本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及切換電路。

背景技術(shù)：

穩(wěn)壓器作為一種能自動(dòng)調(diào)整輸出電壓的供電電路或供電設(shè)備，其作用是將波動(dòng)較大和不合用電器設(shè)備要求的電源電壓穩(wěn)定在它的設(shè)定值范圍內(nèi)，使各種電路或電器設(shè)備能在額定工作電壓下正常工作。目前常用的穩(wěn)壓器為無(wú)觸點(diǎn)交流穩(wěn)壓器，其包括：補(bǔ)償式無(wú)觸點(diǎn)交流穩(wěn)壓器、自耦式無(wú)觸點(diǎn)交流穩(wěn)壓器和隔離式無(wú)觸點(diǎn)交流穩(wěn)壓器等幾種類(lèi)型?？煽毓鑶卧ǔＷ鳛樯鲜龇€(wěn)壓器中通用的可控開(kāi)關(guān)單元，連接在穩(wěn)壓器的抽頭上，用于根據(jù)輸入電壓的波動(dòng)，通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通和關(guān)斷，改變穩(wěn)壓器中的抽頭的不同接入方式，調(diào)整穩(wěn)壓器中輸入和輸出匝數(shù)比，從而達(dá)到穩(wěn)壓的效果。可控硅單元常選用晶閘管。由于晶閘管電流到零才關(guān)斷的特性，再加上電路中經(jīng)常有感性負(fù)載存在，導(dǎo)致電壓和電流不同步，從而會(huì)導(dǎo)致晶閘管切換的時(shí)候不能連續(xù)而精確的切換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種切換電路，用以克服晶閘管切換的時(shí)候不能連續(xù)而精確的切換問(wèn)題。

具體地，本發(fā)明提供一種切換電路，其與補(bǔ)償變壓器和電壓切換電路分別電性連接，包括：電流過(guò)零檢測(cè)單元、電壓過(guò)零檢測(cè)單元、全周期電阻切換單元和控制單元；所述電流過(guò)零檢測(cè)單元串聯(lián)在補(bǔ)償變壓器和電壓切換電路之間，所述電壓過(guò)零檢測(cè)單元并聯(lián)在所述電壓切換電路上；所述全周期電阻切換單元分別與所述補(bǔ)償變壓器和所述電壓切換電路電性連接；所述電流過(guò)零檢測(cè)單元、所述電壓過(guò)零檢測(cè)單元、所述全周期電阻切換單元和所述電壓切換電路均與所述控制單元電性連接；所述控制單元根據(jù)接收到的電流過(guò)零信號(hào)控制所述電壓切換電路切換以及根據(jù)接收到的電壓過(guò)零信號(hào)控制所述全周期電阻切換單元切換。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電流過(guò)零檢測(cè)單元包括：主限壓二極管、限流電阻、副限壓保護(hù)二極管、共模干擾抑制電感和比較器；所述主限壓二極管用于限制串聯(lián)回路中的電壓不超過(guò)二極管的壓降；所述限流電阻和所述副限壓保護(hù)二極管用于在所述主限壓二極管損壞保護(hù)后級(jí)輸出電路；所述共模干擾抑制電感用于抑制電網(wǎng)中的干擾；所述比較器用于判斷所述主限壓二極管是否有電壓。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電壓過(guò)零檢測(cè)單元包括：主限流電阻、限壓二極管和副限流電阻；所述主限流電阻、和所述副限流電阻用于降低回路中電流，所述限壓二極管用于用于限制并聯(lián)回路中的電壓不超過(guò)0.7v。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電壓過(guò)零檢測(cè)單元和所述電流過(guò)零檢測(cè)單元均采用光耦隔離。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電壓過(guò)零檢測(cè)單元并聯(lián)在所述電壓切換電路上的最低壓繞組上。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述全周期電阻切換單元包括：晶閘管開(kāi)關(guān)和等效負(fù)載電阻，所述晶閘管開(kāi)關(guān)和所述等效負(fù)載電阻串聯(lián)接入所述補(bǔ)償變壓器的輸入端，所述等效負(fù)載電阻的阻值等于所述補(bǔ)償變壓器的最大負(fù)載阻值。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述晶閘管開(kāi)關(guān)為一個(gè)雙向晶閘管或兩個(gè)單向晶閘管組成雙向。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電壓切換電路為編碼式無(wú)觸點(diǎn)電壓切換電路。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述控制單元為arm單片機(jī)控制單元。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述補(bǔ)償變壓器為降低輸出電壓從而提高輸出電流的變壓器。

