电压调节器硅链自动调压装置

A. 稳压器的作用及工作原理

稳压器的工作原理是什么？稳压器是使输出电压稳定的设备。稳压器具备稳压恒压、控制电路、及伺服电机等组成。当输入电压或负载变化时，控制电路进行取样、比较、放大，然后驱动伺服电机转动，使调压器碳刷的位置改变，通过自动调整线圈匝数比，从而保持输出电压的稳定。适用范围：稳压器可广泛应用于：工矿企业、油田、铁路、建筑工地、学校、医院、邮电、宾馆、科研等部门的电子计算机、精密机床、计算机断层扫描摄影（CT）、精密仪器、试验装置、电梯照明、进口设备及生产流水线等需要电源稳定电压的场所。也适应于电源电压过低或过高、波动幅度大的低压配电网末端的用户及负载变动大的用电设备，特别适用于一切对电网波形要求高的稳压用电场所。大功率补偿式电力稳压器可接火力、水力、小型发电机。功能介绍：稳压器是一种能自动调整输出电压的供电电路或供电设备，其作用是将波动较大和达不到电器设备要求的电源电压稳定在它的设定值范围内，使各种电路或电器设备能在额定工作电压下正常工作。 最初的电力稳压器是靠继电器的跳动稳定电压的。当电网电压出现波动时，电力稳压器的自动纠正电路启动，使内部继电器动作。迫使输出电压保持在设定值附近，这种电路优点是电路简单，缺点是稳压精度不高并且每一次继电器跳动换挡，都会使供电电源发生一次瞬时的中断并产生火花干扰。 这对电脑设备的读写工作干扰很大，容易造成电脑出现错误信号，严重时还会使硬盘损坏。 高质量的小型稳压器，大多采用电机拖动碳刷的方法稳定电压，这种稳压器对电器设备产生的干扰很小稳压精度相对较高 。

B. 电压调节器

电压调节器，是用于使交流发电机输出电压在发动机所有工况下基本保持恒定，从而满足用电设备恒定电压要求的装置。
电压调节器工作原理
由交流发电机的工作原理我们知道，交流发电机的三相绕组产生的相电动势的有效值：Eφ==CeФn（V），这里Ce为发电机的结构常数，n为转子转速，Ф为转子的磁极磁通，也就是说交流发电机所产生的感应电动势与转子转速和磁极磁通成正比。

当转速升高时，Eφ增大，输出端电压UB升高，当转速升高到一定值时（空载转速以上），输出端电压达到极限，要想使发电机的输出电压UB不再随转速的升高而上升，只能通过减小磁通Ф来实现。又磁极磁通Ф与励磁电流If成正比，减小磁通Ф也就是减小励磁电流If。

所以，交流发电机调节器的工作原理是：当交流发电机的转速升高时，调节器通过减小发电机的励磁电流If来减小磁通Ф，使发电机的输出电压UB保持不变。触点式电压调节器通过触点开闭，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小；晶体管调节器、集成电路调节器等利用大功率三极管的导通和截止，接通和断开磁场电路，来改变磁场电流If大小。
分类及性能特点
1、电子调节器按所匹配的交流发电机搭铁型式可分为：

（1）内搭铁型调节器：适合于与内搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器称为内搭铁型调节器；

（2）外搭铁型调节器：适合于与外搭铁型交流发电机所匹配的电子调节器称为外搭铁型调节器。

2、交流发电机电压调节器按工作原理可分为：

（1）触点式电压调节器

触点式电压调节器应用较早，这种调节器触点振动频率慢，存在机械惯性和电磁惯性，电压调节精度低，触点易产生火花，对无线电干扰大，可靠性差，寿命短，现已被淘汰。

（2） 集成电路调节器

集成电路调节器除具有晶体管调节器的优点外，还具有超小型，安装于发电机的内部（又称内装式调节器），减少了外接线，并且冷却效果得到了改善，现广泛应用于桑塔纳。奥迪等多种轿车车型上。但对于集成电路调节器，必须是专用的，是不能替代的。

（3）晶体管调节器

随着半导体技术的发展，采用了晶体管调节器。其优点是：三极管的开关频率高，且不产生火花，调节精度高，还具有重量轻、体积小、寿命长、可靠性高、电波干扰小等优点，现广泛应用于东风、解放及多种中低档车型。

在使用过程中，对于晶体管调节器，最好使用汽车说明书中指定的调节器，如果采用其他型号替代，除标称电压等规定参数与原调节器相同外，代用调节器必须与原调节器的搭铁形式相同，否则，发电机可能由于励磁电路不通而不能正常工作。

（4） 电脑控制调节器

电脑控制调节器是现在轿车采用的一种新型调节器，由电负载检测仪测量系统总负载后，向发电机电脑发送信号，然后由发动机电脑控制发电机电压调节器，适时地接通和断开磁场电路，即能可靠地保证电器系统正常工作，使蓄电池充电充足，又能减轻发动机负荷，提高燃料经济性。如上海别克、广州本田等轿车发电机上使用了这种调节器。 电压调节器工作原理 分类及性能特点 @2019

C. 微机保护中直流屏的控母，合母怎样解释，有何作用谢谢

控制来母线电压精度为额定值±5%，合闸源母线电压精度为额定值±10%，控母主要为电压要求精度高电流小的控制回路提供电源，合母主要为电压要求精度不高电流大的合闸回路提供电源！合闸母线输出的电流较大但是电压精度低， 控制母线输出的电流小但是电压精度高。

D. 直流屏上的降压硅链是如何降压的

利用大功率整流二极管的PN结正向压降叠加来产生调整压降，硅链控制器检测母线电压，并与设定值比较，当母线电压高于（低于）设定值的上限（下限）时，控制器发出信号，驱动执行继电器。

硅链正常工作时，“开路保护电路”始终监视硅链的状态，当硅链发生开路故障时，“开路保护电路”立刻动作，将硅链开路部分短接，硅链剩余部分仍能正常工作，仍具有“手动”、“自动”调节功能。同时，报警电路动作，发出硅链开路报警信号（继电器接点）。

(4)电压调节器硅链自动调压装置扩展阅读

技术参数及使用条件：

2.1降压范围：0～45V；

2.2额定电流：5～200A；

2.3稳压精度：≤2%；

2.4降压分组：5极或7极；

2.5环境温度：－10～+40℃；

2.6相对湿度：≤95%；

2.7海拔高度：≤2000米；

2.8空气中无严重导电尘埃及腐蚀性气体；

2.9无剧烈震动。

硅链断路保护装置，它包括稳压管和可控硅模块，其中稳压管与硅链反向并联，并接可控硅模块的触发极，可控硅模块接在硅链的两端。本装置利用每级硅链的端电压作为硅链是否断路的主要判据，准确可靠。

利用可控硅导通速度快的特点，可以在毫秒级时间内将断路点短接，控制母线上的负荷察觉不到曾经失电。可控硅在去掉触发信号后仍然继续导通，只有在硅链检修时，可控硅内部通过的电流自然回零，可控硅才恢复截止，从而保证了硅链所在电路不会再出现断路的情况。

E. 直流屏为什么要用硅链

直流屏是为控制负来荷和动自力负荷以及直流事故照明负荷等提供电源，是当代电力系统控制、保护的基础。直流屏由交配电单元、充电模块单元、降压硅链单元、直流馈电单元、配电监控单元、监控模块单元及绝缘监测单元组成；
交流配电屏是用于连接电源、变压器、换流设备和其他负载，并对供电系统进行监控和保护，具有在电源和各种负载之间进行接通、断开、转换，实现规定的运行方式等控制功能的设备，在变电所中是把所用变提供的交流电源分配给各个负荷馈线，其提供出来是交流电源。
二者的输入电源均为交流电，只是交流屏输出为交流电，直流屏输出为直流电。一般直流电的输入交流电是从交流屏输出的。当交流停电后，交流屏没有输出，直流屏因有蓄电池仍可输出直流电。

F. 如何用微控制器实现电力系统自动化装置

在电力系统中，我们所需的直流电源，都是由直流电源系统提供的，而直流电源系统的输出是由合闸母线和控制母线两部分组成。合闸母线的电压即为充电机输出电压值，其输出电压要高于控制母线电压，要满足控制母线能正常地给电力系统的继电保护装置及信号回路等供电。必须把合闸母线电压降至一定范围，形成控制母线。本文介绍的自动调压装置正是为实现这一功能而设计的。
本自动调压技术的实现是由三部分构成：单片机核心处理部分，采集部分、控制部分。
单片机系统是由单片机77E58为核心，W77E58是一个快速8051 兼容微控制器；它的内核经过重新设计，提高了时钟速度和存储器访问周期速度。经过这种改进以后，在相同的时钟频率下，它的指令执行速度比标准8051 要快许多。一般来说，按照指令的类型，W77E58的指令执行速度是标准8051的1.5-3倍。整体来看，W77E58的速度比标准的8051快2.5倍。在相同的吞吐量及低频时钟情况下，电源消耗也降低。由于采用全静态CMOS设计，W77E58能够在低时钟频率下运行。W77E58内含32KB Flash EPROM，工作电压为4.5v-5.5v，具有 1KB片上外部数据存储器，当用户应用时使用片上SRAM代替外部SRAM，可节省更多I/O口。以及2个增强型全双工串行口和较低的价格，是一款高性能、功能丰富、高集成度的8位微控制器。它非常适合要求高速、双串口、外围简洁、低成本系统应用的高性能单片机。它通过采集入口进行采集电池组电压、电流，合母电压、电流和控母电压、电流。把采集到的合母电压和继电保护装置及信号回路所需电压值比较，进行精确的运算和严谨的控制规律，由单片机对应的P0口输出高低电平，R2、R3、R4、R5、R6为上拉电阻，有效的保证了P0口输出高低电平，经过同向驱动器7407使信号加强，在经过光耦隔离发出控制信号。使相应的继电器闭合或断开。来满足继电保护装置及信号回路所需控母电压值。
是由直流电压变送器，运算放大器，AD转换芯片组成。在这一部分是将直流电0~300VDC的合母电压和控母电压经由直流电压变送器，线性输出0~5VDC的直流电压，经过运算放大器把模拟量做放大处理，再由12位高精度AD转换芯片TLC2543把采集到0~5VDC的模拟量转换为数字量。TLC2543C 是 12 位开关电容逐次逼近模数转换器。每个器件有三个控制输入端：片选（CS），输入/输出时钟（I/O CLOCK）以及地址输入端（DATA INPUT）。它还可以通过一个串行的3态输出端（DATA OUT）与主处理器或其外围的串行口通讯，输出转换结果。本器件可以从主机高速传输数据。除了高速的转换器和通用的控制能力外，本器件有一个片内的14通道多路器可以在11个输入通道或3个内部自测试（self-test）电压中任意选择一个。采样-保持是自动的。在转换结束时， “转换结束”（EOC）输出端变高以指示转换的完成。本器件中的转换器结合外部输入的差分高阻抗的基准电压，具有简化比率转换、刻度以及模拟电路与逻辑电路和电源噪声隔离的特点。开关电容的设计可以使在整个温度范围内有较小的转换误差，把采集到的信号送给单片机77E58，单片机77E58进行内部程序运算处理。由于单片机W77E58有双串口功能，我们将采集到的电压，电流通过RS485上传给后台，以便实时监测数据。

为保证可靠性，调压装置分为手动和自动两种控制方式。在这里手动控制方式是应用万能转换开关来实现的，强制调节硅链的投入与退出。这种方式可以增加产品的可靠性。

自动控制是将采集到的+HM（合闸母线）电压与所需+KM（控制母线）电压固定值范围相比较，使单片机P0口输出相应的高低点平，通过光耦隔离（保护信号的有效性），这样可以有效地保证驱动后级的继电器，这个继电器的触点可以通过0-40A的电流。通过继电器的触点的分合，来控制硅链二极管组D1-D5的接入和切出。使得+KM电压值达到继电保护装置及信号回路所需用电。达到理想的供电方案。

在此系统设计中，软件设计思路是由单片机精确地检测到合母电压V1（充电机输出的电压）并与设定值V2（即控制母线电压设定值）比较，当采集到的合母电压高于（低于）设定值的上限（下限）时，控制器（单片机）发出控制信号，驱动大功率继电器，通过执行继电器的分断或闭合来改变硅链的降压值，从而确保控制母线电压值在标准值的范围之内。

在这里由于每组硅链组的压降不同，经过每一个硅片组的压降也不同，V1-V2所得的电压V值，经过软件辨别运算，控制器（单片机）发出控制信号，分别给控制部分中的K1,K2…K5，分别断开和闭合继电器J1,J2…J5.经过循环采集和调节，确保控制母线电压值在标准值的范围之内。达到给用户设备的供电需求。

G. 直流屏中硅链的电流，控母电流，合闸电流，电池电流，分别是什么意思

1：直流屏中硅链的电流和控母电流一般情况下是一样的，硅链的电流版和控母电流就权是指控制回路输出的流，电流的大小和控制回路使用负荷大小有关。
2：合闸电流就是合闸回路输出的电流，电流的大小和合闸回路使用负荷大小有关。控制回路与合闸回路之间的关系就是合闸回路电压经硅链装置，硅链装置再输出到控制回路，硅链装置调节控制回路电压在设定范围内（110V或220V）。当合闸回路电压变化时，硅链装置自动调节，保证输出电压稳定，也就是控制回路电压稳定。
3：直流屏中的电池电流有充电电流和放电电流,充电电流要看直流系统中的充电机装置和设置情况，放电电流要看电池放电回路的负荷，或是直流屏的停交电流后整套系统中的负荷大小。合闸回路电压随电池回路电池组的电压的变化尔变化。控制回路电压有硅链装置自动调节一般情况下电压都在设定范围内（110V或220V）左右。