АВТОМАТИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТОР НАПРЯЖЕНИЯ Российский патент 2012 года по МПК G05F1/14 

Область техники

Настоящее изобретение относится к автоматическому регулятору напряжения, в частности к автоматическому регулятору напряжения, способному точно управлять уровнем выходного напряжения путем использования тороидального автотрансформатора.

Уровень техники

Автоматический регулятор напряжения, использующий тороидальный автотрансформатор, может быть осуществлен с использованием различных обмоток регулятора. Однако выходное напряжение такого регулятора всегда определяется намоткой его первичной и вторичной обмоток. Таким образом, чтобы получать разное напряжение на выходе, автоматический регулятор напряжения, использующий тороидальный автотрансформатор, рассчитан на намотку обмоток согласно желательному напряжению или имеет несколько отводов.

Например, как показано на Фиг.1, автотрансформатор может быть выполнен с некоторым количеством отводов (а, b, с) на обмотке возбуждения (200) в основном обмотке (100), чтобы получить разные уровни напряжения на выходе. Если тороидальный автотрансформатор выполнен таким образом, что если 220 В подается на основную обмотку (100), 20 В подается на оба конца основной обмотки (100) и каждый отвод обмотки возбуждения (200) уменьшает напряжение на 5 В, то тороидальный автотрансформатор может подавать 200 В с первого отвода (а), 205 В с второго отвода (b) и 210 В с третьего отвода (с) на выходную клемму.

Как таковой традиционный автоматический регулятор напряжения выводит дискретные выходные напряжения с большой разницей между ними. Например, в вышеописанном примере селективно подается каждое из выходных напряжений с разницей 5 В, т.е. 200 В, 205 В и 210 В. Соответственно, традиционный автоматический регулятор напряжения не может обеспечивать точное управление напряжением.

Как таковой традиционный автоматический регулятор напряжения, обладающий низкой точность, очень неудобен для пользователей. Мы поясним это более подробно на примере устройства для экономии энергии, использующего автоматический регулятор напряжения с низкой точностью.

В случае многоэтажного здания распределительный шкаф устанавливается в подвальном помещении. На первый этаж подается приблизительно 235 В, но подаваемое напряжение уменьшается с этажами, и в результате на 15 этаж подается приблизительно 205 В. В общем, электронное устройство может стабильно работать от напряжения 205 В. Таким образом, в случае, если каждая квартира использует устройство для экономии энергии, которое снижает напряжение приблизительно на 10 В, не гарантировано, что квартира, в которую подается напряжение 215 В или меньше, получит по меньшей мере минимальное напряжение, требуемое для обеспечения стабильной работы, т.е. 205 В, из-за использования неподходящего устройства для экономии энергии. При этом в случае верхнего этажа необходимо увеличить уровень напряжения так, чтобы постоянно получать стабильное напряжение.

То есть, в случае многоэтажного здания между нижними этажами и верхними этажами будет существовать большая разница в системном напряжении, подаваемом потребителю. Этажи многоэтажного здания делятся на этажи, где необходимо уменьшать напряжение для экономии энергии, и этажи, где необходимо повышать напряжение для получения стабильного напряжения. Однако традиционный автоматический регулятор напряжения не способен подавать такое напряжение с большой разницей между его уровнями при точном управлении напряжением, и пользователи испытывают большие неудобства.

Настоящее изобретение решает проблемы традиционной технологии; настоящее изобретение предлагает автоматический регулятор напряжения, способный точно управлять уровнем напряжения и, благодаря этому, подавать подходящее напряжение. При этом, чтобы традиционный автоматический регулятор напряжения работал в силовой электронной системе, необходимы сложные устройства, такие как основной трансформатор, трансформатор возбуждения, высоко чувствительная схема детектирования эффективного значения, схема скоростного аналого-цифрового преобразования, симисторная переключающая схема и т.д. В результате, традиционные автоматические регуляторы напряжения имеют такие высокие цены, что их используют в особых случаях, например в экспериментах, требующих дорогостоящего лабораторного оборудования. Таким образом, обычный пользователь не может позволить себе такие регуляторы, и традиционные регуляторы не имеют хорошей продаваемости.

Кроме того, поскольку такие сложные устройства не могут нормально работать при изменениях частоты и уровня системного напряжения, традиционные автоматические регуляторы напряжения должны изготавливаться с учетом существующих электросетей. В противоположность этому, автоматический регулятор напряжения настоящего изобретения имеет простую конструкцию, в которой не используется силовая полупроводниковая схема, и, таким образом, может точно управлять напряжением независимо от электросети.

