電壓調節器硅鏈自動調壓裝置

A. 穩壓器的作用及工作原理

穩壓器的工作原理是什麼？穩壓器是使輸出電壓穩定的設備。穩壓器具備穩壓恆壓、控制電路、及伺服電機等組成。當輸入電壓或負載變化時，控制電路進行取樣、比較、放大，然後驅動伺服電機轉動，使調壓器碳刷的位置改變，通過自動調整線圈匝數比，從而保持輸出電壓的穩定。適用范圍：穩壓器可廣泛應用於：工礦企業、油田、鐵路、建築工地、學校、醫院、郵電、賓館、科研等部門的電子計算機、精密機床、計算機斷層掃描攝影（CT）、精密儀器、試驗裝置、電梯照明、進口設備及生產流水線等需要電源穩定電壓的場所。也適應於電源電壓過低或過高、波動幅度大的低壓配電網末端的用戶及負載變動大的用電設備，特別適用於一切對電網波形要求高的穩壓用電場所。大功率補償式電力穩壓器可接火力、水力、小型發電機。功能介紹：穩壓器是一種能自動調整輸出電壓的供電電路或供電設備，其作用是將波動較大和達不到電器設備要求的電源電壓穩定在它的設定值范圍內，使各種電路或電器設備能在額定工作電壓下正常工作。 最初的電力穩壓器是靠繼電器的跳動穩定電壓的。當電網電壓出現波動時，電力穩壓器的自動糾正電路啟動，使內部繼電器動作。迫使輸出電壓保持在設定值附近，這種電路優點是電路簡單，缺點是穩壓精度不高並且每一次繼電器跳動換擋，都會使供電電源發生一次瞬時的中斷並產生火花干擾。 這對電腦設備的讀寫工作干擾很大，容易造成電腦出現錯誤信號，嚴重時還會使硬碟損壞。 高質量的小型穩壓器，大多採用電機拖動碳刷的方法穩定電壓，這種穩壓器對電器設備產生的干擾很小穩壓精度相對較高 。

B. 電壓調節器

電壓調節器，是用於使交流發電機輸出電壓在發動機所有工況下基本保持恆定，從而滿足用電設備恆定電壓要求的裝置。
電壓調節器工作原理
由交流發電機的工作原理我們知道，交流發電機的三相繞組產生的相電動勢的有效值：Eφ==CeФn（V），這里Ce為發電機的結構常數，n為轉子轉速，Ф為轉子的磁極磁通，也就是說交流發電機所產生的感應電動勢與轉子轉速和磁極磁通成正比。

當轉速升高時，Eφ增大，輸出端電壓UB升高，當轉速升高到一定值時（空載轉速以上），輸出端電壓達到極限，要想使發電機的輸出電壓UB不再隨轉速的升高而上升，只能通過減小磁通Ф來實現。又磁極磁通Ф與勵磁電流If成正比，減小磁通Ф也就是減小勵磁電流If。

所以，交流發電機調節器的工作原理是：當交流發電機的轉速升高時，調節器通過減小發電機的勵磁電流If來減小磁通Ф，使發電機的輸出電壓UB保持不變。觸點式電壓調節器通過觸點開閉，接通和斷開磁場電路，來改變磁場電流If大小；晶體管調節器、集成電路調節器等利用大功率三極體的導通和截止，接通和斷開磁場電路，來改變磁場電流If大小。
分類及性能特點
1、電子調節器按所匹配的交流發電機搭鐵型式可分為：

（1）內搭鐵型調節器：適合於與內搭鐵型交流發電機所匹配的電子調節器稱為內搭鐵型調節器；

（2）外搭鐵型調節器：適合於與外搭鐵型交流發電機所匹配的電子調節器稱為外搭鐵型調節器。

2、交流發電機電壓調節器按工作原理可分為：

（1）觸點式電壓調節器

觸點式電壓調節器應用較早，這種調節器觸點振動頻率慢，存在機械慣性和電磁慣性，電壓調節精度低，觸點易產生火花，對無線電干擾大，可靠性差，壽命短，現已被淘汰。

（2） 集成電路調節器

集成電路調節器除具有晶體管調節器的優點外，還具有超小型，安裝於發電機的內部（又稱內裝式調節器），減少了外接線，並且冷卻效果得到了改善，現廣泛應用於桑塔納。奧迪等多種轎車車型上。但對於集成電路調節器，必須是專用的，是不能替代的。

（3）晶體管調節器

隨著半導體技術的發展，採用了晶體管調節器。其優點是：三極體的開關頻率高，且不產生火花，調節精度高，還具有重量輕、體積小、壽命長、可靠性高、電波干擾小等優點，現廣泛應用於東風、解放及多種中低檔車型。

在使用過程中，對於晶體管調節器，最好使用汽車說明書中指定的調節器，如果採用其他型號替代，除標稱電壓等規定參數與原調節器相同外，代用調節器必須與原調節器的搭鐵形式相同，否則，發電機可能由於勵磁電路不通而不能正常工作。

（4） 電腦控制調節器

電腦控制調節器是現在轎車採用的一種新型調節器，由電負載檢測儀測量系統總負載後，向發電機電腦發送信號，然後由發動機電腦控制發電機電壓調節器，適時地接通和斷開磁場電路，即能可靠地保證電器系統正常工作，使蓄電池充電充足，又能減輕發動機負荷，提高燃料經濟性。如上海別克、廣州本田等轎車發電機上使用了這種調節器。 電壓調節器工作原理 分類及性能特點 @2019

C. 微機保護中直流屏的控母，合母怎樣解釋，有何作用謝謝

控制來母線電壓精度為額定值±5%，合閘源母線電壓精度為額定值±10%，控母主要為電壓要求精度高電流小的控制迴路提供電源，合母主要為電壓要求精度不高電流大的合閘迴路提供電源！合閘母線輸出的電流較大但是電壓精度低， 控制母線輸出的電流小但是電壓精度高。

D. 直流屏上的降壓硅鏈是如何降壓的

利用大功率整流二極體的PN結正向壓降疊加來產生調整壓降，硅鏈控制器檢測母線電壓，並與設定值比較，當母線電壓高於（低於）設定值的上限（下限）時，控制器發出信號，驅動執行繼電器。

硅鏈正常工作時，「開路保護電路」始終監視硅鏈的狀態，當硅鏈發生開路故障時，「開路保護電路」立刻動作，將硅鏈開路部分短接，硅鏈剩餘部分仍能正常工作，仍具有「手動」、「自動」調節功能。同時，報警電路動作，發出硅鏈開路報警信號（繼電器接點）。

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技術參數及使用條件：

2.1降壓范圍：0～45V；

2.2額定電流：5～200A；

2.3穩壓精度：≤2%；

2.4降壓分組：5極或7極；

2.5環境溫度：－10～+40℃；

2.6相對濕度：≤95%；

2.7海拔高度：≤2000米；

2.8空氣中無嚴重導電塵埃及腐蝕性氣體；

2.9無劇烈震動。

硅鏈斷路保護裝置，它包括穩壓管和可控硅模塊，其中穩壓管與硅鏈反向並聯，並接可控硅模塊的觸發極，可控硅模塊接在硅鏈的兩端。本裝置利用每級硅鏈的端電壓作為硅鏈是否斷路的主要判據，准確可靠。

利用可控硅導通速度快的特點，可以在毫秒級時間內將斷路點短接，控制母線上的負荷察覺不到曾經失電。可控硅在去掉觸發信號後仍然繼續導通，只有在硅鏈檢修時，可控硅內部通過的電流自然回零，可控硅才恢復截止，從而保證了硅鏈所在電路不會再出現斷路的情況。

E. 直流屏為什麼要用硅鏈

直流屏是為控制負來荷和動自力負荷以及直流事故照明負荷等提供電源，是當代電力系統控制、保護的基礎。直流屏由交配電單元、充電模塊單元、降壓硅鏈單元、直流饋電單元、配電監控單元、監控模塊單元及絕緣監測單元組成；
交流配電屏是用於連接電源、變壓器、換流設備和其他負載，並對供電系統進行監控和保護，具有在電源和各種負載之間進行接通、斷開、轉換，實現規定的運行方式等控制功能的設備，在變電所中是把所用變提供的交流電源分配給各個負荷饋線，其提供出來是交流電源。
二者的輸入電源均為交流電，只是交流屏輸出為交流電，直流屏輸出為直流電。一般直流電的輸入交流電是從交流屏輸出的。當交流停電後，交流屏沒有輸出，直流屏因有蓄電池仍可輸出直流電。

F. 如何用微控制器實現電力系統自動化裝置

在電力系統中，我們所需的直流電源，都是由直流電源系統提供的，而直流電源系統的輸出是由合閘母線和控制母線兩部分組成。合閘母線的電壓即為充電機輸出電壓值，其輸出電壓要高於控制母線電壓，要滿足控制母線能正常地給電力系統的繼電保護裝置及信號迴路等供電。必須把合閘母線電壓降至一定范圍，形成控制母線。本文介紹的自動調壓裝置正是為實現這一功能而設計的。
本自動調壓技術的實現是由三部分構成：單片機核心處理部分，採集部分、控制部分。
單片機系統是由單片機77E58為核心，W77E58是一個快速8051 兼容微控制器；它的內核經過重新設計，提高了時鍾速度和存儲器訪問周期速度。經過這種改進以後，在相同的時鍾頻率下，它的指令執行速度比標准8051 要快許多。一般來說，按照指令的類型，W77E58的指令執行速度是標准8051的1.5-3倍。整體來看，W77E58的速度比標準的8051快2.5倍。在相同的吞吐量及低頻時鍾情況下，電源消耗也降低。由於採用全靜態CMOS設計，W77E58能夠在低時鍾頻率下運行。W77E58內含32KB Flash EPROM，工作電壓為4.5v-5.5v，具有 1KB片上外部數據存儲器，當用戶應用時使用片上SRAM代替外部SRAM，可節省更多I/O口。以及2個增強型全雙工串列口和較低的價格，是一款高性能、功能豐富、高集成度的8位微控制器。它非常適合要求高速、雙串口、外圍簡潔、低成本系統應用的高性能單片機。它通過採集入口進行採集電池組電壓、電流，合母電壓、電流和控母電壓、電流。把採集到的合母電壓和繼電保護裝置及信號迴路所需電壓值比較，進行精確的運算和嚴謹的控制規律，由單片機對應的P0口輸出高低電平，R2、R3、R4、R5、R6為上拉電阻，有效的保證了P0口輸出高低電平，經過同向驅動器7407使信號加強，在經過光耦隔離發出控制信號。使相應的繼電器閉合或斷開。來滿足繼電保護裝置及信號迴路所需控母電壓值。
是由直流電壓變送器，運算放大器，AD轉換晶元組成。在這一部分是將直流電0~300VDC的合母電壓和控母電壓經由直流電壓變送器，線性輸出0~5VDC的直流電壓，經過運算放大器把模擬量做放大處理，再由12位高精度AD轉換晶元TLC2543把採集到0~5VDC的模擬量轉換為數字量。TLC2543C 是 12 位開關電容逐次逼近模數轉換器。每個器件有三個控制輸入端：片選（CS），輸入/輸出時鍾（I/O CLOCK）以及地址輸入端（DATA INPUT）。它還可以通過一個串列的3態輸出端（DATA OUT）與主處理器或其外圍的串列口通訊，輸出轉換結果。本器件可以從主機高速傳輸數據。除了高速的轉換器和通用的控制能力外，本器件有一個片內的14通道多路器可以在11個輸入通道或3個內部自測試（self-test）電壓中任意選擇一個。采樣-保持是自動的。在轉換結束時， 「轉換結束」（EOC）輸出端變高以指示轉換的完成。本器件中的轉換器結合外部輸入的差分高阻抗的基準電壓，具有簡化比率轉換、刻度以及模擬電路與邏輯電路和電源雜訊隔離的特點。開關電容的設計可以使在整個溫度范圍內有較小的轉換誤差，把採集到的信號送給單片機77E58，單片機77E58進行內部程序運算處理。由於單片機W77E58有雙串口功能，我們將採集到的電壓，電流通過RS485上傳給後台，以便實時監測數據。

為保證可靠性，調壓裝置分為手動和自動兩種控制方式。在這裏手動控制方式是應用萬能轉換開關來實現的，強制調節硅鏈的投入與退出。這種方式可以增加產品的可靠性。

自動控制是將採集到的+HM（合閘母線）電壓與所需+KM（控制母線）電壓固定值范圍相比較，使單片機P0口輸出相應的高低點平，通過光耦隔離（保護信號的有效性），這樣可以有效地保證驅動後級的繼電器，這個繼電器的觸點可以通過0-40A的電流。通過繼電器的觸點的分合，來控制硅鏈二極體組D1-D5的接入和切出。使得+KM電壓值達到繼電保護裝置及信號迴路所需用電。達到理想的供電方案。

在此系統設計中，軟體設計思路是由單片機精確地檢測到合母電壓V1（充電機輸出的電壓）並與設定值V2（即控制母線電壓設定值）比較，當採集到的合母電壓高於（低於）設定值的上限（下限）時，控制器（單片機）發出控制信號，驅動大功率繼電器，通過執行繼電器的分斷或閉合來改變硅鏈的降壓值，從而確保控制母線電壓值在標准值的范圍之內。

在這里由於每組硅鏈組的壓降不同，經過每一個矽片組的壓降也不同，V1-V2所得的電壓V值，經過軟體辨別運算，控制器（單片機）發出控制信號，分別給控制部分中的K1,K2…K5，分別斷開和閉合繼電器J1,J2…J5.經過循環採集和調節，確保控制母線電壓值在標准值的范圍之內。達到給用戶設備的供電需求。

G. 直流屏中硅鏈的電流，控母電流，合閘電流，電池電流，分別是什麼意思

1：直流屏中硅鏈的電流和控母電流一般情況下是一樣的，硅鏈的電流版和控母電流就權是指控制迴路輸出的流，電流的大小和控制迴路使用負荷大小有關。
2：合閘電流就是合閘迴路輸出的電流，電流的大小和合閘迴路使用負荷大小有關。控制迴路與合閘迴路之間的關系就是合閘迴路電壓經硅鏈裝置，硅鏈裝置再輸出到控制迴路，硅鏈裝置調節控制迴路電壓在設定范圍內（110V或220V）。當合閘迴路電壓變化時，硅鏈裝置自動調節，保證輸出電壓穩定，也就是控制迴路電壓穩定。
3：直流屏中的電池電流有充電電流和放電電流,充電電流要看直流系統中的充電機裝置和設置情況，放電電流要看電池放電迴路的負荷，或是直流屏的停交電流後整套系統中的負荷大小。合閘迴路電壓隨電池迴路電池組的電壓的變化爾變化。控制迴路電壓有硅鏈裝置自動調節一般情況下電壓都在設定范圍內（110V或220V）左右。