專利名稱:自動電壓調(diào)節(jié)器與環(huán)形變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是自動電壓調(diào)節(jié)器與環(huán)形變壓器，特別是，涉及可對輸出電壓電平進行精密控制的自動電壓調(diào)節(jié)器與其所利用的環(huán)形變壓器。
背景技術(shù)：
利用了環(huán)形自耦變壓器的自動電壓調(diào)節(jié)器可通過使用多種調(diào)節(jié)器繞組來實現(xiàn)。但在任何情況，該調(diào)節(jié)器的輸出電壓總是由初級、次級線圈的繞組來決定，所以利用了環(huán)形自耦變壓器的自動電壓調(diào)節(jié)器一般按照期望電壓要求來纏繞線圈或設(shè)置多個輸出接頭來保證多種電壓的輸出。
例如，如圖1所示，自耦變壓器被設(shè)計成在被主繞組100勵磁的勵磁繞組200處設(shè)置多個接頭a、b、c實現(xiàn)多種電平的電壓的輸出。如果在環(huán)形自耦變壓器被設(shè)計成給主繞組 100接入220V電壓、給主繞組100兩端接入20V電壓并使勵磁繞組200的每個接頭都降5V 電壓的情況下，那么環(huán)形自耦變壓器可從第一接頭a給輸出端子輸出200V電壓、從第二接頭b給輸出端子輸出205V、從第三接頭c給輸出端子輸出210V電壓。
如上，常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器離散的輸出電壓之間存在大的偏差。例如在所述例子中，在具有5V偏差的200V、205V、210V的輸出電壓中進行選擇性輸出。因此，常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器不能提供精密的電壓輸出。
因此精密性較差的常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器讓用戶們感到十分不便。因此，對于高層公寓而言，提供給使用家庭的系統(tǒng)電壓在低層與高層之間有著很大的偏差，因此可分為為節(jié)電而要求降壓的層與為求穩(wěn)定電壓而需要升壓的層。然而，常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器不能在精密控制電壓的同時提供具有這么大電壓偏差的電壓電平，因而使用戶感到十分不便。
此外，電力系統(tǒng)中的常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器若想運行則需要有主變壓器、勵磁變壓器、檢測變壓器、高靈敏有效值檢測電路、高速A/D轉(zhuǎn)換電路、三極管開關(guān)電路等復雜的多層結(jié)構(gòu)。因此，因其價高而只能適用于價格昂貴的實驗設(shè)備等特殊情況，卻不具有一般人可接近的市場性。
因為這些復雜的設(shè)備在系統(tǒng)電壓的頻率及電平不同的環(huán)境下無法正常運行，所以有必須考慮電力環(huán)境來另行制造產(chǎn)品的難點。
此外，常規(guī)的自動電壓調(diào)節(jié)器之所以選擇性輸出偏差大的離散輸出電壓電平，是因為電壓只能從在次級線圈上被固定成形的接頭輸出。
同時此種技術(shù)界限也可從有關(guān)環(huán)形鐵芯的繞組方式在運營時一直受限這一點上能找出原因?，F(xiàn)在，環(huán)形鐵芯以先纏繞主繞組再纏繞具有一定厚度的線圈來形成輸入/輸出接頭的方法來形成勵磁繞組。但是如果環(huán)形鐵芯的主繞組與勵磁繞組間插入了不導通的線圈，那么可造成運行期間發(fā)生中間線圈冒煙等問題，因而只纏繞接頭上互相串聯(lián)的勵磁繞組以及對它們進行勵磁的主繞組來進行使用。
實用新型內(nèi)容

本實用新型著眼于上述內(nèi)容，通過實現(xiàn)連續(xù)的電壓電平輸出來提供可進行精密調(diào)壓的自動電壓調(diào)節(jié)器及環(huán)形變壓器。
此外本實用新型的另一目的是希望通過簡單的結(jié)構(gòu)來提供可用于多種電力環(huán)境的自動電壓調(diào)節(jié)器。
在本實用新型的一個實施例中，提供一種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、 并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與輸入端相連、另一端與輸出端相連的主繞組；被主繞組勵磁的初級勵磁繞組；用于使初級勵磁繞組的一端與基準電位或輸出端進行選擇性連接的第一開關(guān)單元；被主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于進行切換以使多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組進行選擇性串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組的另一端相連時，使其相互串聯(lián)，并與初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的第二開關(guān)單元；用于使由初級勵磁繞組及次級勵磁繞組的選擇性連接而形成的串聯(lián)連接的末端與基準電位或輸入端選擇性連接的第三開關(guān)單元；以及通過切換控制第一開關(guān)單元、第二開關(guān)單元、及第三開關(guān)單元對從輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。
此外還包括對從輸入端輸入的輸入電壓電平進行測定的電平測定單元，控制單元被配置成，在規(guī)定的目標電壓大于電平測定單元測定的輸入電壓電平時，則通過控制第一開關(guān)單元使初級勵磁繞組的一端與基準電位相連，并通過控制第二開關(guān)單元補償規(guī)定的目標電壓與測定的電平間的電壓差，同時還通過控制第三開關(guān)單元使串聯(lián)連接的末端與輸入端相連，而當規(guī)定的目標電壓小于輸入電壓電平時，則通過控制第一開關(guān)使初級勵磁繞組的一端與輸出端相連，并通過控制第二開關(guān)補償電壓差，同時通過控制第三開關(guān)單元來使串聯(lián)的末端與基準電位相連。
