一种交直流可调电压源
技术领域
本发明属于电气试验电源技术领域,尤其涉及一种交直流可调电压源。
背景技术
对于电力开关设备的交直流耐压试验中起着至关重要的作用,而在众多繁琐的电气试验项目中,每次试验的项目中所需要的供电电源类型也不相同,有的试验项目需要连接交流电源,有些试验项目需要连接直流电源,而测试所需的交直流电源都来自各种变电***,输出的电压源调节精度低、调速慢、噪音高,并且不能根据所需电压的大小进行调节,而且调节过程中容易出现错误动作,并且对试验人员能力要求较高,一旦测试出现短路现象时,将会对变电***造成极大的损失,另外,电气试验人员在试验过程中,由于工作现场繁杂,安全错误不到位、试验人员安全意识不强等原因造成人员的事故频繁发生,严重影响了实验工作人员的人身安全,降低了工作效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种交直流可调电压源,本发明的可调电压源在交流输出接线端子或直流输出接线端子输出相应的电压源;在调节过程中出现电压异常时,可切断市电供给,以提高测试的安全操作性能,保护了这个可调设备不受损伤,为实现上述技术方案,本发明采用以下技术效果:
根据本发发明的一个方面,提供了一种交直流可调电压源,包括交流电源接口、限流保护控制单元、调压控制单元、至少一个交流输出单元以及至少一个直流输出单元,所述交流电源接口通过输入限流保护控制单元与所述调压控制单元的交流输入端连接,所述调压控制单元的调压输出端分别与所述交流输出单元和直流输出单元连接,所述限流保护控制单元包括空气开关,所述调压控制单元包括单相自耦调压器和电压调节转换开关,所述交流电源接口通过空气开关与所述单相自耦调压器的输入端连接,所述单相自耦调压器的调压输出输分别与所述电压调节转换开关的输入端连接,所述电压调节转换开关的输出分别与交流输出单元和直流输出单元连接,从而实现至少一组交流电压源和至少一组直流电压源输出。
优选的,所述交流输出单元包括相互并联连接的交流显示装置和交流输出接线端子,所述直流输出单元包括单相整流模块、直流采集控制模块和直流输出接线端子,所述空气开关还通过调压控制单元和电压调节转换开关的交流输出端分别与所述交流显示装置和交流输出接线端子电气连接;所述电压调节转换开关的直流输出端与所述单相整流模块交流输入端连接,所述单相整流模块的直流输出端分别与所述直流采集控制模块和直流输出接线端子电气连接。
优选的,所述调压控制单元包括还包括交流接触器、电压继电器、电流继电器、限位开关、常闭按钮开关、常开按钮开关、第一中间继电器、第二中间继电器、第一指示灯、第二指示灯、第三指示灯和第四指示灯;所述空气开关的正极输出端和负极输出端分别通过述交流接触器的主控触点与所述单相自耦调压器的第一输入端和第二输入端连接,所述单相自耦调压器的第二输入端还分别与所述电压调节转换开关的第六输入端、电压调节转换开关的第八输入端和电压继电器的一端电气连接,所述空气开关的正极输出端分别与常闭按钮开关的一端、交流接触器的第二常闭触点的一端、交流接触器的第三常开触点的一端、电流继电器的常开触点的一端、第一中间继电器的常开触点的一端、电压继电器的常开触点和第二中间继电器的常开触点的一端电气连接,所述单相自耦调压器的调节输出端分别与电压继电器的一端、电流继电器的另一端和电压调节转换开关的第八输入端电气连接,所述电压调节转换开关的第一输入端和电压调节转换开关的第七输入端分别与相互并联连接的交流显示装置和交流输出接线端子电气连接,所述电压调节转换开关的第三输入端和电压调节转换开关的第五输出端通过单相整流模块分别与所述直流采集控制模块和直流输出接线端子电气连接;
所述常闭按钮开关的另一端分别与所述常开按钮开关的一端和交流接触器的第一常开触点的一端连接,常开按钮开关的另一端通过限位开关分别与交流接触器的一端、交流接触器的第一常开触点的另一端连接,交流接触器的另一端通过第一中间继电器的常闭触点与所述空气开关的负极输出端连接;所述交流接触器的第二常闭触点的另一端通过第一指示灯与所述空气开关的负极输出端连接,交流接触器的第三常开触点的另一端通过第二指示灯与所述空气开关的负极输出端连接;电流继电器的常开触点的另一端与第一中间继电器的常开触点的另一端连接后分别与第一中间继电器的一端和第三指示灯的一端连接,中间继电器的另一端和第三指示灯的另一端与所述空气开关的负极输出端连接;电压继电器的常开触点的另一端与第二中间继电器的常开触点的另一端连接后分别与第二中间继电器的一端和第四指示灯的一端连接,第二中间继电器的另一端和第四指示灯的另一端与所述空气开关的负极输出端连接