При этом традиционные автоматические регуляторы напряжения селективно выводят дискретные уровни выходного напряжения с большой разницей между ними потому, что выходное напряжение выводится с отвода, жестко расположенного на вторичной обмотке.

Причиной этого технического ограничения является очень ограниченный ряд способов намотки тороидальной обмотки. В известном способе получения тороидальной обмотки основную обмотку наматывают на тороидальный сердечник, и затем обмотку определенной толщины наматывают на основную обмотку, чтобы получить обмотки возбуждения с входными/выходными отводами. Если непроводящая обмотка введена между основной обмоткой и обмотками возбуждения на тороидальном сердечнике, появляются проблемы создания дыма от введенной обмотки. Таким образом, в данном способе используются только обмотки возбуждения, последовательно соединенные отводами, и основная обмотка.

Настоящее изобретение направлено на усовершенствование способа намотки традиционных тороидальных обмоток для вывода индуктивного напряжения разных уровней.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение рассчитано на решение вышеуказанных проблем традиционной технологии. Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить автоматический регулятор напряжения, способный стабильно выводить разные уровни напряжения и точно управлять ими.

Эта цель настоящего изобретения может быть достигнута с автоматическим регулятором напряжения для преобразования входного напряжения, подаваемого на входную клемму, и вывода преобразованного входного напряжения на выходную клемму согласно настоящему изобретению, включающим: блок основных обмоток, причем один его конец соединен с входной клеммой и другой конец с выходной клеммой, имеющий несколько основных обмоток и несколько первых переключателей для переключения таким образом, чтобы эти несколько основных обмоток выборочно соединялись последовательно; обмотку возбуждения, возбуждаемую по меньшей мере в одной из основных обмоток, соединенных последовательно первыми переключателями блока основных обмоток; второй переключатель для выборочного соединения одного конца обмотки возбуждения или с контрольным потенциалом, или с выходной клеммой; третий переключатель для соединения другого конца обмотки возбуждения или с контрольным потенциалом, или с входной клеммой; и блок управления, который регулирует уровень выходного напряжения на выходной клемме путем переключения управления упомянутыми несколькими первыми переключателями, вторым переключателем и третьим переключателем.

Кроме того, упомянутый автоматический регулятор напряжения настоящего изобретения включает блок измерения уровня для измерения уровня входного напряжения на входной клемме, причем блок управления конфигурирован так, чтобы быть способным: если заданное напряжение выше уровня входного напряжения, измеренного блоком измерения уровня, переключать управление несколькими первыми переключателями в ответ на разницу напряжения между заданным напряжением и измеренным уровнем входного напряжения, управлять вторым переключателем для соединения упомянутого одного конца обмотки возбуждения с контрольным потенциалом, и управлять третьим переключателем для соединения другого конца обмотки возбуждения с входной клеммой, а если заданное напряжение ниже уровня входного напряжения, то переключать управления упомянутыми несколькими первыми переключателями в ответ на разницу между заданным напряжением и измеренным уровнем входного напряжения, управлять вторым переключателем для соединения одного конца обмотки возбуждения с выходной клеммой и управлять третьим переключателем для соединения другого конца обмотки возбуждения с контрольным потенциалом.

Кроме того, автоматический регулятор напряжения настоящего изобретения может включать блок ввода пользователя для ввода пользователем заданного напряжения. Кроме того, предпочтительно, автоматический регулятор напряжения настоящего изобретения включает обходной путь для обхода входным напряжением блока основных обмоток и переключатель обхода для переключения условия соединения на обходной путь, и если уровень входного напряжения соответствует заданному напряжению, то автоматический регулятор напряжения конфигурирован для включения переключателя обхода, чтобы входное напряжение обходило блок основных обмоток.

Кроме того, согласно настоящему изобретению, обмотка возбуждения намотана на тороидальный сердечник, причем на обмотку возбуждения намотаны несколько основных обмоток, и эти основные обмотки намотаны на тороидальный сердечник так, чтобы не перекрывать друг друга.