在本實用新型的一個實施例中，提供一種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、 并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，自動電壓調(diào)節(jié)器包括主繞組；用于使主繞組的一端與輸入端或輸出端相連的第一開關(guān)單元；用于使主繞組的另一端與輸入端或輸出端相連的第二開關(guān)單元；被主繞組勵磁且一端與輸出端相連的初級勵磁繞組；被主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于進行切換以使多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組選擇性地串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組的另一端相連時，使其相互串聯(lián)，并與初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的第三開關(guān)單元；以及通過切換控制第一開關(guān)單元、第二開關(guān)單元、第三開關(guān)單元對從輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。
此處還包括對從輸入端輸入的輸入電壓電平進行測定的電平測定單元，控制單元被配置成，在規(guī)定的目標電壓大于電平測定單元測定的輸入電壓電平時，則通過控制第一開關(guān)單元使主繞組的一端與輸出端相連，并通過控制第二開關(guān)單元使主繞組的另一端與輸入端相連，同時通過切換控制第三開關(guān)單元來補償規(guī)定的目標電壓與測定的電壓電平間的電壓差，而當規(guī)定的目標電壓大于電平測定單元測定的輸入電壓電平時，則通過控制第一開關(guān)單元來使主繞組的一端與輸入端相連，并通過控制第二開關(guān)單元來使主繞組的另一端與輸出端相連，同時通過控制第三開關(guān)單元來補償規(guī)定的目標電壓與測定的輸入電壓電平間的電壓差。
上述自動電壓調(diào)節(jié)器還包括用于接收用戶輸入的規(guī)定的目標電壓的用戶輸入單
7兀。
此外，主繞組卷繞在環(huán)形鐵芯上；初級勵磁繞組以圍繞主繞組的方式進行卷繞； 次級勵磁繞組以圍繞初級勵磁繞組的方式進行卷繞。另外，主繞組卷繞在環(huán)形鐵芯上；初級勵磁繞組以圍繞主繞組的方式在環(huán)形鐵芯上進行卷繞；多個次級勵磁繞組中的一部分通過分割初級勵磁繞組和環(huán)形鐵芯以圍繞主繞組的方式進行卷繞，且多個次級勵磁繞組中的另一部分以圍繞圍繞主繞組的初級勵磁繞組和多個次級勵磁繞組的一部分的方式卷繞。多個次級勵磁繞組中的一部分繞組在第二環(huán)形鐵芯上進行卷繞。
另外對于上述自動電壓調(diào)節(jié)器而言，通過多個次級勵磁繞組的勵磁而被感應(yīng)的輔助電壓之和小于主繞組兩端接入的電位。通過使用勵磁多個次級勵磁繞組感應(yīng)的輔助電壓的切換控制的選擇性增加可以表示低于主繞組兩端接入的電壓電平，并且電壓電平對應(yīng)于整數(shù)。
另外，對多個次級勵磁繞組進行卷繞，以使多個次級勵磁繞組的各自的匝數(shù)組合可以表示小于或等于合算匝數(shù)最大值的所有整數(shù)匝數(shù)。多個次級勵磁繞組中至少有一部分具有ZlriX KT1的匝數(shù)，其中，η為大于等于1且小于等于4的整數(shù)，m為大于等于1的整數(shù)。
其中，開關(guān)單元都由繼電器構(gòu)成。
上述自動電壓調(diào)節(jié)器中還包括包括切換輸入端及輸出端的第四開關(guān)單元，當規(guī)定的目標電壓與輸入電壓電平的電壓差為規(guī)定的允許范圍內(nèi)的電壓差時，則控制單元閉合第四開關(guān)單元以使輸入電壓旁路至輸出端。
在本實用新型的一個實施例中，提供一種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、 并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與輸入端相連、另一端與輸出端相連的主繞組；被主繞組勵磁且一端與輸出端相連的初級勵磁繞組； 被主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于切換以使多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組的另一端選擇性串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組的另一端相連時，使其相互串聯(lián)，并與初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的開關(guān)單元；以及通過切換控制開關(guān)單元對從輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。
在本實用新型的一個實施例中，提供一種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、 并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與輸入端相連、另一端與輸出端相連的主繞組；被主繞組勵磁，且一端與基準電位相連的初級勵磁繞組；被主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于切換以使多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組的另一端選擇性串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組的另一端相連時， 使其相互串聯(lián)，并與初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的開關(guān)單元；以及通過切換控制開關(guān)單元對從輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。
