械噪聲和磨損、響應速度快、體積小、重量輕等諸多優點，但是，由于原理上有非常大的波形畸變，不能用于大多數電力試驗。發明內容
本發明所要解決是技術問題是，克服現有技術的不足之處和缺陷，提供容量可以累積增加、調節細度高、調節穩定，且輸出零位小的一種串級電壓調壓器。
本發明采用的技術方案包括調壓柜，在調壓柜內安裝有調壓模塊，所述調壓模塊由次級相互串接變壓器陣列、繼電器陣列和控制電路組成，所述繼電器陣列分別與次級相互串接變壓器陣列的一次繞組和電源輸入端子連接，所述次級相互串接變壓器陣列的二次繞組與調壓輸出端子連接，由所述繼電器陣列控制次級相互串接變壓器陣列的一次繞組加電數量。
所述控制電路為串行控制電路，含有移位寄存器和繼電器驅動電路，其中，移位寄存器分別與移位脈沖輸入接口和移位脈沖輸出接口以及繼電器驅動電路連接，繼電器驅動電路與繼電器陣列連接。
所述控制電路為并行控制電路，含有并行寄存器和繼電器驅動電路，其中，并行寄存器分別與并行數據輸入接口和繼電器驅動電路連接，繼電器驅動電路與繼電器陣列連接。
所述調壓模塊分層分組安裝在抽屜式調壓單元中，在抽屜式調壓單元的外表面安裝移位脈沖輸入接口和移位脈沖輸出接口以及電源輸入端子和調壓輸出端子。
所述調壓模塊分層分組安裝在抽屜式調壓單元中，在抽屜式調壓單元的外表面安裝并行數據輸入接口和電源輸入端子和調壓輸出端子。
在所述調壓柜上還安裝有控制信號輸入轉接接口以及電源輸入轉接接口和調壓輸出轉接接口。
在所述調壓柜上安裝有散熱百葉窗。
與現有技術相比，本發明的有益效果是(I)本發明由多個變壓器輸出串聯而成，由控制電路和繼電器陣列控制次級相互串接變壓器陣列的一次繞組逐個加電實現調壓輸出，組成調壓器的變壓器數量和容量是根據輸出容量和細度要求調整的，且控制電路和調壓單元可以模塊化累加，容量可以累積增加，因此可以制作各種容量和調節細度的調壓器，調壓穩定，調節細度高，輸出零位小，沒有易損件，不需要充油，尤其適合制作數千伏安至數百萬伏安調壓器，廣泛適用于各種電力試驗調壓需求。
(2)本發明通過控制次級相互串接變壓器陣列的變壓器加電數量實現調節輸出電壓，設備輸出容量等于所有變壓器的容量總和，設備最大輸出電壓等于所有變壓器輸出電壓總和，電壓調節細度等于最小的單個變壓器輸出電壓，調節細度可以優于1%%。
(3)本發明的控制電路可以手動控制，也可以用計算機控制，能方便地實現自動測量。
(4)本發明采用抽屜式調壓單元，組裝方便，便于累加。
圖I是本發明的立體結構示意圖，圖2是本發明串行控制電路抽屜式調壓單元平面圖，圖3是本發明并行控制電路抽屜式調壓單元平面圖，圖4是本發明串行控制電路一個調壓模塊組成的調壓單元方框圖，圖5是本發明并行控制電路一個調壓模塊組成的調壓單元方框圖，圖6是本發明串行控制電路多個調壓模塊組成的調壓單元接線圖，圖7是本發明并行控制電路多個調壓模塊組成的調壓單元接線圖，圖8是本發明多個調壓柜串接示意圖。
圖中1.調壓柜，2.抽屜式調壓單元，3-1.移位脈沖輸入接口，3-2.并行數據輸入接口4.移位脈沖輸出接口，5.調壓模塊，5-1.次級相互串接變壓器陣列，5-2.繼電器陣列，5-3.控制電路，5-3-1.移位寄存器，5-3-2.并行寄存器 5-3-3.繼電器驅動電路，6.電源輸入端子，7.調壓輸出端子，8.控制信號輸入轉接接口，9.電源輸入轉接接口，10.調壓輸出轉接接口，11.散熱百葉窗，12.緊固螺釘。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明作具體說明。
具體設施方式I如圖I所示，本發明包括調壓柜1，在調壓柜I內由上至下分層安裝抽屜式調壓單元2， 圖I所示為20層抽屜式調壓單元2，所述抽屜式調壓單元2用緊固螺釘12固定在調壓柜I 的框架上，在抽屜式調壓單元2的外表面安裝有移位脈沖輸入接口 3-1和移位脈沖輸出接口 4以及電源輸入端子6和調壓輸出端子7，為了方便接線，在調壓柜I上還安裝有控制信號輸入轉接接口 8、電源輸入轉接接口 9和調壓輸出轉接接口 10 ;為了進行散熱，在調壓柜I安裝有散熱百葉窗11，在每一層抽屜式調壓單元2中安裝有調壓模塊5 ;結合如圖2、圖4 和圖6所示，所述調壓模塊5分層分組安裝在抽屜式調壓單元2中，每一層抽屜式調壓單元 