Цель настоящего изобретения может быть достигнута другим вариантом осуществления настоящего изобретения, в котором автоматический регулятор напряжения для преобразования входного напряжения, подведенного к входной клемме, чтобы вывести преобразованное входное напряжение на выходную клемму, включает: блок основных обмоток с одним его концом, соединенным с входной клеммой и другим его концом, соединенным с выходной клеммой, несколько основных обмоток и несколько первых переключателей для переключения упомянутых нескольких основных обмоток так, чтобы выборочно соединить их последовательно; обмотку возбуждения, возбуждаемую по меньшей мере в одной из основных обмоток, соединенных последовательно первыми переключателями блока основных обмоток; и блок управления, который регулирует уровень выходного напряжения на выходной клемме путем переключения управления несколькими первыми переключателями, вторым переключателем и третьим переключателем.

Автоматический регулятор напряжения, кроме того, включает блок измерения уровня для измерения уровня входного напряжения на входной клемме, и если заданное напряжение ниже уровня входного напряжения, то блок управления переключает управление несколькими первыми переключателями в ответ на разницу напряжения между заданным напряжением и измеренным уровнем входного напряжения.

Кроме того, автоматический регулятор напряжения настоящего изобретения включает обходной путь для обхода входным напряжением блока основных обмоток и переключатель обхода для переключения условия соединения пути обхода, и если уровень входного напряжения соответствует заданному напряжению, автоматический регулятор напряжения конфигурирован на включение переключателя обхода, чтобы входное напряжение обходило блок основных обмоток.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схема, поясняющая, что в традиционных тороидальных трансформаторах несколько уровней напряжения выводятся с нескольких отводов обмотки возбуждения.

Фиг.2 - схема внутренней конструкции автоматического регулятора напряжения, способного регулировать выходное напряжение до напряжения, соответствующего 1 [витку] согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.3 - схема внутренней конструкции автоматического регулятора напряжения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг.4 и Фиг.5 - схемы, поясняющие способ намотки тороидального трансформатора, используемого в вариантах осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание

Варианты осуществления настоящего изобретения подробно объяснены ниже со ссылками на прилагаемые чертежи.

На Фиг.2 приведено схематическое изображение внутренней конструкции автоматического регулятора напряжения согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Со ссылкой на Фиг.2, автоматический регулятор напряжения включает блок основных обмоток (1), имеющий несколько основных обмоток (1a₀~1a_n) и несколько первых переключателей (1b₀~1b_n), обмотку возбуждения (2), второй переключатель (3), третий переключатель (4), переключатель обхода (5), блок измерения уровня (6), входной блок (7) и блок управления (8).

Один конец блока основных обмоток (1) соединен с входной клеммой (L1), на которую подается входное напряжение, и другой конец соединен с выходной клеммой (L2). Схемное соединение между этими концами (соединение между основными обмотками (1a₀~1a_n)) определяется согласно тому, как включены несколько первых переключателей (1b₀~1b_n). To есть, как показано, в зависимости от того, соединены ли первые переключатели (1b₀~1b_n) с одним концом основных обмоток (1a₀~1a_n), определяется, являются ли соответствующие основные обмотки (1а₀~1a_n) одним элементом последовательной схемы соединения обоих концов блока основных обмоток (1). Ниже это именуется "последовательным режимом", в котором первые переключатели (1b₀~1b_n) соединены с одним концом основных обмоток (1a₀~1a_n) так, чтобы основные обмотки (1a₀~1a_n) стали одной частью последовательной схемы для увеличения совокупного количества основных обмоток, тогда как в "изолирующем режиме" основные обмотки (1a₀~1a_n) изолированы от последовательной схемы.

Путем переключения управления несколькими первыми переключателями (1b₀~1b_n) отдельно в последовательном режиме или изолирующем режиме основные обмотки (1a₀~1a_n), включенные в последовательную схему, которая соединяет оба конца блока основных обмоток (1), могут быть выбраны, и поэтому совокупным количеством основных обмоток, включенных в последовательную схему, можно управлять.

В частности, в данном варианте осуществления несколько основных обмоток (1a₀~1a_n) имеют витки 2⁰=1, 2¹=2, 2²=4, 2³=8, …, 2ⁿT (витков) (здесь n является натуральным числом). Таким образом, путем объединения основных обмоток (1a₀~1a_n) для образования последовательной схемы совокупное количество основных обмоток последовательной схемы между обоими концами блока основных обмоток (1) можно регулировать так, чтобы оно соответствовало натуральному числу в выразимом диапазоне. Например, если n равно 10, то количество основных обмоток можно регулировать для получения количества витков, соответствующего любому натуральному числу в диапазоне 1~2047. Обмотка возбуждения (2) возбуждается в основных обмотках (1a₀~1a_n), последовательно соединенных между обоими концами блока основных обмоток (1). Поэтому, количество витков в обмотках возбуждения (2) фиксировано, но уровень напряжения, при котором осуществляется возбуждение обмотки возбуждения (2), изменяется в зависимости от совокупного количества основных обмоток, включенных в последовательную схему блока основных обмоток (1).

