專利名稱：開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，屬于電氣控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以接于變壓器繞組抽頭上的開關(guān)切換進行調(diào)壓的現(xiàn)有技術(shù)中，為了防止發(fā)生因開關(guān)切換失誤而引發(fā)的過電壓、過電流損毀開關(guān)、繞組的問題，保證可靠性，通常采用這樣的技術(shù)方案一種是在變壓器繞組的各個抽頭上分別串接限流電抗器，這種方案需要使用與抽頭個數(shù)相同的電抗器，抽頭個數(shù)較多時，電抗器數(shù)量增多，體積增大，成本升高；另一種是在變壓器繞組的各個抽頭上分別串接限流電阻，這不僅增加了功率消耗，降低了效率，而且產(chǎn)生不必要的熱量。本人此前提出的技術(shù)解決方案[專利申請?zhí)柗謩e為97118804.1、02104004.4已撤回]雖然不存在類似不足，但是由于一個開關(guān)只產(chǎn)生一個電壓變量，并設(shè)有切換過渡回路，不但開關(guān)用量較多，也不便于控制。本設(shè)計是繼前一申請
之后，提出的又一種方案。
本發(fā)明的目的是要提供一種線路簡單、成本低、效率高，開關(guān)切換時既不產(chǎn)生過電壓也不產(chǎn)生過電流，既使兩個相鄰開關(guān)同時接通也不短路，從而使開關(guān)、繞組得到有效保護、又兼有凈化功能的交流調(diào)壓器。
發(fā)明內(nèi)容
1、本發(fā)明的開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，由抽頭變壓器、線性電抗器、開關(guān)、AC濾波電容和壓敏電阻等部分組成。變壓器繞組的各個抽頭上分別接有開關(guān)，其一端為調(diào)壓器輸入、輸出的公共端，另一端為輸入端。其特征是開關(guān)上接有繞于同一線性電抗器鐵芯上的繞組，其中一部分繞組的首端分別與變壓器繞組各奇數(shù)抽頭所接開關(guān)相連接，另一部分繞組的末端分別與變壓器繞組各偶數(shù)抽頭所接開關(guān)相連接，各個繞組的另一端互相連接，成為電抗器的公用端和調(diào)壓器輸出端，組成開關(guān)的切換聯(lián)絡(luò)回路。調(diào)壓器輸入、輸出端的相線與零線之間分別跨接由AC濾波電容和壓敏電阻相并聯(lián)組成的吸收回路。當(dāng)一個開關(guān)接通時，輸出端產(chǎn)生電壓，這時串接于輸入、輸出端之間的電抗器繞組與吸收回路共同組成了兀型交流低通濾波器，對輸入或輸出端傳導(dǎo)來的尖鋒電壓等高次諧波干擾進行抑制、吸收，既對開關(guān)進行保護，又在電源與負載之間實施雙向凈化。開關(guān)切換時，原接通的待切除開關(guān)未關(guān)斷、與其相鄰的切入開關(guān)即接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，此時兩個同處接通狀態(tài)的相鄰開關(guān)之間跨接的是兩個同相串聯(lián)的電抗器繞組，該繞組的感抗[ωL]把兩個開關(guān)之間形成的回路環(huán)流限定在設(shè)計值范圍內(nèi)而不短路，同時該繞組又與吸收回路組成了交流濾波器。關(guān)斷原接通的待切除開關(guān)，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU，電抗器接入繞組仍然與吸收回路組成了交流低通濾波器。各開關(guān)如此繼續(xù)進行步進式切換，重復(fù)和再現(xiàn)如上的過程與狀態(tài)。切換聯(lián)絡(luò)回路使開關(guān)實現(xiàn)步進式切換的同時保持電路不發(fā)生中斷，因而開關(guān)接通的瞬間不產(chǎn)生沖擊電流、關(guān)斷的瞬間不產(chǎn)生反電勢，開關(guān)、特別是電子開關(guān)和繞組得到自然保護的同時，輸出電后又增加了一級變量。
2、本發(fā)明的開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，由補償變壓器、線性抽頭電抗器、開關(guān)、AC濾波電容和壓敏電阻等部分組成。補償變壓器初級繞組設(shè)有抽頭，其首端與跨接在電源上的換相開關(guān)相連接，末端和各抽頭上分別接有調(diào)壓開關(guān)，各開關(guān)的另一端與跨接在電源上的另一個換相開關(guān)相連接，成為調(diào)壓器的補償繞組。其特征是補償變壓器次級為復(fù)式雙繞組，其中一個繞組的首端與另一個繞組的末端為調(diào)壓器輸入端分別接電源的相線、零線，兩個繞組的另一端為輸出端分別接負載兩端，成為負載繞組。補償繞組末端和各抽頭所接的調(diào)壓開關(guān)與另一個換相開關(guān)之間接有線性抽頭電抗器繞組，該繞組的一個中間抽頭為電抗器公用端與換相開關(guān)相連接，公用端一側(cè)繞組的其他抽頭分別與補償繞組各奇數(shù)抽頭所接開關(guān)對應(yīng)連接，公用端另一側(cè)繞組的其他抽頭分別與補償繞組末端以及各偶數(shù)抽頭所接開關(guān)相應(yīng)連接，成為調(diào)壓開關(guān)的切換聯(lián)絡(luò)回路。補償繞組抽頭上跨接由換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)和電抗器另一個繞組相串聯(lián)組成的換相開關(guān)轉(zhuǎn)切的聯(lián)絡(luò)回路。調(diào)壓器輸入、輸出端的相線與零線之間、補償繞組上分別跨接由A C濾波電容和壓敏電阻相并聯(lián)組成的吸收回路，該回路與補償變壓器的兩種繞組共同組成了交流濾波器。當(dāng)兩個換相開關(guān)分別與相線、零線接通，使補償繞組處于與負載繞組相位相同的狀態(tài)時，一個調(diào)壓開關(guān)接通后，負載繞組產(chǎn)生與電源相位相同的補償電壓。調(diào)壓開關(guān)切換時，原接通的待切除開關(guān)未關(guān)斷、與其相鄰的切入開關(guān)即接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，此時兩個同處接通狀態(tài)的相鄰開關(guān)之間跨接的是電抗器公用端兩側(cè)的接入繞組，該繞組的感抗[ωL]把兩個開關(guān)之間形成的回路環(huán)流限定在設(shè)計值范圍之內(nèi)。關(guān)斷原接通的待切除開關(guān)，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU。各調(diào)壓開關(guān)如此步進式切換，重復(fù)和再現(xiàn)如上的過程與狀態(tài)，輸出電壓在高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。切換聯(lián)絡(luò)回路使開關(guān)實現(xiàn)步進式切換的同時，保持補償繞組不中斷而不產(chǎn)生互感過電壓、開關(guān)之間不短路而不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)、特別是電子開關(guān)和繞組得到自然保護的同時輸出電壓增加了一級變量。