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，至少具有如下有益效果：

(1)全周期電阻切換單元可以解決晶閘管受反向能量擊穿的問(wèn)題。

(2)控制單元根據(jù)接收到的電流過(guò)零信號(hào)控制電壓切換電路精準(zhǔn)切換以及根據(jù)接收到的電壓過(guò)零信號(hào)控制全周期電阻切換單元精準(zhǔn)切換。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的切換電路的電路連接示意圖。

圖2為圖1中的電壓切換電路的電路連接示意圖。

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例提供的切換電路的一個(gè)完整周期內(nèi)電壓電流波形變化曲線(xiàn)圖。

主要元件符號(hào)說(shuō)明：

10-電流過(guò)零檢測(cè)單元；11--電壓過(guò)零檢測(cè)單元；12-全周期電阻切換單元；13-控制單元；14-電壓切換電路；15-補(bǔ)償變壓器。

具體實(shí)施方式

在下文中，將更全面地描述本公開(kāi)的各種實(shí)施例。本公開(kāi)可具有各種實(shí)施例，并且可在其中做出調(diào)整和改變。然而，應(yīng)理解：不存在將本公開(kāi)的各種實(shí)施例限于在此公開(kāi)的特定實(shí)施例的意圖，而是應(yīng)將本公開(kāi)理解為涵蓋落入本公開(kāi)的各種實(shí)施例的精神和范圍內(nèi)的所有調(diào)整、等同物和/或可選方案。

在下文中，可在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”或“可包括”指示所公開(kāi)的功能、操作或元件的存在，并且不限制一個(gè)或更多個(gè)功能、操作或元件的增加。此外，如在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中所使用，術(shù)語(yǔ)“包括”、“具有”及其同源詞僅意在表示特定特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項(xiàng)的組合，并且不應(yīng)被理解為首先排除一個(gè)或更多個(gè)其它特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項(xiàng)的組合的存在或增加一個(gè)或更多個(gè)特征、數(shù)字、步驟、操作、元件、組件或前述項(xiàng)的組合的可能性。

在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中，表述“a或/和b中的至少一個(gè)”包括同時(shí)列出的文字的任何組合或所有組合。例如，表述“a或b”或“a或/和b中的至少一個(gè)”可包括a、可包括b或可包括a和b二者。

在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中使用的表述(諸如“第一”、“第二”等)可修飾在各種實(shí)施例中的各種組成元件，不過(guò)可不限制相應(yīng)組成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的順序和/或重要性。以上表述僅用于將一個(gè)元件與其它元件區(qū)別開(kāi)的目的。例如，第一用戶(hù)裝置和第二用戶(hù)裝置指示不同用戶(hù)裝置，盡管二者都是用戶(hù)裝置。例如，在不脫離本公開(kāi)的各種實(shí)施例的范圍的情況下，第一元件可被稱(chēng)為第二元件，同樣地，第二元件也可被稱(chēng)為第一元件。

應(yīng)注意到：如果描述將一個(gè)組成元件“連接”到另一組成元件，則可將第一組成元件直接連接到第二組成元件，并且可在第一組成元件和第二組成元件之間“連接”第三組成元件。相反地，當(dāng)將一個(gè)組成元件“直接連接”到另一組成元件時(shí)，可理解為在第一組成元件和第二組成元件之間不存在第三組成元件。

在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中使用的術(shù)語(yǔ)“用戶(hù)”可指示使用電子裝置的人或使用電子裝置的裝置(例如，人工智能電子裝置)。

在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述特定實(shí)施例的目的并且并非意在限制本公開(kāi)的各種實(shí)施例。如在此所使用，單數(shù)形式意在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否則在這里使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)術(shù)語(yǔ)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))具有與本公開(kāi)的各種實(shí)施例所屬領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常理解的含義相同的含義。所述術(shù)語(yǔ)(諸如在一般使用的詞典中限定的術(shù)語(yǔ))將被解釋為具有與在相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的語(yǔ)境含義相同的含義并且將不被解釋為具有理想化的含義或過(guò)于正式的含義，除非在本公開(kāi)的各種實(shí)施例中被清楚地限定。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種切換電路，包括：電流過(guò)零檢測(cè)單元10、電壓過(guò)零檢測(cè)單元11、全周期電阻切換單元12和控制單元13。