此外，主繞組在環(huán)形鐵芯上進行卷繞；初級勵磁繞組以圍繞主繞組的方式進行卷繞；次級勵磁繞組以圍繞初級勵磁繞組的方式進行卷繞。主繞組卷繞在環(huán)形鐵芯上；初級勵磁繞組以圍繞主繞組的方式在環(huán)形鐵芯上進行卷繞；多個次級勵磁繞組中的一部分通過分割初級勵磁繞組和環(huán)形鐵芯以圍繞主繞組的方式進行卷繞，且多個次級勵磁繞組中的另一部分以圍繞圍繞主繞組的初級勵磁繞組和多個次級勵磁繞組的一部分的方式卷繞。
此外，包括對從輸入端輸入的電壓電平進行測定的電平測定單元，控制單元通過切換控制開關(guān)單元來補償規(guī)定的目標電壓與測定的電壓電平間的電壓差。[0026]在本實用新型的一個實施例中，提供一種利用環(huán)形鐵芯的變壓器，其特征在于，變壓器包括在環(huán)形鐵芯上進行卷繞、且一端接入輸入電壓的主繞組；在主繞組上進行卷繞形成繞組的環(huán)形鐵芯上進行卷繞，且被主繞組勵磁的初級勵磁繞組；在初級勵磁繞組上進行卷繞，且被初級繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于使多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組選擇性串聯(lián)的開關(guān)單元；以及用于控制開關(guān)單元的開關(guān)操作的控制單元。
在本實用新型的一個實施例中，提供一種利用環(huán)形鐵芯的變壓器，其特征在于，變壓器包括在環(huán)形鐵芯上進行卷繞、一端接入輸入電壓的主繞組；在主繞組上進行卷繞形成繞組的環(huán)形鐵芯上進行卷繞，且被主繞組勵磁的初級勵磁繞組；被主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組，其中多個次級勵磁繞組的一部分在初級勵磁繞組未形成繞組的區(qū)域上進行卷繞，而多個次級勵磁繞組的另一部分則圍繞初級勵磁繞組與多個次級勵磁繞組的一部分來進行卷繞；用于使多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組選擇性串聯(lián)的開關(guān)單元；以及用于控制開關(guān)單元的開關(guān)操作的控制單元。
本實用新型的有益效果是，通過本實用新型，用戶可通過精密的電壓控制來輸出用戶期望的電壓電平，并實現(xiàn)節(jié)能與電壓升壓器的多種應(yīng)用。尤其是，本實用新型可通過與匝數(shù)相對應(yīng)的電壓大小來調(diào)整電壓。
此外，本實用新型也包括簡單的繼電器控制電路并排除了半導體開關(guān)器件，因此即使是在不同的系統(tǒng)環(huán)境中仍可進行適應(yīng)性運行并不需進行其他的變更。
另外，本實用新型提供的一種自動電壓調(diào)節(jié)器，可通過提供十分精密的電壓電平來供給合適的電壓。
本實用新型的自動電壓調(diào)節(jié)器無需使用電力用半導體電路等，而運用了簡單結(jié)構(gòu)，因此可以不受電力環(huán)境限制的同時實現(xiàn)精密調(diào)壓。
本實用新型改善了以往環(huán)形鐵芯的卷繞方式，因而可實現(xiàn)多種電平的感應(yīng)電壓的輸出。


圖1是用于說明常規(guī)的自耦調(diào)壓器從勵磁繞組的多個接頭中輸出多個電壓電平的電路簡圖；
圖2是依據(jù)本實用新型第一實施例的自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖；
圖3是可通過與1匝相對應(yīng)的電壓單位來調(diào)節(jié)輸出電壓的自動電壓調(diào)節(jié)器的變形范例；
圖4是依據(jù)本實用新型第二實施例的自動電壓調(diào)節(jié)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖；
圖fe、5b、5c是對依據(jù)本實用新型實施例的環(huán)形變壓器的卷繞方式進行說明的簡圖。
具體實施方式
下面參照附圖來對本實用新型的實施例進行具體說明。
圖2是依據(jù)本實用新型第一實施例的自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖。
參見圖2，自動電壓調(diào)節(jié)器包括主繞組1、主勵磁繞組2、第一開關(guān)單元3、多個次級勵磁繞組如 4d、第二開關(guān)單元fe 5d、第三開關(guān)單元6、第四開關(guān)單元7、電平測定單元8、輸入單元9、控制單元10。
主繞組1的一端與輸入電壓的輸入端Ll相連、另一端與輸出端L2相連。比如，在本實施例中的主繞組的卷繞方式下，如果系統(tǒng)從輸入端Ll輸入針對基準電位N220V的電壓時，主繞組1兩端會形成16V電位。
主勵磁繞組2被主繞組1勵磁，且其一端加與輸出端L2或基準電位N進行選擇性連接。在本實施例中的主勵磁繞組的卷繞方式下，當主勵磁繞組2的一端加與輸出端L2 相連時，則其在兩端形成相應(yīng)于220V輸入電壓的204V電位。即當初級繞組2的一端加與輸出端L2相連時，主繞組1與初級勵磁繞組2的繞組方向已被決定，以得到與極性自耦調(diào)壓器相同的結(jié)構(gòu)。
第一開關(guān)單元3用于進行切換操作，使初級勵磁繞組2的一端加與輸出端L2或基準電位N進行選擇性連接，可由以開關(guān)器件著稱的多種半導體器件、繼電器構(gòu)成。在本實施例中的所有的開關(guān)單元中都使用了繼電器結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)了在多種電力環(huán)境中的使用。