當(dāng)補償繞組末端所接開關(guān)單獨接通、其中一個換相開關(guān)欲轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)首先接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，原接通的換相開關(guān)關(guān)斷后，接入開關(guān)再接通，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU，此時輸出電壓等于輸入電壓。另一個換相開關(guān)以同樣方式轉(zhuǎn)切后，補償繞組相位變化180°，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，關(guān)斷換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU。換相開關(guān)轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)回路保持補償繞組不開路而不產(chǎn)生互感過電壓、換相開關(guān)不短路而不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)、繞組得到自然保護的同時輸出電壓增加一級變量。調(diào)壓開關(guān)繼續(xù)進行步進式切換時，輸出電壓在低于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。當(dāng)輸入或輸出端傳入尖峰電壓等高次諧波干擾時，被交流濾波器削鋒、吸收，既對開關(guān)實施進一步保護，又在電源與負載之間進行雙向凈化。
3、本發(fā)明的開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，由補償變壓器、線性電抗器、開關(guān)、AC濾波電容和壓敏電阻等部分組成。補償變壓器初級繞組設(shè)有抽頭，其首端與跨接在電源上的換相開關(guān)相連接，末端和各抽頭上分別接有調(diào)壓開關(guān)，各開關(guān)的另一端與跨接在電源上的另一個換相開關(guān)相連接，成為調(diào)壓器的補償繞組。其特征是補償變壓器次級為復(fù)式雙繞組，其中一個繞組的首端與另一個繞組的末端為調(diào)壓器輸入端分別接電源的相線、零線，兩個繞組的另一端為輸出端分別接負載兩端，成為負載繞組。補償繞組末端和各抽頭所接的調(diào)壓開關(guān)與換相開關(guān)之間接有繞于同一線性電抗器鐵芯上的繞組，其中一部分繞組的首端與補償繞組各奇數(shù)抽頭所接開關(guān)相連接，另一部分繞組的末端與補償繞組末端以及各偶數(shù)抽頭所接開關(guān)相連接，各個繞組的另一端與換相開關(guān)相連接，成為調(diào)壓開關(guān)的切換聯(lián)絡(luò)回路。補償繞組抽頭上跨接由換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)和電抗器另一個繞組串聯(lián)組成的換相開關(guān)轉(zhuǎn)切的聯(lián)絡(luò)回路。調(diào)壓器輸入、輸出端的相線與零線之間、補償繞組上分別跨接由AC濾波電容和壓敏電阻相并聯(lián)組成的吸收回路，該回路與補償變壓器兩種繞組共同組成了交流濾波器。當(dāng)兩個換相開關(guān)分別與相線、零線接通，使補償繞組處于與負載繞組相位相同的狀態(tài)時，一個調(diào)壓開關(guān)接通后，負載繞組產(chǎn)生與電源相位相同的補償電壓。調(diào)壓開關(guān)切換時，原接通的待切除開關(guān)未關(guān)斷、與其相鄰的切入開關(guān)即接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，此時兩個同處接通狀態(tài)的相鄰開關(guān)之間跨接的是兩個同相串聯(lián)的電抗器繞組，該繞組的感抗[ωL]把兩個開關(guān)之間形成的回路環(huán)流限定在設(shè)計值范圍之內(nèi)。關(guān)斷原接通待切除開關(guān)，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU。各調(diào)壓開關(guān)如此步進式切換，重復(fù)和再現(xiàn)如上的過程與狀態(tài)，輸出電壓在高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。切換聯(lián)絡(luò)回路使開關(guān)實現(xiàn)步進式切換的同時保持補償繞組不中斷而不產(chǎn)生互感過電壓、開關(guān)之間不短路而不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)、特別是電子開關(guān)和繞組得到自然保護的同時輸出電壓增加了一級變量。當(dāng)補償繞組末端所接開關(guān)單獨接通、其中一個換相開關(guān)欲轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)首先接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，原接通的換相開關(guān)關(guān)斷后，接入開關(guān)再接通，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU，此時輸出電壓等于輸入電壓。另一個換相開關(guān)以同樣方式轉(zhuǎn)切后，補償繞組相位變化180°，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，關(guān)斷換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU。換相開關(guān)轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)回路保持補償繞組不開路而不產(chǎn)生互感過電壓、換相開關(guān)不短路而不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)、繞組得到自然保護的同時輸出電壓增加一級變量。調(diào)壓開關(guān)繼續(xù)進行步進式切換時，輸出電壓在低于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。當(dāng)輸入或輸出端傳入尖峰電壓等高次諧波干擾時，被交流濾波器削鋒、吸收，既對開關(guān)實施進一步保護，又在電源與負載之間進行雙向凈化。
