[发明专利]电气调节器

说明书

本发明涉及对诸如稳定电源设备、电动机控制设备、功率控制设备或各种电源设备的电气控制设备不可缺少的电压或电流调节装置，本发明也涉及一种新型系统的静止型电压或电流调节器(下文称之为“电气调节器”)，该新型系统具有高效率、高响应速度，尺寸小、重量轻，对负载功率因数没有限制，并可相对简单地获得高精确度而不产生电源谐波电流。

目前，由于电子元件的微型化和高度集成化，电子设备已实现尺寸小、重量轻、成本低且效率高而其功能和精确度日益提高。在上述电气控制设备或类似设备的情况中，由于电力变换器的固有特性，要实现与其它电子设备类似的改进，比较困难。最根本地，由于电气控制设备取代旧有控制设备的技术和由于在一晶闸管相控系统或一开关系统中，因而在开关操作期间引起的其它电子设备中的电磁干扰或在开关操作期间产生的谐波电流对电力公司的电力系统产生不利影响。由于上述及其它原因，无法期望传统技术的较大改进。

作为传统电气调节器的控制系统，主要采用CVT系统、滑动系统、磁放大器系统、分线开关系统、晶闸管相控系统和开关系统。电气控制设备的电气调节器所需的主要性能包括高效率、高响应速度、较小的尺寸及较轻的重量，无电源高次谐波，对负载功率因数没有限制，容易获得高精确度、高可靠性，低成本，静止型，等等。

在滑动系统的情况中，由于其不属于静止型而是具有—滑动端，经常需要修理，而且可靠性低。另外，在获得高效率、高响应速度、较小尺寸、较轻重量和高精确度方面具有局限性。在CVT系统和磁放大器系统的情况中，由于其属于静止型，虽然可靠性高，但其重量大，且因此在获得高效率、高响应速度、较小尺寸、较轻重量和高精度方面具有局限性。在分线开关系统的情况中，开关周期长，且控制分辨率低。而且，在实现高效率、较小尺寸和较轻重量方面具有局限性。在晶闸管相控系统和开关系统的情况中，出现诸如由输出电压波形的畸变或开关噪声的产生引起的电磁干扰和谐波电流的问题，以及例如不能用于低功率因数负载的问题。而且，在实现高效率、高响应速度、较小尺寸、较轻重量和高精确度方面存在局限性。

本发明用来消除传统的电气调节器的问题，因此本发明的一个目的是提供一种取代诸如应用于传统电气调节器中的CVT系统、滑动系统、磁放大系统、分线开关系统、晶闸管相控系统和开关系统的控制系统的新型电气调节器。

本发明的另一个目的是提供一种改进的静止型电气调节器，其具有电气控制设备的电气调节器所需的性能，诸如高效率、高响应速度、较小尺寸、较轻重量、无电源高次谐波，对负载功率因数没有限制，容易获得高精确度，高可靠性及低成本。

在将交流电压从一特定值转换为另一值的情况中，众所周知最好使用一变压器。变比是根据变压器的匝数比确定的。根据本发明，为了使电压可以以高性能进行调节，在变压器的初级侧、次级侧或初、次级两侧设置多个线圈，并可以根据诸如串联或并联的连接的任意组合来改变线圈的连接，由此能够连续地改变原边和副边之间复合线圈的比例。

当通过数字领域中公知的二进制系统将多个线圈串联组合在一起时，组合数为2ⁿ(n为线圈数)，结果可以以较少数目的线圈在更宽的范围内调节匝数比。例如，4个线圈可实现16种组合，8个线圈可实现256种组合，而10个线圈可实现1024种组合。

当由数目可变的线圈如此组成的数字变压器被用作一串联变压器系统的电压调节器的串联变压器时，可提供一种具有更高性能的电压调节器，并可经微机通过控制线圈比来实现非常灵活的控制。

根据本发明的一方面，提供一种电气调节器，包括一变压器，其特征在于：

还包括用于改变各初级线圈的连接的组合以调节复合初级线圈数目的线圈转换操作装置；及

其中，该变压器具有一具有任意匝数的次级线圈和其匝数分别为最小匝数及最小匝数的2倍、4倍、8倍、……2^n-1倍的多个初级线圈，n为初级线圈数。

根据本发明的另一方面，提供一种电气调节器，包括一变压器，其特征在于：

还包括用于改变各次级线圈的连接的组合以调节复合次级线圈数目的线圈转换操作装置；

其中，该变压器具有一具有任意匝数的初级线圈和其匝数分别为最小匝数及最小匝数的2倍、4倍、8倍、……2^m-1倍的多个次级线圈，m为次级圈数。

根据本发明的再一方面，提供一种电气调节器，包括一变压器，其特征在于：

还包括用于改变各初级线圈以及各次级线圈的连接的组合以分别调节复合初级及次级线圈的数目的线圈转换操作装置；