多功能三相參數穩壓器的製作方法

2023-10-20 14:56:22

專利名稱：多功能三相參數穩壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電源穩壓器、特別是用於工頻電源由矽鋼片構成的多功能三相參數穩壓器。
在現有技術中，目前國內外三相交流穩壓器，主要有兩種1、直接自耦調節式，例如TNS系列，這是一種自動調節三相自耦調壓器上的炭刷觸點來實現穩壓的。2、間接自耦調節式，例如STW系列(又稱西德西奧根技術)，這種穩壓器是在負載與電網之間接入補償變壓器，但補償電壓仍然由自耦調壓器上取得，然後間接耦合加入的。
顯然以上這些三相穩壓電源均是通過電子電路取樣，比較，再驅動伺服馬達來改變自耦變壓器抽頭來實現穩壓的。其對電網電壓從取樣到穩壓都是一個慢應變過程，通常為2～3秒，再快也在1秒以上。在如此長的應變過渡時間內，對於電網電壓的頻繁波動，在大容量感性負載投入的瞬間，電網出現的浪湧峰壓衝擊，以及雷電瞬間經常出現的高壓尖峰及欠壓缺口，對用戶設備來說都是直通的，因為對電網所出現的異常瞬態，這種穩壓器尚來不及反應，致於用戶儀器設備所檢測的各種訊號。電平及自動化控制的電腦脈衝，顯然，不是丟失，就要被打亂。嚴格地說，這類穩壓器的靜態穩壓指標，在電網電壓不斷變化的情況下，對今天高速發展的電子器件來說，實際上是沒有意義的，也不具備抗幹擾的能力。
以上此類穩壓器還有一個致命的弱點，均使用電子零件較多，聯動機械複雜，運轉頻繁，因而可靠性低。聯動機構的失控是常有發生的，他會直接危及用戶設備，顯然它的安全性也是欠佳的，目前國內外普遍使用的以及市場上充斥的大都是這種傳統穩壓器產品。
相同步調節式穩壓器的採樣均只能取自某一相，因而對電網本身出現的三相電壓不平衡是無能為力的，即使作單相獨立調節，但也只能分別穩定相電壓，而不能防止電網因一相或兩相電壓參差波動所引起的相角偏移，因而也就無法同時保持相、線電壓的平衡。
除了上述穩壓器之外，還有磁放大型、脈衝調寬型、數控型、磁和恆壓型……等，以上多屬單相穩壓電源。但也有由單相組合而構成的所謂三相穩壓器。然而，由於各相之間在電路上彼此不溝通，在磁路上整體不協調，三相之間沒有平衡互補設計，而是以各相各自為本的單相穩壓電源組合而成的三相穩壓器，均不具有防止相角偏移，保持三相之間相、線電壓平衡的條件，更不可能具有在電網斷缺相輸入的情況下，能自動保持三相負荷供電的功能，在不增加外設電路的情況下，也不會具有負載短路自動保護的特性。
本實用新型的目的在於避免上述現有技術中的不足之處，提供一種穩壓性能好，耐用可靠，抗幹擾能力強，對電壓波動應變反應快，結構簡單，運行可靠，在三相電壓不平衡，甚至斷缺相輸入的條件下，也能保持相、線電壓平衡或基本平衡的多功能三相參數穩壓器。
為實現本實用新型的目的，本多功能三相參數穩壓器，由鐵芯和線圈構成，在鐵芯上包括有二個橫軛和三個間隔排布在橫軛之間的主磁芯，有三個分磁芯與主磁芯間隔排布，聯在所述的橫軛上，分磁芯與橫軛的聯結處設有磁路間隙，或者在分磁芯中設有磁路間隙，形成相磁分路，在所述的主磁芯上分別設有輸入初級繞組和次級諧振繞組，在所述的分磁芯上設有輸入補償繞組和輸出補償繞組，所述的初級繞組與所述的輸入補償繞組串聯，所述的次級諧振繞組與所述的輸出補償繞組串聯，在所述的次級諧振繞組的二端並接有由電容和電感串接而構成的相電壓諧振迴路。
為實現本實用新型的目的，本多功能三相參數穩壓器，還可以是由鐵芯和線圈構成，在鐵芯上包括二個橫軛和三個間隔排布在橫軛之間的主磁芯，有三個分磁芯與主磁芯間隔排布，聯在所述的橫軛上，分磁芯與橫軛的聯結處設有磁路間隙，或者在分磁芯中設有磁路間隙，形成相磁分路，在所述的主磁芯上分別設有輸入初級繞組和次級諧振繞組，在所述的分磁芯上設有輸入補償繞組和輸出補償繞組，所述的初級繞組與所述的輸入補償繞組串聯，所述的次級諧振繞組與所述的輸出補償繞組串聯，在所述的次級諧振繞組與輸出補償繞組的連接點之間並接有由電容和電感串接而構成的線電壓諧振迴路。
附圖的圖面說明如下

圖1為本實用新型實施例1的結構示意圖。
圖2為本實用新型實施例1的電路原理圖。
圖3為本實用新型實施例2的結構示意圖。
圖4為本實用新型實施例2的電路原理圖。
圖5為本實用新型實施例3的電路原理圖。
圖6為本實用新型實施例3的結構示意圖。
圖7為本實用新型實施例4的結構示意圖。
圖8為本實用新型實施例4的電路原理圖。
圖9為本實用新型實施例5的電路原理圖。
