專(zhuān)利名稱：一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置。
背景技術(shù)：
如

圖1所示，常用的電力直流操作電源系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)以蓄電池組為后備電源的不間斷電源系統(tǒng)，由充電機(jī)(圖1中Chargerl)和蓄電池組(圖1中BAl)組成。正常情況下充電機(jī)給蓄電池組充電，同時(shí)給用電負(fù)荷供電。有部分負(fù)荷如出口保護(hù)繼電器(圖1中 JDl)對(duì)供電電壓的穩(wěn)定性要求較高，不允許有過(guò)大的電壓偏移，否則會(huì)造成保護(hù)繼電器的誤動(dòng)或拒動(dòng)。而蓄電池的充電分浮充與均充兩種狀態(tài)，兩種狀態(tài)的充電機(jī)輸出電壓是不一樣的，均充電壓較高。另外在交流停電等事故狀態(tài)時(shí)，由蓄電池組為負(fù)荷供電，蓄電池組放電過(guò)程中電池組的端電壓不斷地的下降，因此在運(yùn)行過(guò)程中電力直流操作電源系統(tǒng)的輸出電壓是可變的。另外為保證蓄電池組經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間放電后直流母線電壓仍不低于一個(gè)下限值，一般系統(tǒng)會(huì)配置較多數(shù)量的蓄電池，使正常工作狀態(tài)時(shí)合閘母線(圖1中HM)電壓高于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓(既是保護(hù)繼電器線圈的額定工作電壓)，例如標(biāo)稱電壓220Vdc的系統(tǒng)，25°C時(shí)的浮充電壓為243Vdc，均充電壓為2MVdc，均高于220Vdc，從上所述可知系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)合閘母線 (HM+)的電壓是動(dòng)態(tài)變化的，且高于系統(tǒng)標(biāo)稱電壓，不符合保護(hù)繼電器等負(fù)荷的要求。為了解決這個(gè)問(wèn)題，工程師們專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一種硅鏈調(diào)壓裝置(圖1中TY1)，把它加在HM與對(duì)電壓穩(wěn)定性要求高的負(fù)荷之間，形成了一段新的母線，這段新母線術(shù)語(yǔ)叫控制母線簡(jiǎn)稱KM (圖1中KM)。實(shí)際應(yīng)用中把對(duì)電壓穩(wěn)定性要求高的負(fù)荷都放在KM上(以下簡(jiǎn)稱控母負(fù)荷)。硅鏈調(diào)壓裝置的作用是隨HM電壓的波動(dòng)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)KM的電壓，使KM電壓保持相對(duì)穩(wěn)定。圖2是等權(quán)位控制η級(jí)硅鏈調(diào)壓裝置電氣原理方框圖，裝置由硅鏈GLjS電器調(diào)壓繼電器JDl JDru調(diào)壓控制模塊TYMK三部分組成。它的基本工作原理如下硅鏈?zhǔn)且挥啥鄠€(gè)二極管硅堆串聯(lián)在一起的電器元件，調(diào)壓裝置把這些硅堆分為幾組(圖2中的DZl DZn，用一個(gè)二極管符號(hào)表示若干個(gè)串聯(lián)的二極管硅堆)，每組并聯(lián)一個(gè)調(diào)壓繼電器觸頭。調(diào)壓裝置利用硅堆的壓降來(lái)降低K M的電壓，當(dāng)K M電壓較高時(shí)就將繼電器斷開(kāi)，電流從一組硅堆流過(guò)形成壓降從而調(diào)低K M的電壓；當(dāng)K M電壓較低時(shí)繼電器吸合，觸頭把一組硅堆短路，電流從觸頭流過(guò)沒(méi)有壓降從而調(diào)高KM的電壓。調(diào)壓繼電器的吸合或斷開(kāi)由調(diào)壓控制模塊控制，調(diào)壓控制模塊采集KM、HM上的電壓，根據(jù)采集的電壓發(fā)出調(diào)壓繼電器的控制指令?，F(xiàn)有的硅鏈調(diào)壓裝置采用的都是等權(quán)位控制技術(shù)，即每組二極管硅堆的數(shù)量一樣， 每級(jí)可調(diào)節(jié)電壓大小一樣。根據(jù)裝置調(diào)壓的級(jí)數(shù)，調(diào)壓裝置可分為有5級(jí)和7級(jí)兩種，標(biāo)稱 220Vdc的直流系統(tǒng)硅鏈的總壓降為35Vdc，5級(jí)的則每級(jí)為7Vdc，7級(jí)的則每級(jí)為5Vdc，7級(jí)調(diào)壓精度較高。