Второй переключатель (3) предназначен для выборочного соединения одного конца (2а) обмотки возбуждения (2) или с контрольным потенциалом (N), или с выходной клеммой (L2), и третий переключатель (4) предназначен для выборочного соединения другого конца (2b) обмотки возбуждения (2) или с контрольным потенциалом (N), или с входной клеммой (L1).

Более конкретно, если второй переключатель (3) включен для соединения одного конца (2а) обмотки возбуждения (2) с выходной клеммой (L2), третий переключатель (4) неизбежно будет включен для соединения другого конца (2b) обмотки возбуждения (2) с контрольным потенциалом (N). Наоборот, если второй переключатель (3) включен для соединения одного конца (2а) обмотки возбуждения (2) с контрольным потенциалом (N), третий переключатель (4) неизбежно будет включен для соединения другого конца (2b) обмотки возбуждения (2) с входной клеммой (L1).

Это относится к преобразованию между режимом, в котором индуктивное напряжение, образовавшееся в обмотке возбуждения (2), складывается с входным напряжением (ниже - "режим сложения") и режимом, в котором индуктивное напряжение вычитается из входного напряжения (ниже - "режим вычитания"). Ниже приведены подробности относительно того, какой режим используется при каком условии. Здесь приведены подробности, как второй переключатель (3) и третий переключатель (4) взаимно блокируются определенным образом и переключаются для преобразования между этими режимами.

В данном экспериментальном примере объяснен вариант осуществления, в котором направление намотки обмотки возбуждения (2) и основных обмоток (1a₀~1a_n) однообразно зафиксированы на тороидальном сердечнике и, в частности, если один конец (2а) обмотки возбуждения (2) соединен с выходной клеммой (L2) и другой конец соединен с контрольным потенциалом (N), обмотка возбуждения (2) и основные обмотки (1a₀~1a_n) работают в режиме вычитания.

Снова со ссылкой на Фиг.2, переключатель обхода (5) конфигурирован для прямого соединения входной клеммы (L1) с выходной клеммой (L2) или для изоляции входной клеммы (L1) от выходной клеммы (L2) и обеспечивает путь обхода для входного напряжения, когда пользователь пытается вывести входное напряжение без изменений. Блок измерения уровня (6) предназначен для измерения уровня напряжения, вводимого через входную клемму (L1), и измерения и вывода пикового значения или среднеквадратичного значения.

Блок ввода (7) предназначен для ввода пользователем заданного значения напряжения, которое этот пользователь собирается вывести, и может быть реализован как панель с переключателем ввода, таким как нажимная клавиша, устройство для приема команды управления от удаленного источника и т.д. Заданным напряжением может быть значение, хранящееся как значение по умолчанию или значение, ранее введенное пользователем или измененное во время эксплуатации.

Блок управления (8) сравнивает входное напряжение, измеренное блоком измерения уровня (6), и заданное напряжение и выполняет операцию управления переключением первых, второго и третьего переключателей (1b₀~1b_n, 3, 4) и переключателя обхода (5) для регулировки входного напряжения до заданного напряжения.

В отношении работы блока управления (8) общая работа автоматического регулятора напряжения, показанного на Фиг.2, будет объяснена по заданному напряжению и входному напряжению.

Для лучшего понимания в таблице 1, ниже, приведены экспериментальные данные. Эти данные показывают, как совокупное количество витков блока основных обмоток (1) определяется при входном напряжении от 187 В до 220 В при условии, что количество витков обмотки возбуждения (2) составляет 500Т и заданное напряжение составляет 220 В.