2中至少安裝一層一組調壓模塊5，圖2和圖6所示為平鋪安裝一層四組調壓模塊5，每一組調壓模塊5由次級相互串接變壓器陣列5-1、繼電器陣列5-2和和控制電路5-3組成，所述控制電路5-3為串行控制電路，含有移位寄存器5-3-1和繼電器驅動電路5-3-3，其中，移位寄存器5-3-1相互串聯后與移位脈沖輸入接口 3-1和移位脈沖輸出接口 4連接，并與繼電器驅動電路5-3-3連接，繼電器驅動電路5-3-3與繼電器陣列5-2連接；在抽屜式調壓單元 2的外表面安裝移位脈沖輸入接口 3-1和移位脈沖輸出接口 4以及電源輸入端子6和調壓輸出端子7，所述繼電器陣列5-2分別與次級相互串接變壓器陣列5-1的一次繞組和電源輸入端子6連接，所述次級相互串接變壓器陣列5-1的二次繞組與調壓輸出端子7連接，由所述繼電器陣列5-2控制次級相互串接變壓器陣列5-1的一次繞組加電數量，通過控制加電數量實現輸出電壓調節，加電方法是用繼電器將一次繞組并接到電源輸入端子6，電源輸入端子6并接到220V或380V電網口，也可以用交流接觸器或固態繼電器或PLC控制實現。 本發明次級相互串接變壓器陣列5-1的變壓器數量和容量根據輸出容量和細度要求調整， 一個具體實施方式
是用于大電流互感器誤差檢測的調壓器，由1792個容量60VA變壓器和 256個5VA變壓器組成，電壓調節范圍O 420V，調節細度O. 01V，輸出容量108. 5KVA。
具體實施方式
2如圖I所示，本發明包括調壓柜1，在調壓柜I內由上至下分層安裝抽屜式調壓單元2， 所述抽屜式調壓單元2用緊固螺釘12固定在調壓柜I的框架上，圖I所示為20層抽屜式調壓單元2，在抽屜式調壓單元2的外表面安裝有并行數據輸入接口 3-2，即將圖I中移位脈沖輸入接口 3-1和移位脈沖輸出接口 4替換為并行數據輸入接口 3-2，在抽屜式調壓單元2的外表面還安裝電源輸入端子6和調壓輸出端子7，為了方便接線，在調壓柜I上還安裝有控制信號輸入轉接接口 8、電源輸入轉接接口 9和調壓輸出轉接接口 10 ;為了進行散熱， 在調壓柜I上安裝有散熱百葉窗11，在每一層抽屜式調壓單元2中安裝有調壓模塊5 ;結合如圖3、圖5和圖7所示，所述調壓模塊5分層分組安裝在抽屜式調壓單元2中，每一層抽屜式調壓單元2中至少安裝一層一組調壓模塊5，圖3和圖7所示為平鋪安裝一層四組調壓模塊5，每一組調壓模塊5由次級相互串接變壓器陣列5-1、繼電器陣列5-2和和控制電路5-3 組成，所述控制電路5-3為并行控制電路，含有并行寄存器5-3-2和繼電器驅動電路5-3-3， 其中，并行寄存器5-3-2分別與并行數據輸入接口 3-2和繼電器驅動電路5-3-3連接，繼電器驅動電路5-3-3與繼電器陣列5-2連接；繼電器陣列5-2分別與次級相互串接變壓器陣列5-1的一次繞組和電源輸入端子6連接，所述次級相互串接變壓器陣列5-1的二次繞組與調壓輸出端子7連接，由所述繼電器陣列5-2控制次級相互串接變壓器陣列5-1的一次繞組加電數量，通過控制加電數量實現輸出電壓調節，加電方法是用繼電器將一次繞組并接到電源輸入端子6，電源輸入端子6并接到220V或380V電網口，也可以用交流接觸器或固態繼電器或PLC控制實現。本發明次級相互串接變壓器陣列5-1的變壓器數量和容量根據輸出容量和細度要求調整，一個具體實施方式
是用于大電流發生器的調壓器，由160個容量100VA變壓器和32個5VA變壓器組成，電壓調節范圍O 420V，調節細度O. 01V,輸出容量 16. 16KVA。
具體實施方式
3如圖8所示，本發明每一個調壓柜I可以獨立構成一個調壓器，為了使每一個調壓器的柜體不至于過大，根據設備總輸出容量的要求，幾個至幾十個調壓器可以串接使用，其設備總輸出容量等于所有變壓器的容量總和，設備的最大輸出電壓等于所有變壓器輸出電壓總和，電壓調節細度等于最小的單個變壓器輸出電壓，調節細度可以優于1%%。