5級(jí)等權(quán)位控制裝置要用5個(gè)調(diào)壓繼電器，7級(jí)的則要7個(gè)。這樣，等權(quán)位控制硅鏈調(diào)壓裝置就存在著一些問(wèn)題首先，需要的調(diào)壓繼電器數(shù)量較多，裝置成本高。為防止硅鏈中間某個(gè)二極管出現(xiàn)開(kāi)路造成繼電器開(kāi)合于系統(tǒng)電壓，使用的繼電器應(yīng)是高壓直流繼電器，高壓直流繼電器的價(jià)格昂貴，因此繼電器是調(diào)壓裝置成本的主要構(gòu)成之一。其次，目前線圈電壓220Vdc的直流繼電器比較少，價(jià)格更昂貴，一般都是選用 12Vdc、24Vdc或48Vdc線圈電壓的繼電器，這就必須用一個(gè)D⑶C變換器電源把系統(tǒng)的HM 電壓轉(zhuǎn)換成所需電壓，繼電器數(shù)量使用多了，要求DCDC變換器的功率也大，電源的體積也較大，成本也較高。最后，電壓調(diào)節(jié)的精度不夠高，如果要提高精度要求增加更多的繼電器，繼電器作用沒(méi)得到充分發(fā)揮。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種多權(quán)位控制技術(shù)硅鏈調(diào)壓裝置，以有效地解決上述問(wèn)題。本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案是一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，包括硅鏈、調(diào)壓繼電器以及調(diào)壓控制模塊，其中所述硅鏈包括多組串聯(lián)的二極管硅堆，并以第一組二極管硅堆為基準(zhǔn)，其后每組二極管硅堆的壓降分別為第一組二極管硅堆的倍數(shù)遞增，其中每組二極管硅堆還與一個(gè)調(diào)壓繼電器的觸點(diǎn)相并聯(lián)，所述調(diào)壓繼電器的線圈與所述調(diào)壓控制模塊相連接，所述調(diào)壓控制模塊控制所述調(diào)壓繼電器觸點(diǎn)的開(kāi)合以將不同的二極管硅堆或者二極管硅堆的組合接入所述硅鏈中實(shí)現(xiàn)對(duì)所述硅鏈總壓降的調(diào)整。作為以上技術(shù)方案的一種補(bǔ)充，所述的調(diào)壓控制模塊包括工作電源、單片機(jī)以及與所述單片機(jī)相連接的電壓信號(hào)采集電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、RS485接口電路以及信號(hào)指示燈，其中電壓信號(hào)采集電路的采樣端與電力直流操作電源系統(tǒng)的母線和控制母線相連接，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路與調(diào)壓繼電器的線圈相連接。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述硅鏈包括四組串聯(lián)的二極管硅堆，并以第一組二極管硅堆為基準(zhǔn)，其后每組二極管硅堆的壓降分別為第一組二極管硅堆的2、3和4倍， 構(gòu)成10級(jí)調(diào)壓；所述的調(diào)壓控制模塊包括工作電源、單片機(jī)以及與所述單片機(jī)相連接的電壓信號(hào)采集電路、開(kāi)關(guān)量輸出電路、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、RS485接口電路以及信號(hào)指示燈，其中電壓信號(hào)采集電路的采樣端與電力直流操作電源系統(tǒng)的合閘母線和控制母線相連接，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路與調(diào)壓繼電器的線圈相連接。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述調(diào)壓繼電器為MV控制電壓的真空直流繼電