Таблица 1. Заданное напряжение Входное напряжение Разница напряжений Требуемое количество основных обмоток Регулировка напряжения   220 0 Обход ±0,0% 219 1 2 ±0,5% 218 2 5 ±0,9% 217 3 7 ±1,4% 216 4 9 ±1,8% 215 5 12 ±2,3% 214 6 14 ±2,7% 220 В 213 7 16 ±3,2% 212 8 19 ±3,6% 211 9 21 ±4,1% 210 10 24 ±4,5% 209 11 26 ±5,0% 198 22 37 ±10,0% 187 33 88 ±15,0%

i) Если заданное напряжение (220 В) идентично входному напряжению (220 В) - режим обхода:

Входное напряжение выводится без изменений. Для этого блок управления (8) включает переключатель обхода (5), чтобы входное напряжение обходило блок основных обмоток (1) и выходило на выходную клемму (L2). (Смотрите первую строку таблицы 1).

ii) Если заданное напряжение (220 В) выше входного напряжение - режим сложения:

Входное напряжение должно быть повышено до заданного напряжения.

Для этого блок управления (8) управляет первыми, вторым и третьим переключателями и переключателем обхода (5) для повышения входного напряжения.

Более конкретно, блок управления (8) отключает переключатель обхода (5), управляет вторым переключателем (3) для соединения одного конца (2а) обмотки возбуждения (2) с контрольным потенциалом (N) и управляет третьим переключателем (4) для соединения другого конца (2b) обмотки возбуждения (2) с входной клеммой (L1) (режим сложения).

Одновременно блок управления (8) регулирует уровень индуктивного напряжения обмотки возбуждения (2), которое является величиной сложенного напряжения, чтобы компенсировать разницу между уровнем входного напряжения, измеренного блоком измерения уровня (6) и заданным напряжением. Для этого блок управления (8) вычисляет совокупное количество витков блока основных обмоток (1), которые могут индуцировать напряжение, соответствующее разнице напряжений, и управляет первыми переключателями (1b₀~1b_n) так, чтобы объединить основные обмотки (1a₀~1a_n) согласно результату вычисления для образования последовательной схемы. То есть, блок управления (8) выборочно переключает соответствующие первые переключатели (1b₀~1b_n) в последовательный режим или изолирующий режим, чтобы сочетание основных обмоток соответствовало вычисленному совокупному количеству витков.

Со ссылкой на таблицу 1, можно подтвердить, что когда входное напряжение падает ниже заданного напряжения 220 В и разница напряжений увеличивается, количество витков блока основных обмоток (1), т.е. сумма витков последовательно соединенных основных обмоток (1a₀~1a_n), должно увеличиться, чтобы повысить уровень напряжения, индуцируемого в обмотке возбуждения (2) и, таким образом, сделать компенсацию напряжения возможной. Например, если входное напряжение равно 219 В, разница напряжений равна 1 В и потребуется количество витков основных обмоток 2Т, а в случае входного напряжения 210 В, разница напряжений составит 10 В и количество витков основных обмоток должно быть 24Т.

iii) Если заданное напряжение ниже входного напряжения - режим вычитания:

Блок управления (8) управляет первыми, вторым и третьим переключателями и переключателем обхода (5) для вычитания входного напряжения на выходе.

Более конкретно, блок управления (8) отключает переключатель обхода (5), управляет вторым переключателем (3) для соединения одного конца (2а) обмотки возбуждения (2) с выходной клеммой (L2) и управляет третьим переключателем (4) для соединения другого конца (2b) обмотки возбуждения (2) с контрольным потенциалом (N).

Одновременно блок управления (8) регулирует уровень индуктивного напряжения обмотки возбуждения (2), которым является величина вычтенного напряжения, чтобы компенсировать разницу между уровнем входного напряжения, измеренного блоком измерения уровня (6), и заданным напряжением. Для этого блок управления (8) вычисляет совокупное количество витков блока основных обмоток (1), которое может индуцировать напряжение, соответствующее разнице напряжений, и управляет первыми переключателями (1b₀~1b_n) так, чтобы объединить основные обмотки (1a₀~1a_n) согласно результату вычисления для образования последовательной схемы. То есть, блок управления (8) выборочно переключает соответствующие первые переключатели (1b₀~1b_n) в последовательный режим или изолирующий режим так, чтобы сочетание основных обмоток соответствовало вычисленному совокупному количеству витков.

Снова со ссылкой на таблицу 1, можно понять, что требуемое количество витков основных обмоток пропорционально абсолютному значению разницы между заданным напряжением и входным напряжением. Поэтому, понимание того, выше или ниже входное напряжение заданного напряжения, относится просто к режиму переключения второго переключателя (3) и третьего переключателя (4), но не является фактором, который модифицирует требуемое количество витков основных обмоток.