以串行控制電路的調壓器為例，本發明的工作過程是，首先將本發明與調壓器控制器連接，如圖8所示，所述調壓器控制器包括232/485串口 13_4、單片機13_3、手動脈沖編碼器13-1、脈沖整形和調節方向識別電路13-2和脈沖輸出電路13-5，當進行手動控制時，通過旋轉手動脈沖編碼器的旋鈕，將控制脈沖信號輸入到脈沖整形和調節方向識別電路，通過脈沖整形和調節方向識別電路整形，使信號波形達到完好，然后將信號經脈沖輸出電路發送到被控串級電壓調壓器的信號接口，實現對串級電壓調壓器的控制；如果需要進行計算機控制，將232/485串口與計算機14連接，計算機14通過232/485串口向單片機發送需要增減的脈沖數量，單片機將對應數量的脈沖信號發送給脈沖輸出電路，脈沖輸出電路發送到被控串級電壓調壓器的信號接口，實現對串級電壓調壓器的控制。在將本發明與調壓器控制器連接同時與電源連接，電源由電源輸入端子6輸入到繼電器陣列5-2，由移位脈沖輸入接口 3-1輸入的控制信號進入移位寄存器5-3-1，移位寄存器5-3-1的信號經繼電器驅動電路5-3-3驅動繼電器陣列5-2 ;而后，繼電器陣列5-2將電源電壓加到次級相互串接變壓器陣列5-1的一次繞組端，通過繼電器陣列5-2動作數量控制次級相互串接變壓器陣列5-1的變壓器工作數量，從而實現不同的調節輸出電壓。
權利要求
1.一種串級電壓調壓器，包括調壓柜(1)，其特征在于，在調壓柜(I)內安裝有調壓模塊(5)，所述調壓模塊(5)由次級相互串接變壓器陣列(5-1)、繼電器陣列(5-2)和控制電路 (5-3)組成，所述繼電器陣列(5-2)分別與次級相互串接變壓器陣列(5-1)的一次繞組和電源輸入端子(6)連接，所述次級相互串接變壓器陣列(5-1)的二次繞組與調壓輸出端子(7) 連接，由所述繼電器陣列(5-2)控制次級相互串接變壓器陣列(5-1)的一次繞組加電數量。
2.根據權利要求I所述一種串級電壓調壓器，其特征在于，所述控制電路(5-3)為串行控制電路，含有移位寄存器(5-3-1)和繼電器驅動電路(5-3-3 )，其中，移位寄存器(5-3-1) 分別與移位脈沖輸入接口(3-1)和移位脈沖輸出接口(4)以及繼電器驅動電路(5-3-3)連接，繼電器驅動電路(5-3-3 )與繼電器陣列(5-2 )連接。
3.根據權利要求I所述一種串級電壓調壓器，其特征在于，所述控制電路(5-3)為并行控制電路，含有并行寄存器(5-3-2)和繼電器驅動電路(5-3-3)，其中，并行寄存器(5-3-2) 分別與并行數據輸入接口( 3-2 )和繼電器驅動電路(5-3-3 )連接，繼電器驅動電路(5-3-3 ) 與繼電器陣列(5-2)連接。
4.根據權利要求2所述一種串級電壓調壓器，其特征在于，所述調壓模塊(5)分層分組安裝在抽屜式調壓單元(2)中，在抽屜式調壓單元(2)的外表面安裝移位脈沖輸入接口 (3-1)和移位脈沖輸出接口(4)以及電源輸入端子(6)和調壓輸出端子(7)。
5.根據權利要求3所述一種串級電壓調壓器，其特征在于，所述調壓模塊(5)分層分組安裝在抽屜式調壓單元(2)中，在抽屜式調壓單元(2)的外表面安裝并行數據輸入接口 (3-2 )和電源輸入端子(6 )和調壓輸出端子(7 )。
6.根據權利要求I所述一種串級電壓調壓器，其特征在于，在所述調壓柜(I)上還安裝有控制信號輸入轉接接口(8)以及電源輸入轉接接口(9)和調壓輸出轉接接口(10)。
7.根據權利要求I所述一種串級電壓調壓器，其特征在于，在所述調壓柜(I)上安裝有散熱百葉窗(11)。
全文摘要
一種串級電壓調壓器，克服了現有接觸式調壓器可靠性較差、安全性低以及感應式調壓器制作難度較大和輸出零位電壓較大的問題，特征是在調壓柜內安裝調壓模塊，調壓模塊由次級相互串接變壓器陣列、繼電器陣列和控制電路組成，繼電器陣列分別與次級相互串接變壓器陣列的一次繞組和電源輸入端子連接，次級相互串接變壓器陣列的二次繞組與調壓輸出端子連接，由繼電器陣列控制次級相互串接變壓器陣列的一次繞組加電數量實現調壓輸出，有益效果是，控制電路和調壓單元可以模塊化累加，因此可以制作各種容量和調節細度的調壓器，調壓穩定，調節細度高，輸出零位小，安全可靠，且沒有易損件，不需要充油，廣泛適用于各種電力試驗調壓需求。
文檔編號G05F1/14GK102937818SQ201210463388
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月17日 優先權日2012年11月17日
發明者張欣, 胡毅, 王野夫, 王德文, 張曉宇, 劉輝, 吳德莉, 鄒春威, 孫喻 申請人:沈陽中川測試技術有限公司