ο作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述單片機(jī)選用的是Microchip的PIC16F886單片機(jī)。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述工作電源為開(kāi)關(guān)電源，其選用Power Integrations的PKS607Y單片開(kāi)關(guān)電源。作為以上技術(shù)方案的一種優(yōu)化，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路選用!^airchild的FDS3360A 金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管作為調(diào)壓繼電器的驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型與現(xiàn)有的等權(quán)位控制硅鏈調(diào)壓裝置比較具有兩個(gè)明顯的優(yōu)勢(shì)[0021]首先，本實(shí)用新型的調(diào)壓精度高，傳統(tǒng)5級(jí)調(diào)壓裝置的調(diào)壓精度為整條硅鏈總壓降的1/5，7級(jí)的可達(dá)1/7，本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中可達(dá)1/10，調(diào)壓控制精度有顯著提
尚ο其次，本實(shí)用新型在提高性能的同時(shí)降低了成本，對(duì)此我們以下面例子為例說(shuō)明 現(xiàn)有的等權(quán)位控制技術(shù)的35Vdc、7級(jí)的硅鏈調(diào)壓裝置需要7個(gè)繼電器，7個(gè)繼電器同時(shí)吸合時(shí)需要的電源約為50W，調(diào)壓精度為5Vdc ；而采用多權(quán)位控制技術(shù)的35Vdc、10級(jí)的硅鏈調(diào)壓裝置只需要4個(gè)繼電器，4個(gè)繼電器同時(shí)吸合時(shí)需要的電源約為四1，調(diào)壓精度提高到 3. 5Vdc。等權(quán)位控制技術(shù)的35Vdc、7級(jí)的硅鏈調(diào)壓裝置，繼電器成本占整個(gè)裝置成本的40% 左右，采用多權(quán)位控制技術(shù)只用4個(gè)繼電器，成本降低了約18%(包含電源的成本)。另外考慮到調(diào)壓繼電器吸合瞬間的功率遠(yuǎn)大于維持吸合狀態(tài)時(shí)的功率，本專(zhuān)利中的調(diào)壓控制模塊的電源設(shè)計(jì)成可短時(shí)間輸出3倍于額定功率的電源，以降低電源的成本。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明圖1是電力直流操作電源系統(tǒng)示意圖；圖2是等權(quán)位控制η級(jí)硅鏈調(diào)壓裝置電氣原理方框圖；圖3是多權(quán)位控制10級(jí)硅鏈調(diào)壓裝置電氣原理方框圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所提出的多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置的電氣原理方框圖如圖3 所示，由硅鏈1、調(diào)壓繼電器2、調(diào)壓控制模塊3等三部分組成，利用硅鏈1的壓降通過(guò)調(diào)壓控制模塊3和調(diào)壓繼電器2調(diào)節(jié)控制母線(KM)的電壓。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，如圖3所示，所述硅鏈1包括四組串聯(lián)的二極管硅堆11，并以第一組二極管硅堆11為基準(zhǔn)，其后每組二極管硅堆11的壓降分別為第一組二極管硅堆11的2、3和4倍，每組二極管硅堆11還與一個(gè)調(diào)壓繼電器2的觸點(diǎn)相并聯(lián)，以組成 10級(jí)的級(jí)硅鏈調(diào)壓裝置。所述調(diào)壓繼電器2的線圈與所述調(diào)壓控制模塊3相連接，所述調(diào)壓控制模塊3控制所述調(diào)壓繼電器2觸點(diǎn)的開(kāi)合將不同的二極管硅堆11或二極管硅堆11 的組合接入硅鏈1中實(shí)現(xiàn)0 10級(jí)的硅鏈1壓降調(diào)整。其調(diào)壓繼電器2的狀態(tài)組合如下
表所示
權(quán)利要求1.