上述方案进一步优选的,所述单相自耦调压器(1TC)的调节输出电压为0-250V的交流电压。
上述方案进一步优选的,所述直流采集控制模块包括直流电压表和电位器R0,所述单相整流模块的正极输出端分别与所述直流输出接线端子的正极、直流电压表的正极和电位器R0的一端连接,直流电压表的负极与电位器R0中心调节端连接,所述电位器R0的另一端与所述直流输出接线端子的负极和单相整流模块的负极输出端连接。
上述方案进一步优选的,所述直流采集控制模块包括直流电压表、电感L1、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R2、可调电阻R1、可控硅D1和二极管D2,所述直流电压表、电感L1、电容C1,所述单相整流模块的正极输出端分别与所述直流电压表的正极、电感L1的一端、电容C1的正极连接,所述电感L1的另一端分别与所述电容C2的一端、直流输出接线端子的正极输出端、可控硅D1的阳极连接,可控硅D1的阴极与所述单相整流模块的负极输出端、直流电压表)的负极、电容C1的负极、电容C2的另一端和直流输出接线端子的正极输出端连接,所述可调电阻R1的另一端与二极管D2的阳极连接,所述二极管D2的阴极分别与电阻R2一端和电容C3的一端连接,所述可控硅D1的控制极与所述电阻R2的另一端和电容C3的另一端连接。
上述方案进一步优选的,所述交流电压源输出的电压为0-250V的交流电压,直流电压源输出的电压为0-230V的直流电。
综上所述,由于本发明采用了上述技术方案,本发明具有以下技术效果:
(1)、本发明通过调节电压调节转换开关和单相自耦调压器1TC能够在交流输出接线端子或直流输出接线端子输出相应的电压源;调节过程中出现电压异常时,可切断市电供给,以提高测试的安全操作性能,保护了这个可调设备不受损伤。
(2)、本发明在直流调节过程中,通过滤波后可减少交直流分量比例,由于电压源的出现过大或短路时,可自动启动稳压保护并进行快速过压保护,防止直流负载因过压而损坏,而且可实时调节电压源输出的大小进自动保护,并为直流负载(被试验器件)提供稳定电压,而且稳压保护简单,器件少,成本低,效率高。
附图说明
图1是本发明的一种交直流可调电压源的原理框图;
图2是本发明的一种交直流可调电压源第一实施例的工作原理图;
图3是本发明的一种交直流可调电压源第二实施例的工作原理图;
图4是本发明的一种交直流可调电压源第二实施例的直流采集控制模块的工作原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举出优选实施例,对本发明进一步详细说明。然而,需要说明的是,说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解,即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。
如图1和图2所示,根据本发明的一种交直流可调电压源,包括交流电源接口、限流保护控制单元、调压控制单元、至少一个交流输出单元以及至少一个直流输出单元,交流电源接口为交流插座接口,市电电源从交流插座接口接入,所述交流电源接口通过输入限流保护控制单元与所述调压控制单元的交流输入端连接,所述调压控制单元的调压输出端分别与所述交流输出单元和直流输出单元连接,所述限流保护控制单元包括空气开关1QF,所述调压控制单元包括单相自耦调压器1TC和电压调节转换开关SA所述交流电源接口通过空气开关1QF与所述单相自耦调压器1TC的输入端连接,所述单相自耦调压器1TC的调压输出输分别与所述电压调节转换开关SA的输入端连接,所述电压调节转换开关SA的输出分别与交流输出单元和直流输出单元连接,从而实现至少一组交流电压源和至少一组直流电压源输出;
所述交流输出单元包括相互并联连接的交流显示装置和交流输出接线端子,所述直流输出单元包括单相整流模块、直流采集控制模块和直流输出接线端子,所述空气开关1QF还通过调压控制单元和电压调节转换开关SA的交流输出端分别与所述交流显示装置和交流输出接线端子电气连接;所述电压调节转换开关SA的直流输出端与所述单相整流模块交流输入端连接,所述单相整流模块的直流输出端分别与所述直流采集控制模块和直流输出接线端子电气连接,所述单相自耦调压器1TC的调节输出电压为0-250V的交流电压,所述交流输出接线端子输出的电压源为0-250V的交流电压,直流输出接线端子输出的电压源为0-230V的直流电压,所述单相整流模块由二极管1V1、二极管1V2、二极管1V3和二极管1V4组成的整流桥。