下面將結合附圖對本實用新型的五個實施例作進一步詳述如圖中所示，本實用新型多功能三相參數穩壓器由鐵芯和線圈構成，在鐵芯上包括二個橫軛(1)、主磁芯(2)，分磁芯(3)。而線圈包括有輸入初級繞組WA1、WB1、WC1(4)和次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)，輸入補償繞組WAj、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)。三個分磁芯(3)與主磁芯(2)間隔排布，聯接在橫軛(1)上，分磁芯(3)與橫軛(1)的聯結處設有磁路間隙(8)，在磁路間隙(8)中設有介質(9)，輸入初級繞組(4)與輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)串聯，三組輸入補償繞組(6)的另一端連在一起作為輸入零點O人，次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)與輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)串聯，三組輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)的另一端連在一起作為輸出零點O出電容CA、CB、CC分別與電感LA、LB、LC串聯後連在三組次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)的兩端。它是利用L、C電路的充放電，引起電感參數在正弦的四個轉折點上，周期性地產生2f(電網頻率)磁鏈激勵振蕩，從而達到磁、電能量的轉換，並使磁路在較高安匝的磁強作用下進入相對飽和的非線性區。
在輸入電壓變化時，諧振迴路的XL與XC在電源頻率的調製下，再通過逆向二次耦合(阻抗反對)改變輸入電流相角，使L、C上被此相對應的參數，在調整的輸入相角線上從新維持平衡，也即是使L、C上被此相差180°的周期性函數的絕對值仍然相等，從而在輸入電壓變化時，仍然繼續維持電路與電源頻率的協調諧振，顯然這是受電源頻率調製下的強迫振蕩電路。
參數穩壓器動態工作過程，就是一個複變函數的變化過程，當電網輸入電壓高於額定工作電壓，電路呈感性，輸入電流相角滯後，反之，則呈容性，輸入電流相角超前。輸入電流相角將隨輸入電壓變化而變化，因此，電流相角也即是輸入電壓函數，隨著角的變化，電路上各參數也均有一個與此相對應的函數變量，通過對其中的函數變量進行合成，取得一個對應於輸入電壓變化的線性跟蹤量疊加到輸出端。
實施例1鐵芯上的分磁芯(3)為「T」狀，有二端是與橫軛(1)相聯的，有一端是與主磁芯(2)相聯的，在分磁芯(3)的三端與主磁芯(2)和橫軛(1)之間分別設有三個磁路間隙(8)，在磁路間隙(8)內設有環氧酚醛玻璃布板，一方面將分磁芯(3)固定，另將一方面將作為介質(9)填充在磁路間隙(8)內，輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)疊層繞制在骨架上，再套於分磁芯(3)上，便於安裝和磁路的調整。電容CA1與電感LA1串聯、電容CA2與電感LA2串聯並在次級諧振繞組WA2上，用於濾除奇次諧波分量，本實施例主要是濾除三次(150Hz )和五次(250Hz)諧波分量，同樣，電容CB1、CB2、CC1、CC3與電感LB1、LB2、LC1、LC2的組合也是設置在濾除三次和五次諧波分量的參數上。
實施例2鐵芯上的分磁芯(3)為「L」狀，一端與橫軛(1)相聯，另一端是與主磁芯(2)相聯，在與主磁芯(2)相聯處設有磁路間隙(8)內，輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)疊層繞制在分磁芯(3)上，各繞組的電路連接以及電容與電感的連接與實施例1相同。
實施例3鐵芯上的分磁芯(3)為「I」狀，其二端分別與橫軛(1)相聯，在分磁芯(3)的中部設有磁路間隙(8)，輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)分上下繞制在分磁芯(3)上，各繞組的電路連接以及電容與電感的連接與實施例1相同。
實施例4的結構示意圖與實施例1的結構示意圖基本相同，區別在於主磁芯(2)上輸入初級繞組(4)和次級諧振繞組(5)所處的兩部分的截面積可以不同，在分磁芯(3)中設有兩個磁路間隙(8)，在次級諧振繞組WA2、WB2、WC2上還多並聯了一組電容CA3與電感LA3、電容CB3與電感LB3、電容CC3與電感LC3串聯組成的七次諧波諧振吸收回路。