由于本發(fā)明采用線性電抗器繞組與開關(guān)相串聯(lián)組成了開關(guān)的切換聯(lián)絡(luò)回路，從而實現(xiàn)了開關(guān)的步進式切換，因此開關(guān)切換時電路不發(fā)生中斷、兩個相鄰開關(guān)共同接通時不短路，既不產(chǎn)生過電壓、也不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)、特別是電子開關(guān)得到自然保護。吸收回路與繞組共同組成的廉價濾波器，對外部傳入的尖峰電壓等高次諧波進行削鋒、吸收，使開關(guān)得到進一步保護的同時又在電源與負載之間實施雙向凈化，在可靠性與電磁兼容方面更適合工程需要、符合有關(guān)標(biāo)準。由于只用一個電抗器，開關(guān)采用步進切換方式，不但減少了電抗器、開關(guān)使用數(shù)量，還降低了對開關(guān)的電壓、電流等極限參數(shù)的要求，因而既降低了成本，又提高了效率。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的幾種調(diào)壓器作進一步說明圖1是本發(fā)明開關(guān)步進切換式調(diào)壓器的單相[或三相中一相(下同)線路圖。
圖2是圖1所示調(diào)壓器一個開關(guān)單獨接通、二個相鄰開關(guān)同時接通的等效電路圖。
圖3是圖1所示調(diào)壓器與初級繞組[N1]有中間抽頭的補償變壓器[TA]相結(jié)合組成的雙向調(diào)壓器的單相電路圖。
圖4是圖1所示調(diào)壓器與另一種補償變壓器[TA]相結(jié)合組成的雙向調(diào)壓器的單相電路圖。
圖5是以抽頭式電抗器繞組為切換聯(lián)絡(luò)回路構(gòu)成的開關(guān)步進切換式雙向補償調(diào)壓器的單相電路圖。
圖6是以分設(shè)繞組電抗器為切換聯(lián)絡(luò)回路構(gòu)成的開關(guān)步進切換式雙向調(diào)壓器的單相電路圖。
圖7是圖1所示調(diào)壓器形成的交流低通濾波器的等效電路圖。
圖8是圖3、4、5、6所示補償式調(diào)壓器形成的交流濾波器的等效電路圖。
圖9是圖5、6所示補償式雙向調(diào)壓器一個調(diào)壓開關(guān)[K]單獨接通、兩個相鄰開關(guān)[K]同時接通、補償繞組末端開關(guān)[K4]與換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)[K0]同時接通的三種不同電路狀態(tài)的等效電路圖。
圖1所示的開關(guān)步進切換式調(diào)壓器由抽頭變壓器[T]、開關(guān)[K]、線性電抗器[L]和AC濾波器電容[C]以及壓敏電阻[R]等部分組成。變壓器[T]繞組的各個抽頭分別接有開關(guān)[K]，其一端為輸入、輸出的公共端[N]，另一端為輸入端[A]，繞于同一線性電抗器鐵芯上的一部分繞組的首端與變壓器奇數(shù)[1、3、5……]抽頭上所接開關(guān)[K]相連接，另一部分繞組的末端與變壓器偶數(shù)[2、4、6……]抽頭上所接開關(guān)[K]相連接，各個繞組的另一端互相連接，成為電抗器公用端和調(diào)壓器輸出端[a]，組成開關(guān)的切換聯(lián)絡(luò)回路。輸入、輸出端分別跨接由AC濾波電容[該電容為一種新型電子器件，具有雙重特性，既施加電壓低于其設(shè)計電壓時，呈現(xiàn)為無極電容特性，施加電壓的峰值高于其設(shè)計電壓時，具有壓敏電阻的特性，特別是高頻特性更好(下同)][C1、C2]和壓敏電阻[R1、R2]相關(guān)聯(lián)組成的吸收回路，成為自耦式調(diào)壓器。
該調(diào)壓器是這樣工作的輸入端[A]、[N]接于電源，一個奇數(shù)(或偶數(shù))抽頭上的開關(guān)[K]接通后，輸出端[a]既產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電壓，此時在輸入、輸出端之間串接了線性電抗器[L]一個繞組，該繞組與吸收回路共同組成了兀型交流低通濾波器。開關(guān)進行切換時，已接通的待切除開關(guān)未關(guān)斷、與其相鄰的偶數(shù)(或奇數(shù))切入開關(guān)即接通，此時一個奇數(shù)開關(guān)和其相鄰的偶數(shù)開關(guān)之間跨接的是兩個以相位相同的串聯(lián)方式相連接的電抗器[L]繞組，由于電抗器L值與匝數(shù)的平方成正比，其感抗[ωL]增大四倍，而兩個相鄰開關(guān)之間的電壓相對較低，因此回路環(huán)流被限定在設(shè)計值范圍內(nèi)而不產(chǎn)生短路環(huán)流，其電流值由式I＝V/ωL決定，式中I為回路環(huán)流，V為兩個相鄰開關(guān)之間的電壓，ωL為兩個串聯(lián)繞組的感抗，負載電流由兩個開關(guān)分流承擔(dān)。同時輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，其電壓值由兩個繞組的L值決定，兩個繞組的L值相同時[忽略繞組的壓降(下同)]，ΔU＝V/2，既等于兩個開關(guān)之間電壓的50％。這時串接于輸入、輸出端的兩個繞組繼續(xù)與吸收回路組成交流濾波器。關(guān)斷待切除的奇數(shù)開關(guān)，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU。此時又是一個開關(guān)接通，并成為下次切換的待切除開關(guān)。串接在輸入、輸出端之間的電抗器一個繞組仍然與吸收回路組成了交流低通濾波器。開關(guān)如此繼續(xù)切換，又是兩個相鄰開關(guān)共同接通，重復(fù)和再現(xiàn)如上的過程與狀態(tài)，調(diào)壓器輸出電壓隨開關(guān)切換產(chǎn)生階梯式變化。開關(guān)切換過程象步行一樣，從一個單獨接通到兩個同時接通，又從兩個同時接通到一個單獨接通。在任意時刻，至少有一個開關(guān)處于接通狀態(tài)，保持電路不發(fā)生中斷，開關(guān)之間不短路，開關(guān)接通的瞬間不產(chǎn)生沖擊電流，關(guān)斷的瞬間不產(chǎn)生反勢。既使開關(guān)、特別是電子開關(guān)和繞組得到自然保護，又使輸出電壓增加了一級變量，同時還減少了開關(guān)使用數(shù)量，降低了對開關(guān)電壓、電流等參數(shù)的要求。
當(dāng)輸入或輸出端傳入尖峰電壓等高次諧波干擾時，高于吸收回路設(shè)計電壓的峰值電壓被削鋒，電壓被柑位于吸收回路的設(shè)計電壓值范圍之內(nèi)。其中壓敏電阻[R]主要吸收偶發(fā)性低頻寬脈沖，AC濾波電容[C]主要吸收連續(xù)性高頻窄脈沖，低于吸收回路設(shè)計電壓的高次諧波則通過AC濾波電容旁路。當(dāng)有電流變化率(di/dt)過快的高次諧波電流時，則被感抗倍增的電抗器繞組抑制。既對開關(guān)實施保護，又在電源與負載之間實行雙向凈化，可靠性得到提高與保證的同時，更符合電磁兼容方面的要求。
圖3是圖1與初級繞組[N1]有中間抽頭、次級繞組[N2]為復(fù)式雙繞組的補償變壓器[TA]相結(jié)合組成的雙向調(diào)壓器。次級一個繞組[N21]的首端與另一個繞組[N22]的末端為雙向調(diào)壓器輸入端分別接電源的相線、零線，兩個繞組的另一端為調(diào)壓器輸出端分別接負載兩端，成為負載繞組。自耦調(diào)壓器的輸入端[A]、[N]跨接于電源，補償變壓器[TA]初級繞組中間抽頭與自耦調(diào)壓器的輸入端[A]相連接，其兩端分別接有可以與自耦調(diào)壓器輸出端[a]接通的換相開關(guān)[KH1、NH2]，成為補償繞組。雙向調(diào)壓器輸入、輸出端以及補償繞組[N1]上分別跨接由AC濾波電容[C1]和壓敏電阻[R1]以及[C2與R2]、[C3與R3]、相并聯(lián)組成的吸收回路，該回路與負載繞組[N21、N22]、補償繞組[N1]共同組成了交流濾波器。