電流過(guò)零檢測(cè)單元10串聯(lián)在補(bǔ)償變壓器15和電壓切換電路14之間，電壓過(guò)零檢測(cè)單元11并聯(lián)在電壓切換電路14上；全周期電阻切換單元12分別與補(bǔ)償變壓器15和電壓切換電路14電性連接；電流過(guò)零檢測(cè)單元10、電壓過(guò)零檢測(cè)單元11、全周期電阻切換單元12和電壓切換電路14均與控制單元13電性連接；控制單元13根據(jù)接收到的電流過(guò)零信號(hào)控制電壓切換電路14切換以及根據(jù)接收到的電壓過(guò)零信號(hào)控制全周期電阻切換單元12切換。

電流過(guò)零檢測(cè)單元10包括：主限壓二極管d11、d12、d13和d14，限流電阻r11和r12，副限壓保護(hù)二極管d11和d12，共模干擾抑制電感w1和比較器；主限壓二極管d11、d12、d13和d14用于限制串聯(lián)回路中的電壓不超過(guò)二極管的壓降0.7v；限流電阻r11和r12以及副限壓保護(hù)二極管d11和d12用于在主限壓二極管損壞保護(hù)后級(jí)輸出電路；共模干擾抑制電感w1用于抑制電網(wǎng)中的干擾；所述比較器用于判斷主限壓二極管是否有電壓。

電壓過(guò)零檢測(cè)單元11包括：主限流電阻r21、限壓二極管d21和副限流電阻r22；主限流電阻r21、和副限流電阻r22用于降低回路中電流，限壓二極管d21用于用于限制并聯(lián)回路中的電壓不超過(guò)二極管的壓降。

電壓過(guò)零檢測(cè)單元11和電流過(guò)零檢測(cè)單元10均采用光耦隔離，采用光耦隔離實(shí)現(xiàn)輸入端與輸出端完全的電氣隔離，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高。

電壓切換電路14為編碼式無(wú)觸點(diǎn)電壓切換電路，該編碼式無(wú)觸點(diǎn)電壓切換電路包括多個(gè)繞組和多個(gè)編碼控制開(kāi)關(guān)；所述編碼控制開(kāi)關(guān)用于控制所述繞組是否接入從而實(shí)現(xiàn)不同電壓的切換；每個(gè)繞組提供固定的交流電壓輸入值，不同繞組提供的交流電壓輸入值各不相同。

如圖2所示，是一種電壓切換電路的電路連接示意圖。電壓切換電路14包括：4個(gè)繞組(分別為繞組w1、繞組w2、繞組w3和繞組w4)、12個(gè)編碼控制開(kāi)關(guān)(分別為開(kāi)關(guān)s1、開(kāi)關(guān)s2、開(kāi)關(guān)s3、開(kāi)關(guān)s4、開(kāi)關(guān)s5、開(kāi)關(guān)s6、開(kāi)關(guān)s7、開(kāi)關(guān)s8、開(kāi)關(guān)s9、開(kāi)關(guān)s10、開(kāi)關(guān)s11和開(kāi)關(guān)s12)；12個(gè)編碼控制開(kāi)關(guān)用于控制4個(gè)繞組是否接入補(bǔ)償變壓器15的輸入端；每個(gè)繞組提供固定的交流電壓輸入值，不同繞組提供的交流電壓輸入值各不相同；補(bǔ)償變壓器15用于降低輸出電壓從而提高輸出電流。

12個(gè)編碼控制開(kāi)關(guān)為晶閘管開(kāi)關(guān)。

在本實(shí)施例中，繞組w1的交流電壓輸入值為220v，繞組w2的交流電壓輸入值為110v，繞組w3的交流電壓輸入值為55v，繞組w4的交流電壓輸入值為28v。繞組的電壓步進(jìn)值為28v。

繞組w1直接取用市電供電網(wǎng)。繞組w2、繞組w3和繞組w4通過(guò)變壓器降壓分別得到110v、55v和28v輸出。

每個(gè)繞組與一個(gè)編碼控制開(kāi)關(guān)串聯(lián)后與另一個(gè)編碼控制開(kāi)關(guān)并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)繞組選擇電路，每個(gè)繞組選擇電路中的兩個(gè)編碼控制開(kāi)關(guān)為一斷開(kāi)一接通狀態(tài)，多個(gè)所述繞組選擇電路串聯(lián)后接入所述補(bǔ)償變壓器的輸入端。