在本发明中,如图1和图2所示,所述调压控制单元包括还包括交流接触器1KM0、电压继电器1KV、电流继电器1KA、限位开关S1、常闭按钮开关1SB1、常开按钮开关1SB2、第一中间继电器1K、第二中间继电器2K、第一指示灯1HG、第二指示灯1HR、第三指示灯1HY和第四指示灯2HY;所述空气开关1QF的正极输出端(1a端)和负极输出端(2b端)分别通过述交流接触器1KM0的主控触点1KM与所述单相自耦调压器1TC的第一输入端和第二输入端连接,所述单相自耦调压器1TC的第二输入端还分别与所述电压调节转换开关SA的第六输入端、电压调节转换开关SA的第八输入端和电压继电器1KV的一端电气连接,所述空气开关1QF的正极输出端分别与常闭按钮开关1SB1的一端、交流接触器1KM0的第二常闭触点1KM-2的一端、交流接触器1KM0的第三常开触点1KM-3的一端、电流继电器1KA的常开触点1KA-1的一端、第一中间继电器1K的常开触点1K-2的一端、电压继电器1KV的常开触点KV-1的一端和第二中间继电器2K的常开触点2K-1的一端电气连接,所述单相自耦调压器1TC的调节输出端分别与电压继电器1KV的一端、电流继电器1KA的另一端和电压调节转换开关SA的第八输入端电气连接,所述电压调节转换开关SA的第一输入端和电压调节转换开关SA的第七输入端分别与相互并联连接的交流显示装置和交流输出接线端子电气连接,所述电压调节转换开关SA的第三输入端和电压调节转换开关SA的第五输出端通过单相整流模块分别与所述直流采集控制模块和直流输出接线端子电气连接;所述常闭按钮开关1SB1的另一端分别与所述常开按钮开关1SB2的一端和交流接触器1KM0的第一常开触点1KM-1的一端连接,常开按钮开关1SB2的另一端通过限位开关S1分别与交流接触器1KM0的一端、交流接触器1KM0的第一常开触点1KM-1的另一端连接,交流接触器1KM0的另一端通过第一中间继电器1K的常闭触点1K-1与所述空气开关1QF的负极输出端连接;所述交流接触器1KM0的第二常闭触点1KM-2的另一端通过第一指示灯1HG与所述空气开关1QF的负极输出端连接,交流接触器1KM0的第三常开触点1KM-3的另一端通过第二指示灯1HR与所述空气开关1QF)的负极输出端连接;电流继电器1KA的常开触点1KA-1的另一端与第一中间继电器1K的常开触点1K-2的另一端连接后分别与第一中间继电器1K的一端和第三指示灯1HY的一端连接,中间继电器1K的另一端和第三指示灯1HY的另一端与所述空气开关1QF的负极输出端连接,电压继电器1KV的常开触点1KV-1的另一端与第二中间继电器2K的常开触点2K-1的另一端连接后分别与第二中间继电器2K的一端和第四指示灯2HY的一端连接,第二中间继电器2K的另一端和第四指示灯2HY的另一端与所述空气开关1QF的负极输出端连接。
在本发明中,如图1和图2所示由于单相自耦调压器1TC具有手动调节的手轮,先将单相自耦调压器1TC的手轮调节至零位位置后,当闭合空气开关QF1和交流接触器1KM0的主控触点1KM时,第一指示灯1HG被熄灭以及第二指示灯1HR被点亮表示开始调节试验,其附于手轮上的限位开关S1闭合,这时按下常开按钮开关1SB2,交流接触器1KM0的第一常开触点1KM-1启动被吸合后进行自锁,当缓慢地旋动(调节)单相自耦调压器1TC,从而使次级产生的电压也就缓慢上升,此时电压继电器1KV的常开触点KV-1被吸合接通,第二中间继电器2K的常开触点2K-1将自锁被吸合,电压继电器1KV的常开触点1KV-1被吸合接通,第三指示灯2HY发亮表示对应的电压继电器触点闭合运行,当到单相自耦调压器1TC输出的电流达到一定或超出范围时,接触器1KM0的主控触点1KM失电,此时交流接触器1KM0的第一常开触点1KM-1和第三常开触点1KM-3被断开、第一常开触点1KM-2被闭合,第一指示灯1HG被点亮以及第二指示灯1HR被熄灭表示停止调节试验,与此同时,单相自耦调压器1TC的电源被断开,造成单相自耦调压器1TC的次级泄漏电流必然过大,电流继电器1KA也跟着过流而动作,电流继电器1KA被吸合,电压继电器1KV失电后其常开触点1KV-1断开,电流继电器1KA的常开触点1KA-1闭合,第一中间继电器1K的常闭触点1K1-1闭合以及第二中间继电器2K的常开触点2K-1被迅速断开,此时第三指示灯1HY被点亮,第四指示灯2HY被熄灭,表示停止调节试验,这样可快速判断出电源源输出的电压状况,也可同时判断交流输出端出现短路或其他故障,从而使交流输出端得到有效保护,有效提高断开电源的时效性,最大限度的保证了可调电压源不受到损伤,而且操作过程方便,输出的电压源也便于观察。在本发明中,空气开关QF1串联在单相交流市电母线上后连接入所述单相自耦调压器1TC的初级输入端以及调压控制单元中,起到保护整个输出端子的作用。当调节单相自耦调压器1TC的调节端时,同时调节电压调节转换开关SA,在调节电压调节转换开关SA的输出端可获得相应的输出电压源,具体调节时所输出的电压源方式如表1所示:
表1:转换开关SA触点通电表
表1分别显示了电压调节转换开关SA的档位、触头数目以及接通状态,“×”表示触点接通,否则为断开,在表1中,当电压调节转换开关SA打向右45°时,触点1-2、7-8闭合,其他触点打开,此时电压调节转换开关SA输出的交流电压送入交流输出接线端子X10和X11的两端以及交流显示装置(交流电压表PV1)的两端进行检测输出的电压大小,并通过交流输出接线端子X10和X11为外部设备提供交流电压源;当打向0°时,所有触点处于打开状态。当电压调节转换开关SA的开关档位打向左45°时,触点3-4、5-6闭合,其他触点打开,此时电压调节转换开关SA输出的交流电压送入单相整流模块的两个输入端经整流输出至直流采集控制模块和直流输出接线端子电气连接,在本发明中,所述直流采集控制模块包括直流电压表PV2和电位器R0,所述单相整流模块的正极输出端分别与所述直流输出接线端子的正极、直流电压表PV2的正极和电位器R0的一端连接,直流电压表PV2的负极与电位器R0中心调节端连接,所述电位器R0的另一端与所述直流输出接线端子的负极和单相整流模块的负极输出端连接,当调节单相自耦调压器1TC固定在某一电压输出时,通过不断调节电位器R0的大小,从而进一步调节直流电压源输出的大小,在实际应用中,可以去掉电位器R0,直接将直流电压表PV2连接在单相整流模块的两个输出端之间,使用直流电压表PV2则可实时显示调节输出的电压源大小,再通过直流输出接线端子X20和X21为外部设备提供直流电压源。
在本发明中,结合图1、图3和图4所示,作为本发明的另一实施,所述直流采集控制模块包括直流电压表PV2、电感L1、电容C1、电容C2、电容C3、电阻R2、可调电阻R1、双向可控硅D1和二极管D2,所述直流电压表PV2、电感L1、电容C1,所述单相整流模块的正极输出端分别与所述直流电压表PV2的正极、电感L1的一端、电容C1的正极连接,所述电感L1的另一端分别与所述电容C2的一端、直流输出接线端子的正极输出端、可控硅D1的阳极连接,可控硅D1的阴极与所述单相整流模块的负极输出端、直流电压表PV2的负极、电容C1的负极、电容C2的另一端和直流输出接线端子的正极输出端连接,所述可调电阻R1的另一端与二极管D2的阳极连接,所述二极管D2的阴极分别与电阻R2一端和电容C3的一端连接,所述可控硅D1的控制极与所述电阻R2的另一端和电容C3的另一端连接,当单相自耦调压器1TC调节输出的电压经过单相整流模块中的二极管1V1、二极管1V2、二极管1V3和二极管1V4进行整流时,电压源信号中含有大量的交流和直流成分,单相整流模块的输出端经过由电感L1、电容C1、电容C2组成的π型LC滤波电路,路产生直流电,合适的电感和电容可以滤除信号中的噪声,并平滑输出电压源信号。当单相整流模块输出的电压经过滤波后,其电压不超过稳压保护的上限,不足以击穿二极管D2时,二极管D2不工作,无法给可控硅D1的控制极触发电压,双向可控硅D1可控硅不导通,则直流输出接线端子X20和X21为外部设备提供直流电压源处于安全状态。当单相整流模块输出的电压经过滤波后,其电压超过稳压保护的上限时(如外部试验设备出现短路时),经过可调电阻R1限流后(可调节限流的大小),击穿二极管D2而导通,再经过电阻R2分压和电容C3降压储能后,双向可控硅D1工作导通,使输出的直流电压进入稳压保护状态,由于输出的直流电压源的本身已存储的电能不会被保护电路损耗掉,通过双向可控硅D1工作导通已经实现降压,当直流输出接线端子X20和X21的两端的电压经电阻R1再次反馈到击穿二极管D2,当不能触发双向可控硅D1导通时,双向可控硅D1关闭,如此往返循环起到限压和保护的作用,从而使交直流耐压试验过程中更加安全可靠。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。