實施例5的結構示意圖與實施例4的結構示意圖相同，鐵芯上有二個橫軛(1)和三個間隔排布在橫軛(1)之間的主磁芯(2)，有三個分磁芯(3)與主磁芯(2)間隔排布，聯在橫軛(1)上，分磁芯(3)為「T」狀，在分磁芯(3)中設有兩個磁路間隙(8)，形成相磁分路，在主磁芯(2)上分別設有輸入初級繞組WA1、WB1、WC1(4)和次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)，在分磁芯(3)上設有輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)，初級繞組WA1、WB1、WC1(4)與輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)串聯，次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)與輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)串聯，在次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)與輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)的連接點之間並接有由電容和電感串接而構成的諧振迴路，濾除奇次諧波分量，如三次(150Hz)和五次(250Hz)諧波分量。而電容CA1CA2、CA3、CB1、CB2、CB3、CC1、CC2、CC3與電感LA1、LA2、LA3、LB1、LB2、LB3、LC1、LC2、LC3的組合也是與三個次級諧振繞組相連，設置在濾除三次、五次和七次諧波分量的參數上。初級繞組WA1、WB1、WC1(4)與次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)分別繞制在主磁芯(2)的上下部，輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)繞制在分磁芯(3)的上下部，各繞組的連接與實施例1相同。
由於輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)是與初級繞組WA1、WB1、WC1(4)與串連，接到輸入電源的，為了使輸出與原方輸入隔離(減少電網幹擾)，這個功能實際上由輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)來完成的，輸入補償繞組除了起抑制無功電流的過快增長外，在磁路間隙決定了後，相角的調整也是通過增減輸入補償繞組匝數來完成的。
這樣由函數量變合成而來的線性跟蹤補償量就必須從輸出補償繞組上取得，但由於輸出補償繞組是與取得基本電壓的次級諧振繞組串聯的，因此當不接入負載時，該線圈是沒有電流通過的，這時從輸出補償繞組上取得的僅是空載狀態下，與角相對應的函數變量，疊加到輸出端，但當接入負載後，這個函數合成量要發生變化，由於負載電流是通過該線圈的，因此在輸出補償繞組上的磁分路，便要產生個接近主磁路的相位磁通，因而必須要通過實際磁路調試，使得在輸出補償繞組上取得一個既與負載電流成一定比例的，同時也與輸入電流相角有關的合成補償電壓，使穩壓器的輸出不受負載狀態，與輸入電壓變化的影響，使輸出電壓對應於輸入電壓的任意變化均呈現出線性的函數量變化關係；從而確保穩壓器在輸入電壓變化＞±50％的大幅度波動下，無論是空載或有載均有良好的穩壓特性，並維持恆功率輸出。
本實用新型多功能三相參數穩壓器相比於現有技術，由於在鐵芯上的三個主磁芯和分分間隔排布在二個橫軛上，輸入初級繞組與輸入補償繞組串聯在一起，次級諧振繞組與輸出補償繞組在一起，形成互感，又各個線圈之間又保持相對獨立，使得穩壓器具有抗幹擾能力強，對電壓波動應變反應快，結構簡單，運行可靠，在三相電壓不平衡，甚至斷缺相輸入的條件下，也能保持相、線電壓平衡或基本平衡的優點。
權利要求1.一種多功能三相參數穩壓器由鐵芯和線圈構成，在鐵芯上包括二個橫軛(1)和三個間隔排布在橫軛(1)之間的主磁芯(2)，其特徵是有三個分磁芯(3)與主磁芯(2)間隔排布，聯在所述的橫軛(1)上，分磁芯(3)與橫軛(1)的聯結處設有磁路間隙(8)，或者在分磁芯(3)中設有磁路間隙(8)，形成相磁分路，在所述的主磁芯(2)上分別設有輸入初級繞組WA1、WB1、WC1(4)和次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)，在所述的分磁芯(3)上設有輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)，所述的初級繞組WA1、WB1、WC1(4)與所述的輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)串聯，所述的次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)與所述的輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)串聯，在所述的次級諧振繞組(5)的二端並接有由電容和電感串接而構成的相電壓諧振迴路。