多個次級勵磁繞組如 4d被主繞組1勵磁，并通過第二開關(guān)單元fe 5d的切換操作來實現(xiàn)與初級勵磁繞組2另一端的選擇性連接。次級勵磁繞組的計數(shù)是基于與初級勵磁繞組2的另一端相連的匝數(shù)，并且本實用新型包括多個次級繞組?？梢源_定每個次級勵磁繞組的匝數(shù)使得通過在主繞組1中激勵的感應(yīng)電壓達到一定電平。
即比如說每個次級勵磁繞組如 4d可以通過卷繞，使其在初級勵磁繞組2兩端電壓為204V時，可以得到各自的電壓為211^(η = 1,2,3,4)的感應(yīng)電位。如圖所示，次級勵磁繞組如 4d通過與第二開關(guān)單元fe 5d以一對一的形式被切換，且至少一個次級勵磁繞組如 4d被串聯(lián)時次級勵磁繞組如 4d之間也進行相互串聯(lián)。次級勵磁繞組 4a 4d不被串聯(lián)時，第二開關(guān)單元fe 5d會通過切換操作使其旁路?？梢哉{(diào)節(jié)各個次級勵磁繞組的卷繞，使其在被合算時可以表示多種電壓電平。比如說可通過形成附加IV或 2V的組合來實現(xiàn)2的倍數(shù)、3的倍數(shù)相應(yīng)的電壓電平，及通過與其進行附加來制造多種電壓電平。
此外，應(yīng)注意次級勵磁繞組如 4d不以感應(yīng)電壓的大小為準進行卷繞而以繞組匝數(shù)為準分別形成。比如說如圖3所示，多個次級勵磁繞組如 4p根據(jù)2『、KT1 (其中， η為1 4的整數(shù)，m為大于或等于1的整數(shù))而構(gòu)成1、2、4、8、10、20、40、80、100、200、400、 800、1000、2000、4000、8000匝，因此可通過第二開關(guān)單元 5p的選擇性切換來實現(xiàn)1 16665匝與初級勵磁繞組2的另一端2b的選擇性連接。這意味著，可以把用1 16665匝可形成的感應(yīng)電壓添加給被初級勵磁繞組2所感應(yīng)的電壓中。因為可進行以1匝為單位的精密調(diào)節(jié)，所以用與其相應(yīng)的電壓電平可進行精密調(diào)節(jié)。
感應(yīng)電壓的大小是根據(jù)輸入電壓可變的，但對于表示為整數(shù)的一定的輸入電壓， 可以通過實驗決定相應(yīng)的繞組匝數(shù)，且根據(jù)相應(yīng)需要補償?shù)碾妷翰?，進行繞組匝數(shù)的選擇性鏈接，使輸入電壓得到合適的補償。
如上所述，次級勵磁繞組如 4d可以用被切換的單位來計數(shù)，每個次級勵磁繞組可以基于感應(yīng)電壓的大小或繞組匝數(shù)或其組合來形成。
第二開關(guān)單元fe 5d通過進行切換操作，實現(xiàn)多個次級勵磁繞組如 4d與初級勵磁繞組2的另一端2b的選擇性連接，具體來說是由對各次級勵磁繞組如 4d進行切換操作的四端子繼電器fe 5d構(gòu)成。[0050]比如說，繼電器如 5(1以對次級勵磁繞組^ 4d進行絕緣的方式(以下稱為 “旁路模式”)和通過使次級勵磁繞組如 4d與上述初級勵磁繞組2的另一端2b進行連續(xù)串聯(lián)，把相當于次級勵磁繞組^ 4d所感應(yīng)到的電壓相加于輸出電壓的方式(以下稱為“相加模式”)來進行切換操作。
第三開關(guān)單元6用于實現(xiàn)初級勵磁繞組2的另一端2b或與其連接的至少一個次級勵磁繞組如 4d的末端6a與輸入端Ll或基準電位N相連。
需注意的是，第一開關(guān)單元3與第三開關(guān)單元6彼此進行互鎖切換。即當?shù)谝婚_關(guān)單元3使初級勵磁繞組2的一端加與基準電位N相連時，第三開關(guān)單元6會使初級勵磁繞組2的另一端2b或與此串聯(lián)的次級勵磁繞組的末端6a與輸入端Ll相連；相反如果第一開關(guān)單元3使初級勵磁繞組2的一端加與輸出端L2相連時，則第三開關(guān)單元6會使初級勵磁繞組2的另一端2b或與此串聯(lián)的次級勵磁繞組如 4d的末端6a與基準電位N相連。據(jù)此，主繞組1與初級勵磁繞組2的相對卷繞方向發(fā)生改變，可實現(xiàn)加極性向減極性或減極性向加極性的轉(zhuǎn)換，因此可實現(xiàn)輸入電壓的升壓或降壓。
第四開關(guān)單元7用于輸入端Ll與輸出端L2進行直接連接或絕緣，當要把輸入電壓原封不動地輸出時，提供輸入電壓的旁路路徑。
電平測定單元8用于對通過輸入端Ll而輸入的電壓電平進行測定，測定峰值與有效值并輸出。
輸入單元9用于接收用戶期望輸出的目標電壓，由PgUP/PgDn之類的輸入開關(guān)所形成的面板、遠程控制命令接收裝置等多種形式實現(xiàn)。目標電壓可以是默認值、過去用戶輸入并保存的值或運行中更新的值。
控制單元10會對電平測定單元8測定的輸入電壓的大小與目標電壓進行對比，然后通過進行第一至四開關(guān)單元的切換控制來使輸入電壓的大小達到目標電壓。
以控制單元10的操作為中心，并根據(jù)目標電壓與輸入電壓的大小來針對圖2所示的自動電壓調(diào)節(jié)器的所有運用進行分類說明。
i目標電壓與輸入電壓一致時
控制單元實現(xiàn)輸入電壓原封不動地輸出。因此控制單元10會閉合第四開關(guān)單元 7來使輸入電壓原封不動地從主繞組1旁路后再從輸出端L2輸出。
目標電壓小于輸入電壓時
控制單元10會控制第一至四開關(guān)單元3、5、6、7來實現(xiàn)輸入電壓的減壓輸出。
具體來說就是控制單元10會斷開第四開關(guān)單元7，并會控制第一開關(guān)單元3來實現(xiàn)初級勵磁繞組2的一端加與輸出端L2的相連，還會控制第三開關(guān)單元6來實現(xiàn)初級勵磁繞組2的另一端2b或與其相串聯(lián)的至少一個次級勵磁繞組末端6a與基準電位N的相連。
另外控制單元10為了補償電平測定單元8測定的輸入電壓電平與目標電壓間的差可對第二開關(guān)單元fe 5d的繼電器fe 5d進行選擇性相加模式的轉(zhuǎn)換，從而可實現(xiàn)精密調(diào)壓。