Сравнивая "разницу напряжений", "регулирование напряжения" и "требуемое количество основных обмоток" в таблице 1, можно понять, что они пропорциональны друг другу. То есть, если разница напряжений больше, уровень напряжения, которое необходимо компенсировать, выше. Таким образом, можно понять, что совокупное количество основных обмоток должно регулироваться для увеличения индуктивного напряжения обмотки возбуждения (2).

Кроме того, таблица 1 демонстрирует, что разница напряжений меньше 1 В, а также разница в единицах 1 В могут быть компенсированы, и компенсация может изменяться в зависимости от количества витков и емкости сердечника обмотки возбуждения (2). Поэтому блок управления (8) хранит данные по разнице напряжений и количеству основных обмоток, которые могут потребоваться в будущем, и на основании хранящихся данных блок управления (8) может выборочно переключать первые переключатели (1b₀~1b_n) в последовательный режим или изолирующий режим.

Понимается, что состав, показанный на Фиг.2 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения, может быть изменен различными способами в рамках объема настоящего изобретения.

Например, понимается, что для количества витков основных обмоток (1a₀~1a_n) возможны и другие сочетания вместо 2^k (k=0, 1, 2, 3, …). Например, после определения количества витков и емкости сердечника обмотки возбуждения (2) можно определить количество витков основных обмоток (1a₀~1a_n), чтобы оно соответствовало разнице напряжений 2^j[V] (j=0, 1, 2, 3…). В этом случае трудно регулировать напряжение меньше 1 В, но можно компенсировать разницу напряжений в единицах 1 В.

Кроме того, понимается, что количество витков обмотки возбуждения (2) может не быть фиксированным. В этом случае необходимо точно выбрать количество витков основных обмоток и обмотки возбуждения, которое может быть заранее определено опытным путем.

Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения, если количество витков основных обмоток заранее не определено для разницы напряжений, можно увеличить или уменьшить количество последовательно соединенных витков после измерения уровня выходного напряжения и оценки результата измерения для определения количества витков.

Как сказано выше, в условиях нестабильной подачи электроэнергии, когда входное напряжение не достигает номинального напряжения электрического устройства, а также в условиях, когда необходимо экономить энергию, автоматический регулятор напряжения настоящего изобретения может обеспечивать номинальное напряжение, автоматически повышая входное напряжение.

Настоящее изобретение может выборочно повышать или снижать выходное напряжение путем переключения второго переключателя (3) и третьего переключателя (4) и значительно увеличивая величину подъема или снижения напряжения путем переключения первых переключателей (1b₀~1b_n).

На Фиг.3 показана схема автоматического регулятора напряжения согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, которая почти соответствует внутренней конструкции, показанной на Фиг.2. Ниже будут объяснены различия в характеристиках конструкций, показанных на Фиг.3 и Фиг.2, и первым вариантом осуществления и вторым вариантом осуществления.

Со ссылкой на Фиг.3, один конец обмотки возбуждения жестко соединен с выходной клеммой, и другой конец жестко соединен с контрольным потенциалом.

Поэтому, как сказано в отношении первого варианта осуществления, автоматический регулятор напряжения с Фиг.3 используется только для снижения входного напряжения или позволяет его обход, но не может использоваться для повышения входного напряжения.

Такое ограничение использования основано на факторе фактического промышленного использования, такого как требование к потребителям экономить энергию, на инфраструктуре, где подача электроэнергии стабильна и т.д.

Хотя варианты режима работы ограничены по сравнению с вариантами из первого варианта осуществления, автоматический регулятор напряжения по второму варианту осуществления такой же как в первом варианте осуществления в том, что он способен работать в вышеуказанном режиме вычитания и осуществлять точное управление до 1 В.

На Фиг.4 и Фиг.5 показаны схемы, объясняющие обмотки тороидального трансформатора согласно первому и второму вариантам осуществления настоящего изобретения. Со ссылкой на Фиг.4, обмотка возбуждения (2) намотана так, чтобы быть распределенной по всему тороидальному сердечнику. Далее, как показано на Фиг.5, несколько основных обмоток (1a₀~1a_n) намотаны на обмотку возбуждения (2), т.е. они покрывают обмотку возбуждения (2), не перекрывая друг друга. Каждая из основных обмоток (1a₀~1a_n) выполнена с исходной точкой и конечной точкой, и несколько основных обмоток (1a₀~1a_n) учитываются и различаются по блоку, состоящему из исходной точки и конечной точки.