2.根據權利要求1所述的多功能三相參數穩壓器，其特徵是所述的初級繞組(4)與次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)分別繞制在主磁芯(2)的上下部。
3.根據權利要求1所述的多功能三相參數穩壓器，其特徵是在所述的磁路間隙(8)中設有介質(9)。
4.根據權利要求1、2或3所述的多功能三相參數穩壓器，其特徵是所述的分磁芯(3)為「T」狀，有二端是與所述的橫軛(1)相聯的，有一端是與所述的主磁芯(2)相聯的，所述的輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)疊層繞制在分磁芯(3)上。
5.根據權利要求1、2或3所述的多功能三相參數穩壓器，其特徵是所述的分磁芯(3)為「L」狀，一端與所述的橫軛(1)相聯，另一端是與所述的主磁芯(2)相聯，所述的輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)疊層繞制在分磁芯(3)上。
6.根據權利要求1、2或3所述的多功能三相參數穩壓器，其特徵是所述的分磁芯(3)為「I」狀，其二端分別與所述的橫軛(1)相聯，所述的輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)分上下繞制在分磁芯(3)上。
7.一種多功能三相參數穩壓器，包括二個橫軛(1)和三個間隔排布在橫軛(1)之間的主磁芯(2)，其特徵是有三個分磁芯(3)與主磁芯(2)間隔排布，聯在所述的橫軛(1)上，分磁芯(3)與橫軛(1)的聯結處設有磁路間隙(8)，或者在分磁芯(3)中設有磁路間隙(8)，形成相磁分路，在所述的主磁芯(2)上分別設有輸入初級繞組WA1、WB1、WC1(4)和次級諧振繞組(5)，在所述的分磁芯(3)上設有輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)，所述的初級繞組(4)與所述的輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)串聯，所述的次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)與所述的輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)串聯，在所述的次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)與輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)的連接點之間並接有由電容和電感串接而構成的線電壓諧振迴路。
8.根據權利要求7所述的多功能三相參數穩壓器，其特徵是所述的初級繞組(4)與次級諧振繞組WA2、WB2、WC2(5)分別繞制在主磁芯(2)的上下部，所述的輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)繞制在分磁芯(3)上。
9.根據權利要求7所述的多功能三相參數穩壓器，其特徵是所述的分磁芯(3)為「T」狀，有二端是與所述的橫軛(1)相聯的，有一端是與所述的主磁芯(2)相聯的，所述的輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4、WB4、WC4(7)疊層繞制在分磁芯(3)上，在所述的輸入補償繞組WA3、WB3、WC3(6)和輸出補償繞組WA4，WH4、WC4(7)繞制的分磁芯(3)中設有介質(9)。
專利摘要一種由鐵芯和線圈構成電源穩壓器。解決現有技術中相、線電壓不易平衡,抗幹擾差等問題。有二個橫軛和三個分別聯在橫軛上間隔排布的主磁芯和分磁芯,在分磁芯部設有磁路間隙,在主磁芯上分別設有三組輸入初級繞組和次級諧振繞組,在分磁芯上也設有三組輸入補償繞組和輸出補償繞組,初級繞組與輸入補償繞組串聯,次級諧振繞組與輸出補償線組串聯,在次級諧振繞組的二端並接有由電容和電感串接而構成的諧振迴路。有抗幹擾能力強,響應快,結構簡單,運行可靠,相、線電壓平衡的優點。
文檔編號G05F3/04GK2282700SQ9720873
公開日1998年5月27日 申請日期1997年2月28日 優先權日1997年2月28日
發明者彭維華 申請人:廣東省羅定市無線電廠