以四個次級勵磁繞組被卷繞，使其在輸入220V時各自感應(yīng)2^4(11= 1,2,3,4)的電位，輸入電壓為220V、目標電壓為215V的情況為例來進行說明。
在此狀態(tài)下，如果第二開關(guān)單元fe 5d的繼電器fe 5d全部被設(shè)定為旁路模式的話，那么輸出端L2的電壓則為204V，因此如果想使輸出電壓達到目標電壓則需對次級勵磁繞組如 4d進行選擇性相加模式的轉(zhuǎn)換。
215V可以下列組合方式輸出
204V+8V+2V+1V = 215V
因此為了活性化與8V、2V、1V各自相應(yīng)的第四次級勵磁繞組4d、第二次級勵磁繞組4b、第一次級勵磁繞組4a，控制單元10會切換第四繼電器5d、第二繼電器釙、第一繼電器fe為相加模式，且切換第三繼電器5c為旁路模式。據(jù)此，可根據(jù)215V的目標電壓對輸入電壓進行降壓并輸出，從而實現(xiàn)節(jié)能效果。
此處應(yīng)注意，通過次級勵磁繞組的選擇性組合從1，2，3，4，. . . ,14,15V中可以獲得的，即可以獲得15個選擇，可覆蓋本范例中設(shè)定的整數(shù)數(shù)范圍204 219V的范圍內(nèi)的所有目標電壓。如所述，可進行此種精密調(diào)壓，所以可獲取與目標電壓十分接近的電壓?？紤]到實際被使用的各國系統(tǒng)的輸入電壓，即使輸入電壓有所變更，也能夠以目標電壓為準來在最大IV的誤差范圍內(nèi)調(diào)節(jié)輸出電壓。
此外在上述例子中，如果四個次級勵磁繞組各自卷繞1、2、4、8匝，那么則可輸出 204V與相應(yīng)1 15匝的感應(yīng)電壓的和值。因此就決定了最多可輸出相應(yīng)15匝的感應(yīng)電壓的電壓上限值。以基于繞組匝數(shù)以多個次級勵磁繞組如 4d為準時，實際上可形成具有多種繞組匝數(shù)的次級勵磁繞組。比如說如圖3所示，多個次級勵磁繞組如 4p可根據(jù) Zn-1X KT1 (此處η為1 4的整數(shù)，m為大于或等于1的整數(shù))而形成1、2、4、8、10、20、40、 80、100、200、400、800、1000、2000、4000、8000 阻，因為可對 1 16665 匝進行選擇性串聯(lián)，因此可附加相應(yīng)16665匝的感應(yīng)電壓。
一般來說，依據(jù)次級勵磁繞組如 4d而合算的電壓應(yīng)可覆蓋主繞組1兩端的電壓。如果可以實現(xiàn)這一點則可省略用于對輸入電壓進行旁路的第四開關(guān)單元7。
需要注意的是，此前通過實驗決定了相應(yīng)感應(yīng)電壓的繞組匝數(shù)，使其可根據(jù)需要補償?shù)母袘?yīng)電壓電平來對繞組匝數(shù)進行選擇性串聯(lián)，并實現(xiàn)目標電壓的輸出。
此時可進行調(diào)節(jié)的電壓精密度不是以IV為單位。因其是相應(yīng)1匝的電壓，因而提高了其精密度。
雖然圖2中未加表示，但在測定輸出電壓電平之后，可通過控制第二開關(guān)單元 fe 5d來實現(xiàn)適當?shù)睦@組數(shù)的串聯(lián)，使其達到最接近目標電壓的值。
iii目標電壓大于輸入電壓時
應(yīng)對輸入電壓進行升壓以使其達到目標電壓。
因此，控制單元10會通過控制第一至四開關(guān)單元3、5、6、7來使輸入電壓在升壓后再輸出。
具體來說，就是控制單元10會斷開第四開關(guān)單元7，并會通過控制第一開關(guān)單元3 來實現(xiàn)初級勵磁繞組2的一端加與基準電位N相連，還會通過控制第三開關(guān)單元6來實現(xiàn)初級勵磁繞組2的另一端2b或與此串聯(lián)的一個以上的次級勵磁繞組如 4d的末端6a與輸入端Ll的相連。
另外，控制單元10會通過將第二開關(guān)單元fe 5d的繼電器fe 5d有選擇的轉(zhuǎn)換為相加模式來補償電平測定單元8中所測定的輸入電壓電平與目標電壓間的差，從而實現(xiàn)電壓的精密調(diào)整。
以四個次級勵磁繞組如 4d被卷繞，使其在輸入220V時各自感應(yīng)211-* (n = 1,2,3,4)的電位，且輸入電壓為220V、目標電壓為234V的情況即需要進行14V的升壓的情況為例來進行一下說明。
此時，控制單元10會通過控制第二開關(guān)單元 5d來把14V電壓加于16V的主繞組1兩端的電壓、206V的被初級勵磁繞組2感應(yīng)的電壓。即會通過對第二至四繼電器 5b 5d進行切換來形成除了感應(yīng)電壓為IV的第1次級勵磁繞組如之外的第二至四次級勵磁繞組4b 4d的相加模式，因而可附加14V。
另外如圖3所示，多個次級勵磁繞組如 4p根據(jù)21"1 X IOnri (此處η為1 4的整數(shù)，m為大于等于1的整數(shù))來形成1，2，...，4000，8000匝，此時可通過第二開關(guān)單元 5a 5p的切換控制來實現(xiàn)相應(yīng)14V且通過實驗揭示的繞組匝數(shù)的串聯(lián)。
同時即使是在沒有通過實驗來事先決定感應(yīng)電壓及繞組匝數(shù)的情況下，也可通過測定輸出電壓電平并對其值進行反饋，并追蹤適當繞組匝數(shù)的方式，實現(xiàn)對串聯(lián)繞組匝數(shù)的增減。
如上所述，本實用新型的自動電壓調(diào)節(jié)器不論是在需要節(jié)能的環(huán)境下還是因供電環(huán)境差而輸入電壓無法達到電器產(chǎn)品的額定電壓時，都可通過自動升高輸入電壓來提供額定電壓。
本實用新型可通過第一開關(guān)單元3及第三開關(guān)單元6的切換操作來選擇輸出電壓的升壓或降壓，并可通過與IV或1匝相應(yīng)的感應(yīng)電壓的電平來對根據(jù)第二開關(guān)單元fe 5d的切換操作進行升壓、降壓的幅度進行調(diào)節(jié)。
圖4是依據(jù)本實用新型第二實施例的自動電壓調(diào)節(jié)器的內(nèi)單元結(jié)構(gòu)簡圖。如所看到的那樣，圖4所示的自動電壓調(diào)節(jié)器與圖2所示的十分相似。