Как сказано выше, традиционные тороидальные трансформаторы предназначены для удаления отвода, чтобы быть способными достигать разных уровней индуктивного напряжения, с обмоткой возбуждения (2), намотанной на основные обмотки (1a₀~1a_n), и поэтому способность повышения и снижения напряжения фиксирована и жестко ограничена.

Напротив, в тороидальном трансформаторе согласно настоящему изобретению основные обмотки (1a₀~1a_n) распределены и намотаны на обмотку возбуждения (2), не перекрывая друг друга, и таким образом можно получать разные уровни выходного напряжения, что предоставляет широкий выбор возможностей по сравнению с традиционными тороидальными трансформаторами.

Как сказано выше, настоящее изобретение осуществляет точное управление напряжением, чтобы получать на выходе уровень напряжения, необходимый для пользователя, и точно осуществляет различное применение экономии энергии и повышения напряжения. В частности, настоящее изобретение может повышать и понижать входное напряжение для получения заданного напряжения в пределах погрешности 1 вольт или меньше.

Также настоящее изобретение содержит простую схему релейного переключения, не имеет полупроводниковых переключающих устройств и благодаря этому способно работать в различных системных условиях без дополнительных модификаций.

Кроме того, настоящее изобретение не имеет многочисленных отводов или вспомогательных обмоток и может регулировать напряжение в более широком диапазоне с получением любых точных значений выходного напряжения в диапазоне регулирования. Помимо вышеописанных вариантов осуществления, среднему специалисту в области настоящего изобретения будет понятно, что в указанные варианты осуществления могут быть внесены различные модификации без отхода от технической сущности или принципа настоящего изобретения.

Например, первый переключатель настоящего изобретения должен гибко определить количество витков основных обмоток, последовательно соединенных в схему, и таким образом может быть помещен в другие положения, чем показанные на Фиг.2 и Фиг.3. Более конкретно, даже если на основные обмотки помещены несколько отводов и любой из этих отводов соединен или с входной клеммой или с выходной клеммой, конфигурация основных обмоток может быть выборочно модифицирована.

Поэтому настоящее изобретение должно истолковываться как включающее все случаи, где первый переключатель расположен так, чтобы определять конечное количество витков основных обмоток, и такие модификации должны пониматься как входящие в объем настоящего изобретения.

Объем изобретения определяется прилагаемыми пунктами формулы изобретения и их эквивалентами.

Промышленная применимость

Настоящее изобретение может быть применено для любого электронного оборудования, требующего стабильного напряжения.

Изобретение относится к автоматическому регулятору напряжения, в частности к автоматическому регулятору напряжения, способному точно управлять выходным напряжением путем использования тороидального автотрансформатора. Технический результат - изобретение может повышать или понижать входное напряжение для получения требуемого заданного напряжения с погрешностью в диапазоне 1 вольт или меньше. Изобретение также включает простую релейную переключающую схему и не использует полупроводниковые переключающие устройства, благодаря чему способно работать в условиях разных систем без дополнительной модификации. Кроме того, изобретение не имеет многочисленных выходных отводов или вспомогательных обмоток и может регулировать напряжение в более широком диапазоне и, в то же время, выводить точное напряжение в диапазоне регулирования. Изобретение представляет собой автоматический регулятор напряжения, который преобразует входное напряжение, поданное на входную клемму, и выводит преобразованное напряжение на выходную клемму, причем автоматический регулятор напряжения включает блок основных обмоток с одним его концом, соединенным с входной клеммой, и другим его концом, соединенным с выходной клеммой, и имеет несколько основных обмоток и несколько первых переключателей для переключения этих нескольких основных обмоток так, чтобы они были выборочно соединены последовательно; обмотку возбуждения, возбуждаемую по меньшей мере одной из основных обмоток, соединенных последовательно первыми переключателями блока основных обмоток; второй переключатель для выборочного соединения одного конца обмотки возбуждения с контрольным потенциалом или выходной клеммой; третий переключатель для соединения другого конца обмотки возбуждения с контрольным потенциалом или входной клеммой; и блок управления, который регулирует уровень выходного напряжения на выходной клемме путем переключения нескольких первых переключателей, второго переключателя и третьего переключателя. Изобретение осуществляет точное управление напряжением, чтобы обеспечить на выходе уровень напряжения, требуемый пользователю, и точно осуществляет различные операции экономии электроэнергии и повышения напряжения. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