調(diào)壓器是這樣工作的輸入端接入電源后，當(dāng)調(diào)壓器開關(guān)[K1]與兩個換相開關(guān)[KH1、NH2]同時接通時，輸出電壓等于輸入電壓；當(dāng)與負載繞組[N2]相位相同的補償繞組[N11]所接換相開關(guān)[KH1]單獨接通，調(diào)壓開關(guān)[K]進行步進式切換時，輸出端產(chǎn)生的電壓變量ΔU等于兩個負載繞組[N21、N22]各自產(chǎn)生的電壓變量之和，輸出電壓在高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化；當(dāng)與負載繞組[N2]相位相反的補償繞組[N12]所接換相開關(guān)[KH2]單獨接通，調(diào)壓開關(guān)[K]進行步進式切換時，輸出電壓在低于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。
當(dāng)輸入或輸出端傳入高次諧波干擾時，高于吸收回路設(shè)計電壓的峰值電壓被削鋒，其值被柑位于吸收回路的設(shè)計值范圍之內(nèi)。其中壓敏電阻[R]主要吸收偶發(fā)性低頻寬脈沖，AC濾波電容[C]主要吸收連續(xù)性高頻窄脈沖電壓。低于吸收回路設(shè)計電壓的高次諧波則通過AC濾波電容[C]旁路。當(dāng)負載電流中有變化率(di/dt)過快的高次諧波電流時，在補償繞組[N1]上產(chǎn)生的瞬間高壓被吸收回路短接而吸收。由于負載繞組[N2]采用復(fù)式繞組分別串接于電源的相線、零線與負載兩端之間，對差模、共模干擾具有同樣的吸收、濾波效果。使外部的傳導(dǎo)性過電壓不對開關(guān)、特別是電子開關(guān)構(gòu)成危害，使其得到進一步保護的同時，又在電源與負載之間進行雙向凈化，不但可靠性得到提高，也更符合電磁兼容方面的要求。
圖4是圖1與次級繞組[N2]為復(fù)式雙繞組的另一種補償變壓[TA]相結(jié)合組成的雙向調(diào)壓器，復(fù)式雙繞組、自耦調(diào)壓器、AC濾波電容[C]、壓敏電阻[R]之間的連接方式與圖3相同，不同的是補償變壓器[TA]初級繞組[N1]的一端與自耦調(diào)壓器繞組的中間抽頭相連接，另一端與自耦調(diào)壓器輸出端[a]相連接，成為補償繞組。
該調(diào)壓器是這樣工作的輸入端接入電源后，當(dāng)接于自耦調(diào)壓器中間抽頭上的調(diào)壓開關(guān)[K3]接通時，輸出電壓等于輸入電壓；當(dāng)開關(guān)在[K3]至[K1]區(qū)間步進切換時，輸出電壓在高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化；當(dāng)開關(guān)在[K3]至[K5]區(qū)間步進式切換時，輸出電壓在低于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。其濾波作用與效果與圖3所述相同，不必重復(fù)。
圖5所示的開關(guān)步進切換式補償調(diào)壓器，由補償變壓器[TA]、線性抽頭電抗器[L]、調(diào)壓開關(guān)[K]、換相開關(guān)[KH]和AC濾波電容[C]以及壓敏電阻[R]等部分組成。其中補償變壓器[TA]次級一個繞組[N21]的首端與另一個繞組[N22]的末端為輸入端，兩個繞組的另一端為輸出端，成為串接于電源與負載之間的負載繞組[N2]。補償變壓器[TA]初級繞組[N1]設(shè)有抽頭，其首端與跨接在電源上的換相開關(guān)[KH1]相連接，末端和各個抽頭上分別接有調(diào)壓開關(guān)[K]，成為調(diào)壓器的補償繞組。各調(diào)壓開關(guān)[K]的另一端與跨接在電源上的另一個換相開關(guān)[KH2]之間接有線性抽頭電抗器[L]繞組，該繞組一個中間抽頭為電抗器[L]的公用端與換相開關(guān)[KH2]相連接，公用端一側(cè)繞組的其他抽頭分別與補償繞組[N1]各奇數(shù)[1、3、5……]抽頭上所接調(diào)壓開關(guān)[K]對應(yīng)連接，公用端另一側(cè)繞組的其他抽頭分別與補償繞組[N1]各偶數(shù)[2、4、6……]抽頭上所接調(diào)壓開關(guān)[K]對應(yīng)連接，成為調(diào)壓開關(guān)[K]的切換聯(lián)絡(luò)回路。補償繞組[N1]上還跨接由換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)[K0]和電抗器另一個繞組[L0]相串聯(lián)組成的換相開關(guān)[KH]轉(zhuǎn)切的聯(lián)絡(luò)回路。調(diào)壓器輸入、輸出端的相線與零線之間、補償繞組[N1]上分別跨接由AC濾波電容[C1]和壓敏電阻[R1]以及[C2與R2]、[C3與R3]、相并聯(lián)組成的吸收回路，該回路與負載繞組[N2]和補償繞組[N1]共同組成了交流濾波器。
調(diào)壓器是這樣工作的輸入端接入電源后，當(dāng)兩個換相開關(guān)[KH1、KH2]分別與電源的相線、零線接通，把補償繞組[N1]調(diào)整成與負載繞組[N2]相位相同狀態(tài)時，一個奇數(shù)(或偶數(shù))抽頭上的調(diào)壓開關(guān)[K]接通后，補償繞組[N1]首端至接通開關(guān)段的繞組與線性電抗器[L]公用端至接通開關(guān)段的繞組相串聯(lián)接于電源，由補償繞組[N1]與負載繞組[N2]的變壓比[N1/N2]決定，負載繞組[N21、N22]兩端分別產(chǎn)生與電源相位相同的補償電壓，由于N21與N22同相串聯(lián)，兩個繞組的補償是壓之合等于U2，其電壓值由式U2＝U/(N1/N2)決定，式中U2為負載繞組[N2]兩端的補償電壓，U為補償繞組[N1]兩端的電源電壓，N1/N2為兩種繞組的變壓比，調(diào)壓器輸出電壓等于輸入電壓與U2之合。調(diào)壓開關(guān)[K]切換時，已接通的待切除奇數(shù)(或偶數(shù))開關(guān)未關(guān)斷、與其相鄰的偶數(shù)(或奇數(shù))開關(guān)即接通，此時一個奇數(shù)開關(guān)與相鄰的偶數(shù)開關(guān)同處接通狀態(tài)，兩個開關(guān)之間跨接的是線性電抗器[L]公用端兩側(cè)的接入繞組，由于電抗器L值與匝數(shù)的平方成正比，所以其感抗[ωL]是單側(cè)繞組的四倍，而兩個相鄰開關(guān)之間的電壓相對較低，因此回路環(huán)流被限定在允許值范圍內(nèi)而不產(chǎn)生短路環(huán)流，其電流值由式I＝V/ωL決定，式中I為回路環(huán)流，V為兩個相鄰開關(guān)之間的電壓，ωL為電抗器公用端兩側(cè)接入繞組的感抗。切入開關(guān)在接通前補償繞組已處于接通狀態(tài)，所以切入開關(guān)接通的瞬間不產(chǎn)生沖擊電流。由于補償繞組[N1]兩個相鄰抽頭的匝數(shù)不相等。當(dāng)切入開關(guān)接通后，補償繞組[N1]的等效接入匝數(shù)產(chǎn)生一個變量ΔN1，其值由線性電抗器[L]公用端兩側(cè)繞組的匝數(shù)比決定，匝數(shù)相同時ΔN1等于兩個相鄰抽頭匝數(shù)差的50％。