繞組w4與開(kāi)關(guān)s11串聯(lián)后與開(kāi)關(guān)s12并聯(lián)構(gòu)成繞組w4選擇電路，。繞組w3與開(kāi)關(guān)s9串聯(lián)后與開(kāi)關(guān)s10并聯(lián)構(gòu)成繞組w3選擇電路，繞組w2與開(kāi)關(guān)s7串聯(lián)后與開(kāi)關(guān)s8并聯(lián)構(gòu)成繞組w2選擇電路，繞組w1與開(kāi)關(guān)s5串聯(lián)后與開(kāi)關(guān)s6并聯(lián)構(gòu)成繞組w1選擇電路。繞組w4選擇電路、繞組w3選擇電路、繞組w2選擇電路和繞組w1選擇電路依次串聯(lián)。

開(kāi)關(guān)s5至開(kāi)關(guān)s12用于控制4個(gè)繞組是否接入補(bǔ)償變壓器15的輸入端從而控制補(bǔ)償大小。

開(kāi)關(guān)s12與開(kāi)關(guān)s11必須為一斷開(kāi)一接通狀態(tài)，開(kāi)關(guān)s10與開(kāi)關(guān)s9必須為一斷開(kāi)一接通狀態(tài)，開(kāi)關(guān)s8與開(kāi)關(guān)s7必須為一斷開(kāi)一接通狀態(tài)，開(kāi)關(guān)s6與開(kāi)關(guān)s5必須為一斷開(kāi)一接通狀態(tài)。否則繞組就會(huì)因?yàn)槎搪范鵁龤А?/p>

開(kāi)關(guān)s1至開(kāi)關(guān)s4這4個(gè)編碼控制開(kāi)關(guān)用于控制補(bǔ)償類(lèi)型是正補(bǔ)償還是反補(bǔ)償。當(dāng)開(kāi)關(guān)s4和開(kāi)關(guān)s2為接通狀態(tài)，開(kāi)關(guān)s3和開(kāi)關(guān)s1為斷開(kāi)狀態(tài)時(shí)，實(shí)現(xiàn)正補(bǔ)償。當(dāng)開(kāi)關(guān)s4和開(kāi)關(guān)s2為斷開(kāi)狀態(tài)，開(kāi)關(guān)s3和開(kāi)關(guān)s1為接通狀態(tài)時(shí)，實(shí)現(xiàn)反補(bǔ)償。

編碼控制開(kāi)關(guān)采用單片機(jī)電路實(shí)現(xiàn)，所述編碼控制開(kāi)關(guān)通過(guò)隔離變壓器驅(qū)動(dòng)。通過(guò)高低電平控制開(kāi)關(guān)的接通與斷開(kāi)。當(dāng)電平為高點(diǎn)(用編碼1表示)表示開(kāi)關(guān)為接通狀態(tài)，當(dāng)電平為低點(diǎn)(用編碼0表示)表示開(kāi)關(guān)為斷開(kāi)狀態(tài)。

將開(kāi)關(guān)s12、開(kāi)關(guān)s11、開(kāi)關(guān)s10、開(kāi)關(guān)s9、開(kāi)關(guān)s8、開(kāi)關(guān)s7、開(kāi)關(guān)s6、開(kāi)關(guān)s5、開(kāi)關(guān)s4、開(kāi)關(guān)s3、開(kāi)關(guān)s2、開(kāi)關(guān)s1的狀態(tài)從高位到低位依次排列編碼成12位二進(jìn)制控制編碼，用于調(diào)節(jié)補(bǔ)償變壓器15的輸入端電壓。

電壓過(guò)零檢測(cè)單元11并聯(lián)在電壓切換電路14上的最低壓繞組w4上取電檢測(cè)。

全周期電阻切換單元12包括：一個(gè)晶閘管開(kāi)關(guān)s0和一個(gè)等效負(fù)載電阻r1，晶閘管開(kāi)關(guān)s0和等效負(fù)載r1串聯(lián)接入補(bǔ)償變壓器15的輸入端，等效負(fù)載電阻r1的阻值等于補(bǔ)償變壓器15的最大負(fù)載阻值。晶閘管開(kāi)關(guān)s0為一個(gè)雙向晶閘管或兩個(gè)單向晶閘管組成雙向。