因此對與圖2所示的自動電壓調(diào)節(jié)器相同的部分使用相同的參考標記。參照圖4 來以與此不同的差異點為主針對依據(jù)本實用新型的第二實施例的自動電壓調(diào)節(jié)器進行說明。
參照圖4，主繞組1未與輸入端Li、輸出端L2進行固定連接。具體來說，就是通過第五開關(guān)單元11a，lib的切換操作而使主繞組1的一端Ia與輸入端Ll或輸出端L2相連， 而另一端Ib也與輸入端Ll或輸出端L2相連。
相反，初級勵磁繞組2的另一端2b或與此串聯(lián)的至少一個次級勵磁繞組如 4d 的末端與基準電位N進行著固定連接。
即圖2中的第一與第三開關(guān)單元6相對于輸出端L2而使主繞組1與初級勵磁繞組2的相對繞組方向發(fā)生了轉(zhuǎn)換，但在本實施例中通過將第五開關(guān)單元11a，lib的兩端與輸入端Ll或輸出端L2進行相互交叉連接來代替了上述方式。
具體來說，如果主繞組1的一端Ia與輸入端Ll相連、另一端Ib與輸出端L2相連， 那么從輸出端L2來看的主繞組1與初級勵磁繞組2的繞組方向會變一致并使輸入電壓在降壓后被輸出。相反如果將主繞組1的一端Ia與輸出端L2相連、另一端Ib與輸入端Ll 相連時，那么從輸出端L2來看的主繞組1與初級勵磁繞組2的繞組方向會變得不同并會使輸入電壓在升壓后被輸出。
如此因從輸出端L2來看的各繞組方向相對改變而發(fā)生升壓或降壓的現(xiàn)象，與自耦變壓器的輸入端Ll接入的輸入電壓在輸出端L2被降壓的結(jié)構(gòu)中通過給輸出端L2接入輸入電壓來實現(xiàn)輸入端Ll升壓的現(xiàn)象是一樣的。[0093]因此，第一與第二實施例是升壓或降壓選擇的切換方式的變形，也同時可適用于補償電壓差的方式及決定其大小的方式。
圖fe 5c是對依據(jù)本實用新型的實施例而進行的環(huán)形變壓器的卷繞方式進行說明的簡圖。
參見圖5a，將圖2到圖4的主繞組1卷繞在環(huán)形鐵芯上。
參見圖恥，在主繞組1被卷繞在環(huán)形鐵芯的狀態(tài)下，卷繞線圈來形成初級勵磁繞組2。
參見圖5c，在初級勵磁繞組2上纏線圈形成次級勵磁繞組，并使每個次級勵磁繞組如 4d形成與2nV相應(yīng)的輔助電壓。
如上述所述，常規(guī)的環(huán)形變壓器是在主繞組1上纏繞初級勵磁繞組2并通過拔出接頭來獲取不同電壓電平的感應(yīng)電壓，因此升壓與降壓的幅度是固定的且十分受限的。
但是本實用新型的環(huán)形變壓器是在初級勵磁繞組2上重新形成次級勵磁繞組 4a 4d，然后通過相應(yīng)組合來對初級勵磁繞組2進行選擇性加壓，因此選擇幅度要比以往大得多，從而可獲取廣泛的多種電平的輸出電壓。
如果因為次級勵磁繞組如 4d的繞組匝數(shù)增多而使鐵芯橫截面積變得太大時， 可使規(guī)定的次級勵磁繞組在其他的鐵芯上進行卷繞后再將其帶入上述電路中，那么也可以獲得同樣的效果。
此外，次級勵磁繞組如 4d也可在初級勵磁繞組2未被纏繞的區(qū)域形成繞組。即進行初級勵磁繞組2的卷繞時，只在環(huán)形鐵芯的一部分區(qū)域形成繞組，而在其余區(qū)域中使次級勵磁繞組如 4d的一部分進行纏繞。同時也可通過纏繞其余的次級勵磁繞組來在下一外圍處并形成層。如果不能保證足夠的橫截面積的話，規(guī)定的次級勵磁繞組如 4d也可在其它的鐵芯上進行卷繞。
雖然到此只對本實用新型的幾個實施例進行了圖示與說明，但相信具有本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域：
技術(shù)人員可在不違背本實用新型原則與精神的情況下對本實施例加以變形。實用新型的范圍由附加的權(quán)利要求
與其等效物決定。
14
權(quán)利要求
1.一種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與所述輸入端相連、另一端與所述輸出端相連的主繞組； 被所述主繞組勵磁的初級勵磁繞組；用于使所述初級勵磁繞組的一端與基準電位或所述輸出端進行選擇性連接的第一開關(guān)單元；被所述主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于進行切換以使所述多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組進行選擇性串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組的另一端相連時，使其相互串聯(lián)，并與所述初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的第二開關(guān)單元；用于使由所述初級勵磁繞組及所述次級勵磁繞組的選擇性連接而形成的串聯(lián)連接的末端與所述基準電位或所述輸入端選擇性連接的第三開關(guān)單元；以及通過切換控制所述第一開關(guān)單元、所述第二開關(guān)單元、及所述第三開關(guān)單元對從所述輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。
2.如權(quán)利要求
1所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括對從所述輸入端輸入的輸入電壓電平進行測定的電平測定單元，所述控制單元被配置成，在規(guī)定的目標電壓大于電平測定單元測定的輸入電壓電平時，則通過所述控制第一開關(guān)單元使所述初級勵磁繞組的一端與基準電位相連，并通過控制第二開關(guān)單元補償所述規(guī)定的目標電壓與測定的電平間的電壓差，同時還通過控制第三開關(guān)單元使所述串聯(lián)連接的末端與所述輸入端相連，而當所述規(guī)定的目標電壓小于所述輸入電壓電平時，則通過控制所述第一開關(guān)使所述初級勵磁繞組的一端與所述輸出端相連， 并通過控制所述第二開關(guān)補償電壓差，同時通過控制所述第三開關(guān)單元來使所述串聯(lián)連接的末端與所述基準電位相連。