由兩種繞組變壓比決定，負載繞組[N2]的補償電壓產(chǎn)生一個變量ΔU2，其值由式ΔU2＝U/(N1±ΔN1)/N2決定，式中ΔU2為切入開關(guān)接通后負載繞組補償電壓的變量，U為補償繞組[N1]兩端的電源電壓，N1為切入開關(guān)接通前補償繞組的接入匝數(shù)，ΔN1為補償繞組匝數(shù)等效變量，N2為負載繞組的匝數(shù)。由式可見，ΔN1為“+”號，既接入匝數(shù)增加時ΔU2值減小，反之則相反。調(diào)壓器輸出電壓由式USC＝Usr±ΔU2決定，并在高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。關(guān)斷待切除開關(guān)，補償繞組[N1]的等效接入匝數(shù)又產(chǎn)生一個變量ΔN1，負載繞組[N2]的補償電壓又同時產(chǎn)生一個變量ΔU2。此時又是一個調(diào)壓開關(guān)單獨接通，并成為下次切換的待切除開關(guān)。切除開關(guān)關(guān)斷時，補償繞組仍有開關(guān)處于接通狀態(tài)，所以其斷開時不產(chǎn)生反勢。這時電抗器[L]的接入繞組從公用端一側(cè)轉(zhuǎn)換到另一側(cè)。采用切換聯(lián)絡(luò)回路與調(diào)壓開關(guān)相配合，使開關(guān)切換的過程就象步行一樣，從一個單獨接通過渡到兩個共同接通，又從兩個共同接通過渡到一個單獨接通。任意時刻，至少有一個開關(guān)處于接通狀態(tài)，保持補償繞組不出現(xiàn)中斷，保證負載電流波形不畸變而不產(chǎn)生互感過電壓，兩個相鄰開關(guān)同時接通時不短路而不產(chǎn)生過電流，因而開關(guān)得到自然保護。并使同一開關(guān)接通、關(guān)斷時輸出電壓各產(chǎn)生一個電壓變量，既減少了開關(guān)使用數(shù)量，又降低了對開關(guān)耐壓等級、額定電流、電流變化率方面的要求。
當(dāng)補償繞組[N1]末端所接調(diào)壓開關(guān)[K4]單獨接通、換相開關(guān)[KH]欲轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)[K0]首先接通，該回路即產(chǎn)生與補償電流相位相反的回路環(huán)流，負載繞組[N2]的補償電壓即產(chǎn)生一個下降的變量ΔU2，輸出電壓同時產(chǎn)生一個等值的下降變量。其中一個換相開關(guān)[KH]轉(zhuǎn)切時，原處于接通狀態(tài)的開關(guān)關(guān)斷后，原處于關(guān)斷狀態(tài)的開關(guān)再接通，保證換相開關(guān)轉(zhuǎn)切時兩個開關(guān)不短路，在這期間換相聯(lián)絡(luò)回路保持補償繞組不開路而不產(chǎn)生互感過電壓。這時補償繞組[N1]兩端互相連接形成回路，回路內(nèi)產(chǎn)生與負載電流相位相反的互感電流，負載繞組的補償電壓和輸出電壓同時產(chǎn)生一個下降的電壓變量ΔU2，兩種繞組兩端電壓同時降為零，輸出電壓等于輸入電壓。另一個換相開關(guān)[KH]轉(zhuǎn)切時，同樣是處于接通狀態(tài)的開關(guān)關(guān)斷后，原處于關(guān)斷狀態(tài)的開關(guān)接通，這期間仍然由換相聯(lián)絡(luò)回路保持補償繞組不開路而不產(chǎn)生互感過電壓，并保證換相開關(guān)[KH]轉(zhuǎn)切時不短路。這時補償繞組[N1]兩端又分別與電源的相線、零線接通，但其相位變換了180°，負載繞組[N2]兩端產(chǎn)生一個上升的、與電源相位相反的補償電壓變量ΔU2，輸出電壓同時產(chǎn)生一個等值的下降變量。關(guān)斷換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)[K0]，負載繞組[N2]又產(chǎn)生一個上升的電壓變量ΔU2，輸出電壓又同時產(chǎn)生一個等值的下降變量，至此換相結(jié)束。調(diào)壓開關(guān)[K]繼續(xù)進行步進式切換時，輸出電壓在低于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。其濾波作用與效果與圖3所述相同，不必重復(fù)。
圖6所示的開關(guān)步進切換式補償調(diào)壓器，由補償變壓器[TA]、線性電抗器[L]、調(diào)壓開關(guān)[K]、換相開關(guān)[KH]、AC濾波電容[C]和壓敏電阻[R]等部分組成。其中補償變壓器[TA]次級一個繞組[N21]的首端與另一個繞組[N22]的末端為調(diào)壓器輸入端分別接電源的相線、零線，兩個繞組的另一端為輸出端，成為串接于電源與負載之間的負載繞組[N2]。補償變壓器[TA]初級繞組[N1]設(shè)有抽頭，其首端與跨接在電源上的換相開關(guān)[KH1]相連接，末端和各個抽頭上分別接有調(diào)壓開關(guān)[K]，成為補償繞組。各調(diào)壓開關(guān)[K]的另一端與跨接在電源上的另一個換相開關(guān)[KH2]之間接有繞于同一電抗器[L]鐵芯上的繞組，其中一部分繞組的首端與補償繞組各奇數(shù)抽頭[1、3、5……]所接開關(guān)相連接，另一部分繞組的末端與各偶數(shù)抽頭[2、4、6……]所接開關(guān)相連接，各個繞組的另一端與換相開關(guān)[KH2]相連接，成為調(diào)壓開關(guān)[K]的切換聯(lián)絡(luò)回路，補償繞組[N1]上還跨接由換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)[K0]與電抗器另一個繞組[L0]相串聯(lián)組成的換相開關(guān)[KH]轉(zhuǎn)切的聯(lián)絡(luò)回路。調(diào)壓器輸入、輸出端的相線與零線之間、補償繞組[N1]上分別跨接由AC濾波電容[C1]和壓敏電阻[R1]以及[C2與R2]、[C3與R3]、相并聯(lián)組成的吸收回路，該回路與負載繞組[N2]和補償繞組[N1]共同組成了交流濾波器。
調(diào)壓器是這樣工作的由圖6可見，構(gòu)成本調(diào)壓器基本要素的負載繞組[N2]、補償繞組[N1]、換相開關(guān)[KH]、調(diào)壓開關(guān)[K]、AC濾波電容[C]和壓敏電阻[R]以及它們之間的連接方式與圖5相同，不同的只是由多繞組電抗器[L]與調(diào)壓開關(guān)[K]相串聯(lián)組成了切換聯(lián)絡(luò)回路，在兩個相鄰開關(guān)[K]共同接通時，兩個開關(guān)之間跨接的是兩個以相位相同的串聯(lián)方式相連接的電抗器繞組，其作用、效果以及調(diào)壓開關(guān)[K]、換相開關(guān)[KH]、換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)[K0]、的切換方式、時機、過程與圖5也相同，故本調(diào)壓器的工作狀態(tài)、輸出電壓的變化以及濾波作用與圖5完全相同，為此這部分不必重復(fù)(必要時可參閱圖5的相關(guān)部分)。
具體實施例方式
一、圖1抽頭變壓器參數(shù)1KwEI型變壓器鐵芯繞有240V繞組，設(shè)有5個中間抽頭，抽頭之間電壓同為40V；線性電抗器[L]參數(shù)380WEI型變壓器等值容量鐵芯繞有7個L值同為10mH的繞組，兩個相鄰開關(guān)共同接通時回路L值40mH；開關(guān)[K]參數(shù)分別為無觸點的電子開關(guān)BTA16/600V和有觸點繼電器DF4128；AC濾波電容[C]5μF/250V；壓敏電阻[R]20/K471；按圖1所示線路圖連接，輸入端[A]、[N]接于250V電源，負載功率1KW(電阻性)，開關(guān)從K7步進式切換到K1，得到表一的參數(shù)表一
二、圖5補償變壓器[TA]參數(shù)1KwEI型變壓器分別繞有562V的補級繞組[N1]和二個同為22V的次級繞組[N2]，初級繞組設(shè)有3個中間抽頭，其首端至抽頭1電壓212V，抽頭1至抽頭2電壓64V，抽頭2至抽頭3電壓114V，抽頭3至末端電壓172V；線性電抗器[L]參數(shù)200WEI型變壓器等值容量鐵芯繞有抽頭繞組，中間抽頭(公用端)至各抽頭的L值分別為抽頭1為20mH，抽頭2為25mH，抽頭3為30mH，抽頭4為35mH，換相聯(lián)絡(luò)回路繞組[L0]為40mH。兩個相鄰開關(guān)共同接通時的回路[L]值分別為K1與K2為80mH，K2與K3為100mH，K3與K4為120mH；開關(guān)[K]參數(shù)；無觸點電子開關(guān)BTA16A/600V，有觸點的繼電器DF4128；AC濾波電容[C]與壓敏電阻[R]參數(shù)5μF/250V、20K471；按圖5所示線路圖相連接，換相聯(lián)絡(luò)回路跨接于抽頭2至末端之間，電源電壓210V±1％；負載功率1.5KW(電阻性)，開關(guān)按
中的切換方式與順序進行步進式切換、轉(zhuǎn)切，得到表二的參數(shù)表二
三、圖6補償變壓器[TA]參數(shù)、開關(guān)[K]、AC濾波電容[C]、壓敏電阻[R]與圖5相同；線性電抗器參數(shù)K1回路為20mH，K2回路為25mH，K3回路為30mH，K4回路為35mH，L0回路為40mH，兩個相鄰開關(guān)[K]共同接通的回路L值與圖5相同。按圖6所示線路圖相連接，其他條件和切換方式與圖5相同，得到的參數(shù)與表二相同。
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，由抽頭變壓器[T]、線性電抗器[L]、開關(guān)[K]、AC濾波電容[C]和壓敏電阻[R]等部分組成，變壓器繞組的各個抽頭上分別接有開關(guān)[K]，其繞組的一端為調(diào)壓器輸入、輸出的公共端[N]，另一端為輸入端[A]；其特征是開關(guān)[K]上分別接有繞于同一線性電抗器[L]鐵芯上的繞組，其中一部分繞組的首端與變壓器[T]繞組各奇數(shù)抽頭所接開關(guān)[K]相連接，另一部分繞組的末端與變壓器[T]繞組各偶數(shù)抽頭所接開關(guān)[K]相連接，各繞組的另一端互相連接，成為電抗器[L]的公用端和調(diào)壓器輸出端[a]，組成開關(guān)[K]的切換聯(lián)絡(luò)回路；調(diào)壓器輸入、輸出端相線與零線之間分別跨接由AC濾波電器[C]與壓敏電阻[R]相并聯(lián)組成的吸收回路；當(dāng)一個開關(guān)[K]接通時，輸出端[a]產(chǎn)生電壓，此時串接于輸入、輸出端之間的電抗器[L]繞組與吸收回路[C1、R1]、[C2、R2]共同組成了兀型交流低通濾波器，對輸入或輸出端傳導(dǎo)來的尖峰電壓等高次諧波干擾進行抑制、吸收，既對開關(guān)[K]進行保護，又在電源與負載進行雙向凈化；當(dāng)開關(guān)[K]切換時，原接通的待切除開關(guān)[K]未關(guān)斷、其相鄰的切入開關(guān)[K]即接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU；這時兩個同處接通狀態(tài)的相鄰開關(guān)之間跨接的是兩個同相串聯(lián)的電抗器[L]繞組，該繞組的感抗[ωL]把兩個開關(guān)之間形成的回路環(huán)流限定在設(shè)計值范圍內(nèi)而不短路，同時該繞組又與吸收回路組成了交流濾波器；關(guān)斷原接通的待切除開關(guān)[K]，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU，電抗器接入繞組仍然與吸收回路組成了交流低通濾波器；開關(guān)[K]如此繼續(xù)進行步進式切換，重復(fù)和再現(xiàn)如上的過程與狀態(tài)，切換聯(lián)絡(luò)回路使開關(guān)實現(xiàn)了步進式切換的同時保持電路不發(fā)生中斷，因而開關(guān)接通的瞬間不產(chǎn)生沖擊電流，關(guān)斷的瞬間不產(chǎn)生反電勢，開關(guān)、特別是電子開關(guān)和繞組得到自然保護的同時，輸出電壓又增加了一級變量。
2.一種開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，由補償變壓器[TA]、線性抽頭電抗器[L]、開關(guān)[K]、AC濾波電容[C]和壓敏電阻[R]等部分組成，補償變壓器[TA]初級繞組[N1]設(shè)有抽頭，其首端與跨接在電源上的換相開關(guān)[KH1]相連接，末端和各抽頭上分別接有調(diào)壓開關(guān)[K]，各開關(guān)[K]的另一端與跨接在電源上的另一個換相開關(guān)[KH2]相連接，成為調(diào)壓器補償繞組；其特征是補償變壓器[TA]次級[N2]為復(fù)式雙繞組，其中一個繞組[N21]的首端與另一個繞組[N22]的末端為調(diào)壓器輸入端分別接電源的相線、零線，兩個繞組的另一端為輸出端分別接負載兩端，成為調(diào)壓器負載繞組；補償繞組[N1]末端和各抽頭所接調(diào)壓開關(guān)[K]與換相開關(guān)[KH2]之間接有線性抽頭電抗器[L]繞組，該繞組的一個中間抽頭為電抗器公用端與換相開關(guān)[KH2]相連接，公用端一側(cè)繞組的其他抽頭分別與補償繞組[N1]各奇數(shù)抽頭所接開關(guān)[K]對應(yīng)連接，公用端另一側(cè)繞組的其他抽頭分與補償繞組[N1]末端和各偶數(shù)抽頭所接開關(guān)[K]對應(yīng)連接，成為調(diào)壓開關(guān)[K]的切換聯(lián)絡(luò)回路，補償繞組[N1]抽頭上跨接由換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)[K0]和電抗器另一個繞組[L0]相串聯(lián)組成的換相開關(guān)[KH]切換的聯(lián)絡(luò)回路；調(diào)壓器輸入、輸出端的相線與零線之間、補償繞組[N1]上分別跨接由AC濾波電容[C1]與壓敏電阻[R1]、[C2與R2]、[C3與R3]相并聯(lián)組成的吸收回路，該回路與補償變壓器[TA]兩種繞組[N1、N2]共同組成了交流濾波器；當(dāng)兩個換相開關(guān)[KH1、KH2]分別與相線、零線接通，使補償繞組[N1]處于與負載繞組[N2]相位相同狀態(tài)時，一個調(diào)壓開關(guān)[K]接通后，負載繞組[N2]產(chǎn)生與電源相位相同的補償電壓；調(diào)壓開關(guān)[K]切換時，原接通的待切除開關(guān)[K]未關(guān)斷、與其相鄰的切入開關(guān)[K]即接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，此時兩個同處接通狀態(tài)的相鄰開關(guān)[K]之間跨接的是電抗器[L]公用端兩側(cè)的接入繞組，該繞組的感抗[ωL]把兩個開關(guān)[K]之間形成的回路環(huán)流限定在設(shè)計值范圍之內(nèi)；關(guān)斷原接通待切除開關(guān)[K]，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU；各調(diào)壓開關(guān)[K]如此步進式切換，重復(fù)、再現(xiàn)如上的過程與狀態(tài)，輸出電壓在高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化；切換聯(lián)絡(luò)回路使開關(guān)實現(xiàn)步進式切換的同時保持補償繞組[N1]不中斷而不產(chǎn)生互感過電壓、開關(guān)之間不短路而不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)、特別是電子開關(guān)和繞組得到自然保護的同時輸出電壓又增加了一級變量；當(dāng)補償繞組末端所接開關(guān)[K4]單獨接通、其中一個換相開關(guān)[KH]欲轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)[K0]首先接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，原接通的換相開關(guān)關(guān)斷后，接入開關(guān)再接通，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU，此時輸出電壓等于輸入電壓；另一個換相開關(guān)[KH]以同樣方式轉(zhuǎn)切后，補償繞組[N1]相位變化1800，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，關(guān)斷換相聯(lián)絡(luò)回路開關(guān)[K0]，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU；換相開關(guān)[KH]轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)回路保持補償繞組[N1]不開路而不產(chǎn)生互感過電壓、換相開關(guān)[KH]不短路而不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)、繞組得到自然保護的同時輸出電壓又增加了一級變量；調(diào)壓開關(guān)[K]繼續(xù)進行步進式切換時，輸出電壓在低于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化；當(dāng)輸入或輸出端傳入尖峰電壓等高次諧波干擾時，被交流濾波器削鋒、吸收，既對開關(guān)[K]實施進一步保護，又在電源與負載之間進行雙向凈化。
3.一種開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，由補償變壓器[TA]、線性電抗器[L]、開關(guān)[K]、AC濾波電容[C]和壓敏電阻[R]等部分組成，補償變壓器[TA]初級繞組[N1]設(shè)有抽頭，其首端與跨接在電源上的換相開關(guān)[KH1]相連接，末端和各抽頭上分別接有調(diào)壓開關(guān)[K]，各開關(guān)的另一端與跨接在電源上的另一個換相開關(guān)[KH2]相連接，成為調(diào)壓器的補償繞組；其特征是補償變壓器[TA]次級為[N2]復(fù)式雙繞組，其中一個繞組[N21]的首端與另一個繞組[N22]的末端為調(diào)壓器輸入端分別接電源的相線、零線，兩個繞組的另一端為輸出端分別接負載的兩端，成為調(diào)壓器的負載繞組；補償繞組[N1]末端和各抽頭上所接的調(diào)壓開關(guān)[K]與換相開關(guān)[KH2]之間接有繞于同一線性電抗器[L]鐵芯上的繞組，其中一部分繞組的首端與補償繞組[N1]各奇數(shù)抽頭所接開關(guān)[K]相連接，另一部分繞組的末端與補償繞組[N1]末端和各偶數(shù)抽頭所接開關(guān)[K]相連接，各個繞組的另一端與換相開關(guān)[KH2]相連接，成為調(diào)壓開關(guān)[K]的切換聯(lián)絡(luò)回路，補償繞組[N1]抽頭上跨接由換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)[K0]和電抗器另一個繞組[L0]相串聯(lián)組成的換相開關(guān)[KH]轉(zhuǎn)切的聯(lián)絡(luò)回路；調(diào)壓器輸入、輸出端的相線與零線之間、補償繞組[N1]上分別跨接由AC濾波電容[C1]和壓敏電阻[R1]、[C2與R2]、[C3與R3]相并聯(lián)組成的吸收回路，該回路與補償變壓器[TA]兩種繞組[N1、N2]共同組成了交流濾波器；當(dāng)兩個換相開關(guān)[KH]分別與相線、零線接通，使補償繞組[N1]處于與負載繞組[N2]相位相同狀態(tài)時，一個調(diào)壓開關(guān)[K]接通后，負載繞組[N2]產(chǎn)生與電源相位相同的補償電壓；調(diào)壓開關(guān)[K]切換時，原接通的待切除開關(guān)[K]未關(guān)斷、與其相鄰的切入開關(guān)[K]即接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，此時兩個同處接通狀態(tài)的相鄰開關(guān)之間跨接的是兩個同相串聯(lián)的電抗器[L]繞組，該繞組的感抗[ωL]把兩個開關(guān)之間形成的回路環(huán)流限定在設(shè)計值范圍之內(nèi)，關(guān)斷原接通的待切除開關(guān)[K]，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU；各調(diào)壓開關(guān)[K]如此步進式切換，重復(fù)和再現(xiàn)如上的過程與狀態(tài)，輸出電壓在高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化；切換聯(lián)絡(luò)回路使開關(guān)實現(xiàn)步進式切換的同時保持補償繞組[N1]不中斷而不產(chǎn)生互感過電壓、開關(guān)[K]之間不短路而不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)和繞組得到自然保護的同時輸出電壓增加了一級變量；當(dāng)補償繞組[N1]末端所接開關(guān)[K4]單獨接通，其中一個換相開關(guān)[KH]欲轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)[K0]首先接通，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