控制單元13為arm單片機(jī)控制單元。

arm單片機(jī)是以arm處理器為核心的一種單片微型計(jì)算機(jī)，是近年來(lái)隨著電子設(shè)備智能化和網(wǎng)絡(luò)化程度不斷提高而出現(xiàn)的新興產(chǎn)物。arm單片機(jī)以其體積小、功耗低、集成度和性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)在各領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

補(bǔ)償變壓器15為降低輸出電壓從而提高輸出電流的變壓器。

如圖3所示，一個(gè)完整周期內(nèi)的電壓電流波形變化曲線(xiàn)。從圖中可以看出電流波形和電壓波形相位不同，主要是由于電路中存在感性負(fù)載所致，當(dāng)電路中只存在感性負(fù)載時(shí)，負(fù)載電流應(yīng)該滯后負(fù)載電壓一個(gè)相位差即90度，但是由于電路中同時(shí)還存在阻性負(fù)載，所以電流滯后電壓的相位差在0度到90度之間，不會(huì)超過(guò)90度。電流波形和電壓波形相位不同，那么電流和電壓就不可能在同一時(shí)刻為零。即電流為零時(shí)，電壓不為零。電壓為零時(shí)，電流不為零。所以分別設(shè)有電流過(guò)零檢測(cè)和電壓過(guò)零檢測(cè)。具體的過(guò)零檢測(cè)切換過(guò)程如下：

1.控制單元13檢測(cè)到電壓過(guò)零信號(hào)后，把全周期電阻切換單元12中的等效負(fù)載電阻投切到補(bǔ)償變壓器15的輸入端。具體為：當(dāng)控制單元13檢測(cè)到電壓過(guò)零檢測(cè)單元11發(fā)送過(guò)來(lái)的電壓過(guò)零信號(hào)后，控制全周期電阻切換單元12中的晶閘管開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，晶閘管開(kāi)關(guān)導(dǎo)通后，全周期電阻切換單元12中的等效負(fù)載電阻就投切到補(bǔ)償變壓器15的輸入端。在電壓過(guò)零點(diǎn)把等效負(fù)載電阻投切進(jìn)去，并在一整個(gè)頻率周期都不關(guān)斷。等效電阻負(fù)載電流相互抵消，變壓器無(wú)直流成分產(chǎn)生。由于等效負(fù)載電阻的功率等效于穩(wěn)壓器的最大負(fù)載功率，所以切換時(shí)變壓器的反向電動(dòng)勢(shì)和能量都能被它有效的吸收，不會(huì)擊穿晶閘管。在各種復(fù)雜用電負(fù)載的情況下，電壓電流都不可能同步，不管電流過(guò)零點(diǎn)在哪里，都會(huì)在等效負(fù)載電阻投切的周期內(nèi)，切換晶閘管都會(huì)安全和穩(wěn)定。由于電流波形滯后電壓波形，所以先檢測(cè)到電壓過(guò)零信號(hào)。

2.超過(guò)電壓90度相位后把電壓切換電路14的晶閘管全部關(guān)閉，由于晶閘管電流到零關(guān)閉的特性，它會(huì)在電流過(guò)零后才關(guān)閉掉。為什么要在90度相位后才關(guān)閉，是因?yàn)殡娏鳒箅妷旱南辔徊畈粫?huì)超過(guò)90度。

3.控制單元13檢測(cè)到電流過(guò)零信號(hào)后，延時(shí)1ms以確定晶閘管100％關(guān)閉了，再把切換好的晶閘管導(dǎo)通。

4.全周期等效負(fù)載電阻和電壓波形的缺口會(huì)隨著用電負(fù)載的變化而變化，但可以確定的是電壓波形會(huì)因?yàn)榈刃ж?fù)載電阻的存在，不會(huì)超過(guò)晶閘管的最高承受電壓。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施場(chǎng)景的示意圖，附圖中的模塊或流程并不一定是實(shí)施本發(fā)明所必須的。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解實(shí)施場(chǎng)景中的裝置中的模塊可以按照實(shí)施場(chǎng)景描述進(jìn)行分布于實(shí)施場(chǎng)景的裝置中，也可以進(jìn)行相應(yīng)變化位于不同于本實(shí)施場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)裝置中。上述實(shí)施場(chǎng)景的模塊可以合并為一個(gè)模塊，也可以進(jìn)一步拆分成多個(gè)子模塊。

上述本發(fā)明序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施場(chǎng)景的優(yōu)劣。以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施場(chǎng)景，但是，本發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。