3.—種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述自動電壓調(diào)節(jié)器包括主繞組；用于使所述主繞組的一端與所述輸入端或所述輸出端相連的第一開關(guān)單元； 用于使所述主繞組的另一端與所述輸入端或所述輸出端相連的第二開關(guān)單元； 被所述主繞組勵磁且一端與所述輸出端相連的初級勵磁繞組； 被所述主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于進行切換以使所述多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組選擇性地串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組的另一端相連時，使其相互串聯(lián)，并與所述初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的第三開關(guān)單元；以及通過切換控制所述第一開關(guān)單元、所述第二開關(guān)單元、所述第三開關(guān)單元對從輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。
4.如權(quán)利要求
3所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括對從所述輸入端輸入的輸入電壓電平進行測定的電平測定單元，所述控制單元被配置成，在規(guī)定的目標電壓大于電平測定單元測定的輸入電壓電平時，則通過控制第一開關(guān)單元使所述主繞組的一端與所述輸出端相連，并通過控制所述第二開關(guān)單元使所述主繞組的另一端與所述輸入端相連，同時通過切換控制所述第三開關(guān)單元來補償所述規(guī)定的目標電壓與所述測定的電壓電平間的電壓差，而當規(guī)定的目標電壓大于所述電平測定單元測定的輸入電壓電平時，則通過控制所述第一開關(guān)單元來使所述主繞組的一端與輸入端相連，并通過控制所述第二開關(guān)單元來使主繞組的另一端與所述輸出端相連，同時通過控制第三開關(guān)單元來補償所述規(guī)定的目標電壓與所述測定的輸入電壓電平間的電壓差。
5.如權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括用于接收用戶輸入的所述規(guī)定的目標電壓的用戶輸入單元。
6.如權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述主繞組卷繞在環(huán)形鐵芯上；所述初級勵磁繞組以圍繞所述主繞組的方式進行卷繞；所述次級勵磁繞組以圍繞所述初級勵磁繞組的方式進行卷繞。
7.如權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述主繞組卷繞在環(huán)形鐵芯上；所述初級勵磁繞組以圍繞主繞組的方式在環(huán)形鐵芯上進行卷繞；所述多個次級勵磁繞組中的一部分通過分割初級勵磁繞組和環(huán)形鐵芯以圍繞主繞組的方式進行卷繞，且所述多個次級勵磁繞組中的另一部分以圍繞圍繞所述主繞組的所述初級勵磁繞組和多個次級勵磁繞組的一部分的方式卷繞。
8.如權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述多個次級勵磁繞組中的一部分繞組在第二環(huán)形鐵芯上進行卷繞。
9.如權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，通過所述多個次級勵磁繞組的勵磁而被感應(yīng)的輔助電壓之和小于所述主繞組兩端接入的電位。
10.如權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，通過使用勵磁多個次級勵磁繞組感應(yīng)的輔助電壓的切換控制的選擇性增加可以表示低于主繞組兩端接入的相應(yīng)于整數(shù)的電壓電平。
11.如權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，對所述多個次級勵磁繞組進行卷繞，以使多個次級勵磁繞組的各自的匝數(shù)組合可以表示小于或等于合算匝數(shù)最大值的所有整數(shù)匝數(shù)。
12.如權(quán)利要求
11所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，多個次級勵磁繞組中至少有一部分具有2114 X ΙΟ-1的匝數(shù)，其中，η為大于等于1且小于等于4的整數(shù)，m為大于等于1 的整數(shù)。
13.如權(quán)利要求
1至4中任何一項所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述開關(guān)單元都由繼電器構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求
2或4所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括切換所述輸入端及所述輸出端的第四開關(guān)單元，當所述規(guī)定的目標電壓與所述輸入電壓電平的電壓差為規(guī)定的允許范圍內(nèi)的電壓差時，則所述控制單元閉合第四開關(guān)單元以使所述輸入電壓旁路至所述輸出端。
15.一種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與所述輸入端相連、另一端與所述輸出端相連的主繞組；被所述主繞組勵磁且一端與所述輸出端相連的初級勵磁繞組；被所述主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于切換以使所述多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組的另一端選擇性串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組的另一端相連時，使其相互串聯(lián)，并與所述初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的開關(guān)單元；以及通過切換控制開關(guān)單元對從輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。