，原接通的換相開關(guān)關(guān)斷后，接入開關(guān)再接通，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU，此時輸出電壓等于輸入電壓；另一個換相開關(guān)[KH]以同樣方式轉(zhuǎn)切后，補償繞組[N1]相位變化1800，輸出電壓產(chǎn)生一個變量ΔU，關(guān)斷換相聯(lián)絡(luò)開關(guān)[K0]，輸出電壓又產(chǎn)生一個變量ΔU；換相開關(guān)[KH]轉(zhuǎn)切時，換相聯(lián)絡(luò)回路保持補償繞組[N1]不開路而不產(chǎn)生互感過電壓、換相開關(guān)[KH]不短路而不產(chǎn)生過電流，使開關(guān)、特別是電子開關(guān)得到自然保護的同時輸出電壓增加了一級變量調(diào)壓開關(guān)[K]繼續(xù)進行步進式切換時，輸出電壓在低于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化當(dāng)輸入或輸出端傳入尖峰電壓等高次諧波干擾時，被交流濾波器削鋒、吸收，既對開關(guān)實施進一步保護，又在電源與負之間進行雙向凈化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)步進切換式交流自耦調(diào)壓器，其特征是線性電抗器[L]的各個繞組由相位相同的并聯(lián)繞組組成，并聯(lián)繞組的一端與變壓器[T]繞組同一抽頭上所接的并聯(lián)開關(guān)對應(yīng)連接，另一端互相連接，開關(guān)切換時，變壓器同一抽頭上所接的并聯(lián)開關(guān)同時接通、同時關(guān)斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1.4所述的開關(guān)步進切換式交流自耦調(diào)壓器，其特征是線性電抗器[L]的各個繞組分別串接于變壓器繞組抽頭與開關(guān)[K]之間，各開關(guān)的另一側(cè)互相連接，成為自耦調(diào)壓器的輸出端[a]。
6.根據(jù)權(quán)利要求1.4.5所述的開關(guān)步進切換式交流自耦調(diào)壓器，其特征是自耦變壓器[T]的繞組分別設(shè)有降壓抽頭和升壓抽頭，線性電抗器[L]一部分繞組的首端與兩種抽頭中的奇數(shù)抽頭所接開關(guān)連接，另一部分繞組的末端與兩種抽頭中的偶數(shù)抽頭所接開關(guān)相連接，構(gòu)成自耦式雙向調(diào)壓器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1.4.5所述的開關(guān)步進切換式單向自耦調(diào)壓器，其特征是該單向自耦調(diào)壓器與補償變壓器[TA]相結(jié)合組成補償式雙向調(diào)壓器，補償變壓器[TA]的次級繞組[N2]為復(fù)式雙繞組，其中一個繞組[N21]的首端與另一個繞組[N22]的末端為補償式雙向調(diào)壓器的輸入端分別接電源的相線、零線，兩個繞組的另一端為輸出端分別接負載兩端，輸入、輸出端的相線與零線之間、初級繞組[N1]分別跨接由AC濾波電容[C1、C2、C3]與壓敏電阻[R1、R2、R3]相并聯(lián)組成的吸收回路，與兩個繞組共同組成了交流濾波器；單向自耦調(diào)壓器的輸入端[A][N]分別與相線、零線相連接，初級繞組[N1]兩端接有可以分別與單向自耦調(diào)壓器的輸入端[A]、輸出端[a]接通的換相開關(guān)[KH1、KH2、KH3、KH4]；當(dāng)調(diào)壓開關(guān)[K]與換相開關(guān)[KH]相配合進行切換時，補償式雙向凈化調(diào)壓器的輸出電壓在低于、等于、高于輸入電壓基礎(chǔ)階梯式變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1.4.5.7所述的開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，其特征是補償變壓器[TA]初級繞組[N1]的一端與單向自耦調(diào)壓器的一個中間抽頭相連接，另一端與單向自耦調(diào)壓器的輸出端[a]相連接；調(diào)壓開關(guān)[K]切換時，補償式雙向凈化調(diào)壓器的輸出電壓在低于、等于、高于輸入電壓的基礎(chǔ)上階梯式變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1.4.5.7所述的開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，其特征是補償變壓器[TA]初級繞組[N1]具有中間抽頭，該抽頭與單向自耦調(diào)壓器的輸入端[A]相連接，其兩端分別接有可以與單向自耦調(diào)壓器的輸出端[a]接通的換相開關(guān)[KH1、KH2]；調(diào)壓開關(guān)[K]與換相開關(guān)[KH]相配合進行切換時，補償式雙向凈化調(diào)壓器的輸出電壓在低于、等于、高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。
10.根據(jù)權(quán)利要求1.4.5.6.7所述的開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，其特征是雙向自耦調(diào)壓器與補償變壓器[TA]相結(jié)合組成補償式雙向凈化調(diào)壓器，雙向自耦調(diào)壓器的輸入端[A]、[N]發(fā)別接電源的相線、零線，補償變壓器的初級繞組[N1]一端與雙向自耦調(diào)壓器的輸入端[A]相連接，另一端與輸出端[a]相連接；調(diào)壓開關(guān)[K]切換時，補償式雙向凈化調(diào)壓器的輸出電壓在低于、等于、高于輸入電壓基礎(chǔ)上階梯式變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種開關(guān)步進切換式交流調(diào)壓器，屬于電氣控制技術(shù)領(lǐng)域。為了避免因開關(guān)切換失誤而引發(fā)的過電壓、過電流損壞開關(guān)和繞組的問題發(fā)生，并降低成本，采用線性電抗器繞組與開關(guān)相串聯(lián)組成開關(guān)的切換聯(lián)絡(luò)回路，實現(xiàn)了開關(guān)步進式切換，消除了產(chǎn)生過電壓、過電流問題的隱患，使開關(guān)，特別是電子開關(guān)和繞組得到自然保護。吸收回路與兩種繞組相結(jié)合組成了交流濾波器，對外部的傳導(dǎo)性尖峰電壓等高次諧波干擾進行了削鋒、吸收，對開關(guān)實施進一步保護的同時又在電源與負載之間進行雙向凈化。既減少了電抗器、開關(guān)的使用數(shù)量，因而降低了成本，又提高了可靠性。為變壓器抽頭開關(guān)、特別是電子開關(guān)切換調(diào)壓提供了具有工程價值的技術(shù)方案。
文檔編號H02M5/12GK1945950SQ20061013837
公開日2007年4月11日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者趙忠臣 申請人:趙忠臣