1. Автоматический регулятор напряжения для преобразования входного напряжения, поданного на входную клемму, и вывода преобразованного входного напряжения на выходную клемму, включающий:
блок основных обмоток с одним его концом, соединенным с входной клеммой, и другим его концом, соединенным с выходной клеммой, имеющий несколько основных обмоток и несколько первых переключателей для такого переключения, чтобы несколько основных обмоток были выборочно соединены последовательно;
обмотку возбуждения, возбуждаемую по меньшей мере в одной из основных обмоток, соединенных последовательно первыми переключателями блока основных обмоток;
второй переключатель для выборочного соединения одного конца обмотки возбуждения или с контрольным потенциалом, или с выходной клеммой;
третий переключатель для соединения другого конца обмотки возбуждения или с контрольным потенциалом, или с входной клеммой; и блок управления, который регулирует уровень выходного напряжения на выходной клемме путем переключения управления несколькими первыми переключателями, вторым переключателем и третьим переключателем.

2. Автоматический регулятор напряжения по п.1, кроме того, включающий блок измерения уровня для измерения уровня входного напряжения на входной клемме, отличающийся тем, что блок управления конфигурирован для:
если заданное напряжение выше уровня входного напряжения, измеренного блоком измерения уровня, переключения нескольких первых переключателей в ответ на разницу напряжения между заданным напряжением и измеренным уровнем входного напряжения, переключения второго переключателя для соединения одного конца обмотки возбуждения с контрольным потенциалом и переключения третьего переключателя для соединения другого конца обмотки возбуждения с входной клеммой, и
если заданное напряжение ниже уровня входного напряжения, переключения нескольких первых переключателей в ответ на разницу между заданным напряжением и измеренным уровнем входного напряжения, переключения второго переключателя для соединения одного конца обмотки возбуждения с выходной клеммой и переключения третьего переключателя для соединения другого конца обмотки возбуждения с контрольным потенциалом.

3. Автоматический регулятор напряжения по п.1 или 2, кроме того, включающий блок пользовательского ввода для ввода заданного напряжения.

4. Автоматический регулятор напряжения по п.1 или 2, кроме того, включающий:
обходной путь для обхода входным напряжением блока основных обмоток и
переключатель обхода для переключения условия соединения пути обхода, отличающийся тем, что, если уровень входного напряжения соответствует заданному напряжению, автоматический регулятор напряжения конфигурирован на включение переключателя обхода для обхода входным напряжением блока основных обмоток.

5. Автоматический регулятор напряжения по п.1 или 2, отличающийся тем, что обмотка возбуждения намотана на тороидальный сердечник, несколько основных обмоток намотаны на обмотку возбуждения, и несколько основных обмоток намотаны на тороидальный сердечник так, чтобы не перекрывать друг друга.

6. Автоматический регулятор напряжения для преобразования входного напряжения, поданного на входную клемму, для вывода преобразованного входного напряжения на выходную клемму, включающий:
блок основных обмоток с одним его концом, соединенным с входной клеммой, и другим его концом, соединенным с выходной клеммой, имеющий несколько основных обмоток и несколько первых переключателей для такого переключения, чтобы несколько основных обмоток были выборочно соединены последовательно;
обмотку возбуждения, возбуждаемую по меньшей мере в одной из основных обмоток, соединенных последовательно первыми переключателями блока основных обмоток; и
блок управления, который регулирует уровень выходного напряжения на выходной клемме путем переключения управления несколькими первыми переключателями, вторым переключателем и третьим переключателем.

7. Автоматический регулятор напряжения по п.6, кроме того, включающий блок измерения уровня для измерения уровня входного напряжения на входной клемме, отличающийся тем, что блок управления конфигурирован для:
если заданное напряжение ниже уровня входного напряжения, переключения нескольких первых переключателей в ответ на разницу напряжения между заданным напряжением и измеренным уровнем входного напряжения.

8. Автоматический регулятор напряжения по п.6 или 7, кроме того, включающий:
обходной путь для обхода входным напряжением блока основных обмоток; и
переключатель обхода для переключения условия соединения пути обхода, отличающийся тем, что, если уровень входного напряжения соответствует заданному напряжению, автоматический регулятор напряжения конфигурирован на включение переключателя обхода для обхода входным напряжением блока основных обмоток.

9. Автоматический регулятор напряжения по п.6 или 7, отличающийся тем, что обмотка возбуждения намотана на тороидальный сердечник, несколько основных обмоток намотаны на обмотку возбуждения, и несколько основных обмоток намотаны на тороидальный сердечник так, чтобы не перекрывать друг друга.