16.一種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與所述輸入端相連、另一端與所述輸出端相連的主繞組； 被所述主繞組勵磁，且一端與基準電位相連的初級勵磁繞組； 被所述主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于切換以使所述多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組的另一端選擇性串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組的另一端相連時，使其相互串聯(lián)，并與所述初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的開關(guān)單元；以及通過切換控制開關(guān)單元對從輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。
17.如權(quán)利要求
15或16所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述主繞組在環(huán)形鐵芯上進行卷繞；所述初級勵磁繞組以圍繞主繞組的方式進行卷繞；所述次級勵磁繞組以圍繞所述初級勵磁繞組的方式進行卷繞。
18.如權(quán)利要求
15或16所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，所述主繞組卷繞在環(huán)形鐵芯上；所述初級勵磁繞組以圍繞所述主繞組的方式在環(huán)形鐵芯上進行卷繞；所述多個次級勵磁繞組中的一部分通過分割初級勵磁繞組和環(huán)形鐵芯以圍繞所述主繞組的方式進行卷繞，且所述多個次級勵磁繞組中的另一部分以圍繞圍繞所述主繞組的初級勵磁繞組和多個次級勵磁繞組的一部分的方式卷繞。
19.如權(quán)利要求
15或16所述的自動電壓調(diào)節(jié)器，其特征在于，還包括對從所述輸入端輸入的電壓電平進行測定的電平測定單元，所述控制單元通過切換控制所述開關(guān)單元來補償規(guī)定的目標電壓與所述測定的電壓電平間的電壓差。
20.一種利用環(huán)形鐵芯的變壓器，其特征在于，所述變壓器包括 在所述環(huán)形鐵芯上進行卷繞、且一端接入輸入電壓的主繞組；在所述主繞組上進行卷繞形成繞組的所述環(huán)形鐵芯上進行卷繞，且被所述主繞組勵磁的初級勵磁繞組；在所述初級勵磁繞組上進行卷繞，且被所述初級繞組勵磁的多個次級勵磁繞組； 用于使所述多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組選擇性串聯(lián)的開關(guān)單元；以及用于控制所述開關(guān)單元的開關(guān)操作的控制單元。
21.一種利用環(huán)形鐵芯的變壓器，其特征在于，所述變壓器包括 在所述環(huán)形鐵芯上進行卷繞、一端接入輸入電壓的主繞組；在所述主繞組上進行卷繞形成繞組的所述環(huán)形鐵芯上進行卷繞，且被所述主繞組勵磁的初級勵磁繞組；被所述主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組，其中多個次級勵磁繞組的一部分在初級勵磁繞組未形成繞組的區(qū)域上進行卷繞，而多個次級勵磁繞組的另一部分則圍繞所述初級勵磁繞組與多個次級勵磁繞組的一部分來進行卷繞；用于使所述多個次級勵磁繞組與所述初級勵磁繞組選擇性串聯(lián)的開關(guān)單元；以及用于控制所述開關(guān)單元的開關(guān)操作的控制單元。
專利摘要
本實用新型涉及自動電壓調(diào)節(jié)器與環(huán)形變壓器，特別是，涉及可對電壓電平進行精密控制的自動電壓調(diào)節(jié)器與其所利用的環(huán)形變壓器。本實用新型是一種對從輸入端接入的輸入電壓進行轉(zhuǎn)換、并將其從輸出端輸出的自動電壓調(diào)節(jié)器，自動電壓調(diào)節(jié)器包括一端與輸入端相連、另一端與輸出端相連的主繞組；被主繞組勵磁的初級勵磁繞組；用于使初級勵磁繞組的一端與基準電位或輸出端進行選擇性連接的第一開關(guān)單元；被主繞組勵磁的多個次級勵磁繞組；用于進行切換以使多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組進行選擇性串聯(lián)，且當一個或更多個次級勵磁繞組與初級勵磁繞組的另一端相連時，使其相互串聯(lián)，并與初級勵磁繞組的另一端串聯(lián)的第二開關(guān)單元；用于使由初級勵磁繞組及次級勵磁繞組的選擇性連接而形成的串聯(lián)連接的末端與基準電位或輸入端選擇性連接的第三開關(guān)單元；以及通過切換控制第一開關(guān)單元、第二開關(guān)單元、及第三開關(guān)單元對從輸出端輸出的電壓電平進行調(diào)節(jié)的控制單元。用戶可通過精密的電壓控制來輸出用戶期望的電壓電平，并實現(xiàn)節(jié)能與電壓升壓器的多種應(yīng)用。尤其是，本實用新型可通過與匝數(shù)相對應(yīng)的電壓大小來調(diào)整電壓。此外，本實用新型也包括簡單的繼電器控制電路并排除了半導體開關(guān)器件，因此即使是在不同的系統(tǒng)環(huán)境中仍可進行適應(yīng)性運行并不需進行其他的變更。
文檔編號G05F1/10GKCN201955695SQ200990100347
公開日2011年8月31日 申請日期2009年1月20日
發(fā)明者李明煥 申請人:Cskk(Hkg)有限公司, 李明煥導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan