本实用新型专利技术提供了一种基于PLC的无触点补偿式交流稳压器，采用基于变压器有载调压和电压串联补偿技术的新型电力电子拓扑结构，输出电压波动小，单位容量铁磁材料消耗少。由于采用基于电压串联补偿技术的电力电子拓扑结构，使该稳压器在工作时只需补偿电压设定值和实际值的偏差电压，而无需承担负荷的全部电压，从而大大减小了稳压器单位额定容量所需的铁磁材料，也减小了开关器件的实际承载电压。采用PLC控制电力电子开关切换绕组进行实时补偿，实现了快速无触点调节，克服了传统的机械碳刷式稳压器碳刷磨损、噪声大、可靠性低、响应时间长等缺点，可以实现无噪声、高效率、高可靠性、响应迅速的自动调压。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及交流稳压器领域，具体涉及一种基于PLC的无触点补偿式交流稳 压器。
技术介绍
目前，我国还有很多地方由于电力供应紧张，或电力设备严重老化，在用电高峰 期，电网超负荷运行，电网电压偏低;而在用电低谷期，电网电压太高。这种电压大幅度波动 的现象，很容易给一些用电设备带来损害。而随着我国经济的快速发展，大型工矿企业、邮 电通讯、交通运输、国防科研等单位对用电质量的要求越来越高。电网电压的稳定性是电能 质量的重要参数，它将直接影响用电设备的运转状态。因此，常常需要在负荷端配置交流稳 压器来改善用电质量，保证用电设备的正常运行。交流稳压器已成为许多电子设备（如计算 机、通信设备、广电发射设备、医疗设备等)和机电设备(如数控机床、注塑机等)不可缺少的 供电装置。 目前市场上的很多大功率交流稳压器仍是机械碳刷式结构，由于这种结构的稳压 器使用了接触式碳刷进行调节，存在碳刷工作寿命短、需要经常维护，大电流时易产生火 花，引起电磁干扰，机械调压响应时间长等许多缺点。要保证电源装置能做到精密地控制和 可靠地运行，必须采用电力电子技术，在装置中使用电力半导体器件(可控硅）。电力半导体 器件具有效率高、控制性能好、体积小、重量轻、使用可靠等许多优点。因此，采用电力电子 技术对电力稳压器进行升级换代，已是目前大功率电力稳压器的主要发展方向。
技术实现思路
针对现有的市场上的很多大功率交流稳压器仍是机械碳刷式结构，且机械碳刷式 稳压器存在工作寿命短、需要经常维护的问题，本技术提供了一种基于PLC的无触点补 偿式交流稳压器。 本技术采用以下的技术方案： 一种基于PLC的无触点补偿式交流稳压器，包括电压输入端和电压输出端，还包括 自耦变压器、补偿变压器及PLC主机，所述自耦变压器的线圈包括两个线头端和五个抽头 端，五个抽头端将自耦变压器的线圈平均分为四份，五个抽头端上均串联有一个继电器，五 个继电器的输出端均与补偿变压器的初级线圈的第一线头端相连，补偿变压器的初级线圈 的第二线头端分成第一支路和第二支路，第一支路通过第一继电器与电压输入端的正极相 连，第二支路通过第二继电器与电压输入端的负极相连，补偿变压器的次级线圈的一个线 头端与电压输入端的正极相连，另一个线头端与电压输出端的正极相连，所述继电器均与 PLC主机相连。 优选地，所述自耦变压器的线圈的两个线头端分别连接电压输入端的正极和负 极。 优选地，所述电压输入端的负极与电压输出端的负极相连。优选地，还包括电源，电源与PLC主机相连接，PLC主机连接有两个模数转换器，模 数转换器均连接有电压变送器，一个电压变送器与电压输入端相连，另一个电压变送器与 电压输出端相连，PLC主机还连接有触摸显示屏。 优选地，所述PLC主机与触摸显示屏之间通过RS485通信，PLC主机为西门子S-200 系列的PLC，触摸显示屏为台达D0P-B系列的显示屏，继电器均为交流固态继电器。 本技术具有的有益效果是： 本技术提供的基于PLC的无触点补偿式交流稳压器，采用基于变压器有载调 压和电压串联补偿技术的新型电力电子拓扑结构，输出电压波动小，单位容量铁磁材料消 耗少。由于采用基于电压串联补偿技术的电力电子拓扑结构，使该稳压器在工作时只需补 偿电压设定值和实际值的偏差电压，而无需承担负荷的全部电压，从而大大减小了稳压器 单位额定容量所需的铁磁材料，也减小了开关器件的实际承载电压。 采用PLC控制电力电子开关切换绕组进行实时补偿，实现了快速无触点调节。由于 采用了 PLC及固态继电器等器件，克服了传统的机械碳刷式稳压器碳刷磨损、噪声大、可靠 性低、响应时间长等缺点，可以实现无噪声、高效率、高可靠性、响应迅速的自动调压。采用过零触发和延时触发技术，解决了双向可控硅误动作而产生的环流问题，有 效的避免了可控硅器件的损坏。固态继电器是电压过零触发型器件，在电压过零时开通可 最大程度地减少开关产生的高次谐波对电网的影响。同时，由于固态继电器在撤去触发信 号后，要等电流过零时才能关断，所以在程序中换挡时设计了半个工频周期的延时，在延时 期间，所有的驱动信号都置〇,以保证上一个档位的晶闸管完全关断，有效的避免了固态继 电器的误动作。 稳压器的电压、档位等参数采用触摸屏显示和设置，清晰、准确、分辨率高，方便操 作。【附图说明】 图1为无触点补偿式交流稳压器的电路原理图。【具体实施方式】 下面结合附图对本技术进行具体的说明： 结合图1，一种基于PLC的无触点补偿式交流稳压器，包括电压输入端和电压输出 端，还包括自耦变压器T1、补偿变压器T2及PLC主机。 其中，自耦变压器的线圈包括两个线头端和五个抽头端，自耦变压器的线圈的两 个线头端分别连接电压输入端的正极1和负极2。 五个抽头端将自耦变压器的线圈平均分为四份，五个抽头端上均串联有一个继电 器。继电器32、53、54、55和56的输出端均与补偿变压器12的初级线圈的第一线头端5相连， 补偿变压器的初级线圈的第二线头端6分成第一支路和第二支路，第一支路通过第一继电 器 S0与电压输入端的正极i相连，第二支路通过第二继电器S1与电压输入端的负极2相连。 补偿变压器的次级线圈的一个线头端7与电压输入端的正极1相连，另一个线头端 8与电压输出端的正极3相连，电压输入端的负极4与电压输出端的负极2相连。 上述七个继电器均为交流固态继电器，七个继电器均与PLC主机相连，由PLC主机 控制继电器的通断，PLC主机为稳压器的控制核心。 该稳压器还包括电源，电源与PLC主机相连接，PLC主机为西门子S-200系列的PLC。 PLC主机连接有两个模数转换器，模数转换器均连接有电压变送器，一个电压变送 器与电压输入端相连，另一个电压变送器与电压输出端相连。 PLC主机还连接有触摸显示屏，触摸显示屏为台达D0P-B系列的显示屏。PLC主机与 触摸显示屏之间通过RS485通信，从而实现电压、档位、时间等参数的实时显示和设定等人 机交互功能。电压输入端的输入电压Uin，输入电压经电压变送器转换为适合模数转换器的电 压，然后模数转换器将模拟信号转换成数字信号输入PLC主机中，PLC主机将采集的电压与 设定的电压进行比较、运算后输出控制信号，控制信号使得相应的继电器通断来改变自耦 变压器的绕组组合，进而改变补偿变压器的补偿电压的大小和极性，实现电压输出端的输 出电压U? t稳定在一个范围内，实现自动稳压的功能。 结合图1，电压输入端的输入电压Uin，电压输出端的输出电压Umjt，五个继电器的输 出端的输出电压为Uo,补偿变压器的初级线圈的输入电压为山，补偿变压器的次级线圈的输 出电压为U 2，自耦变压器的变比为心，补偿变压器的变比为K2，其中： U〇ut = Uin+U2 (1) U2 = Ui/K2 (2) Uo = Uin/Ki (3) 当SO接通时，此时： Ui = Uin-Uo (4) 联立式(2)、（3)和(4)，得到： 补偿变压器的变比K2的值取12.5，由式(5)得，当1(1分别为1，3/4,2/4，1/4,0，时，1] 2 的值占 Uin的值的比重分别为0,2%，4%，6%，8%。 当S1接通时，此时： Ui = 〇-U本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于PLC的无触点补偿式交流稳压器，包括电压输入端和电压输出端，其特征在于，还包括自耦变压器、补偿变压器及PLC主机，所述自耦变压器的线圈包括两个线头端和五个抽头端，五个抽头端将自耦变压器的线圈平均分为四份，五个抽头端上均串联有一个继电器，五个继电器的输出端均与补偿变压器的初级线圈的第一线头端相连，补偿变压器的初级线圈的第二线头端分成第一支路和第二支路，第一支路通过第一继电器与电压输入端的正极相连，第二支路通过第二继电器与电压输入端的负极相连，补偿变压器的次级线圈的一个线头端与电压输入端的正极相连，另一个线头端与电压输出端的正极相连，所述继电器均与PLC主机相连。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张旭童，杜婷，柳岩妮，李志，孟令枫，苗全堂，李静，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东;37
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