一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，包括硅鏈(1)、調(diào)壓繼電器(2)以及調(diào)壓控制模塊(3)，其特征在于所述硅鏈(1)包括多組串聯(lián)的二極管硅堆(11)，并以第一組二極管硅堆(11)為基準(zhǔn)，其后每組二極管硅堆(11)的壓降分別為第一組二極管硅堆(11)的倍數(shù)遞增，其中每組二極管硅堆(11)還與一個(gè)調(diào)壓繼電器(2)的觸點(diǎn)相并聯(lián)，所述調(diào)壓繼電器(2)的線圈與所述調(diào)壓控制模塊(3)相連接，所述調(diào)壓控制模塊(3)控制所述調(diào)壓繼電器(2)觸點(diǎn)的開(kāi)合以將不同的二極管硅堆(11)或者二極管硅堆(11)的組合接入所述硅鏈 (1)中實(shí)現(xiàn)對(duì)所述硅鏈(1)總壓降的調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，其特征在于所述的調(diào)壓控制模塊(3)包括工作電源(31)、單片機(jī)(32)以及與所述單片機(jī)(32)相連接的電壓信號(hào)采集電路(33 )、開(kāi)關(guān)量輸出電路(34 )、繼電器驅(qū)動(dòng)電路(35 )、RS485接口電路(36 ) 以及信號(hào)指示燈(37)，其中電壓信號(hào)采集電路(33)的采樣端與電力直流操作電源系統(tǒng)的合閘母線和控制母線相連接，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路(35)與調(diào)壓繼電器(2)的線圈相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，其特征在于所述硅鏈(1)包括四組串聯(lián)的二極管硅堆(11)，并以第一組二極管硅堆(11)為基準(zhǔn)，其后每組二極管硅堆(11)的壓降分別為第一組二極管硅堆(U)的2、3和4倍，構(gòu)成10級(jí)調(diào)壓； 所述的調(diào)壓控制模塊(3)包括工作電源(31)、單片機(jī)(32)以及與所述單片機(jī)(32)相連接的電壓信號(hào)采集電路(33)、開(kāi)關(guān)量輸出電路(34)、繼電器驅(qū)動(dòng)電路(35)、RS485接口電路(36) 以及信號(hào)指示燈(37)，其中電壓信號(hào)采集電路(33)的采樣端與電力直流操作電源系統(tǒng)的合閘母線和控制母線相連接，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路(35)與調(diào)壓繼電器(2)的線圈相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，其特征在于所述調(diào)壓繼電器(2)選用MV控制電壓的真空直流繼電器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，其特征在于所述單片機(jī)(32)選用Microchip的PIC16F886單片機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，其特征在于所述工作電源(31)為開(kāi)關(guān)電源，其選用Power Integrations的H(S607Y單片開(kāi)關(guān)電源。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，其特征在于所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路(35)選用Fairchild的FDS3360A金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管作為調(diào)壓繼電器(2)的驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種采用多權(quán)位控制技術(shù)的硅鏈調(diào)壓裝置，包括硅鏈、調(diào)壓繼電器以及調(diào)壓控制模塊，其中所述硅鏈包括多組串聯(lián)的二極管硅堆，并以第一組二極管硅堆為基準(zhǔn)，其后每組二極管硅堆的壓降分別為第一組二極管硅堆的倍數(shù)遞增，其中每組二極管硅堆還與一個(gè)調(diào)壓繼電器的觸點(diǎn)相并聯(lián)，所述調(diào)壓繼電器的線圈與所述調(diào)壓控制模塊相連接，所述調(diào)壓控制模塊控制所述調(diào)壓繼電器觸點(diǎn)的開(kāi)合以將不同的二極管硅堆或者二極管硅堆的組合接入所述硅鏈中實(shí)現(xiàn)對(duì)所述硅鏈總壓降的調(diào)整。相比傳統(tǒng)等權(quán)位調(diào)壓裝置，本實(shí)用新型的調(diào)壓控制精度有顯著提高，而且同時(shí)明顯降低了成本。
文檔編號(hào)H02M3/16GK202121506SQ20112023150
公開(kāi)日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月4日
發(fā)明者關(guān)平, 易群峰 申請(qǐng)人:珠海瓦特電力設(shè)備有限公司