轨道交通三相交流稳压装置

IPC分类号 : G05F1/56

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CN201811355980.1

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专利摘要

一种轨道交通三相交流稳压装置，包括自耦补偿式三相主电路单元、补偿控制单元、触发单元、保护驱动单元；补偿控制单元由三个包括模数转换编码电路、译码选通电路、延时保护电路、触发选通控制电路、检错判别电路的补偿控制电路组成，分别对三相的交流电源相电压进行电压采样，输出对应的三相触发控制信号、三相不触发区控制信号、三相触发选通控制值判别信号；保护驱动单元依据输入的三相触发选通控制值判别信号是否有效来对主电路中的三相晶闸管开关组进行保护。所述稳压装置在实现互锁控制的同时，还对控制电路是否出现逻辑错误来对晶闸管开关组进行保护，有效地加强了针对稳压装置工作过程异常的保护力度，使工作更加稳定、可靠。

权利要求

1.一种轨道交通三相交流稳压装置，其特征在于：包括自耦补偿式三相主电路单元、补偿控制单元、触发单元、保护驱动单元；

自耦补偿式三相主电路单元的每相主电路中均包括补偿变压器、自耦变压器、晶闸管开关组和继电器保护电路；

补偿控制单元由三个结构相同的补偿控制电路组成，输出三相触发控制信号至触发单元；触发单元根据输入的三相触发控制信号，发出三相触发信号至自耦补偿式三相主电路单元，控制三相晶闸管开关组中晶闸管的通断；补偿控制单元同时输出三相不触发区控制信号和三相触发选通控制值判别信号至保护驱动单元；保护驱动单元对三相晶闸管开关组的保护和触发单元的供电电源进行控制；

所述三个补偿控制电路分别对三相交流电源相电压进行电压采样，输出三相触发控制信号、三相不触发区控制信号、三相触发选通控制值判别信号；

每一相中，补偿控制电路包括模数转换编码电路、译码选通电路、延时保护电路、触发选通控制电路、检错判别电路；模数转换编码电路对交流电源相电压进行电压采样，输出电压等级编码值；译码选通电路输入电压等级编码值，输出触发选通控制值；延时保护电路输入触发选通控制值，输出延迟后的触发选通控制值和不触发区控制信号；触发选通控制电路输入延迟后的触发选通控制值，输出触发控制信号；检错判别电路判别输入的触发选通控制值是否有效，输出触发选通控制值判别信号；

每一相中，触发选通控制值为M位二进制值；检错判别电路判别输入的触发选通控制值是否有效，依据是，触发选通控制值的M位二进制值中，有且只有一位有效时，触发选通控制值有效；否则，触发选通控制值无效；所述M为大于等于2的整数；

保护驱动单元依据输入的三相触发选通控制值判别信号是否有效来停止/启动对三相晶闸管开关组的保护，具体方法是，当三相触发选通控制值判别信号中有一个及一个以上无效时，控制断开三相自耦变压器的输入侧供电电压来使三相晶闸管开关组处于保护状态下；

当三相触发选通控制值判别信号中有一个及一个以上无效时，保护驱动单元控制断开触发单元中所有三相触发电路的电源。

2.根据权利要求1所述的轨道交通三相交流稳压装置，其特征在于：每一相中，交流电源相电压波动区间范围的电压分成M个电压等级区间，M个电压等级区间与M个触发选通控制值一一对应。

3.根据权利要求2所述的轨道交通三相交流稳压装置，其特征在于：每一相中，电压等级区间与电压补偿状态一一对应，不同的电压补偿状态由晶闸管开关组中晶闸管不同的通断组合状态控制；触发选通控制单元依据触发选通控制值，由二极管触发选通矩阵选择并使相应的触发控制信号有效，控制晶闸管开关组中晶闸管的通断组合状态。

4.根据权利要求3所述的轨道交通三相交流稳压装置，其特征在于：每一相中，晶闸管开关组中共有N个晶闸管；二极管触发选通矩阵包括M根触发选通控制列线、N根触发驱动行线和多个二极管；M根触发选通控制列线与M位触发选通控制值一一对应，一个触发选通控制值对应使一根触发选通控制列线信号有效；N根触发驱动行线与N个晶闸管一一对应，一根触发驱动行线信号有效对应使一个晶闸管的触发控制信号有效；每根触发选通控制列线信号有效时，对应一个晶闸管开关组中晶闸管的通断组合状态；在每根触发选通控制列线与该列线信号有效时对应通断组合状态需要控制晶闸管导通的触发驱动行线之间均设置二极管进行连接，当某根触发选通控制列线有效时，由二极管使需要控制晶闸管导通的触发驱动行线信号有效；所述N为大于等于4的整数。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的轨道交通三相交流稳压装置，其特征在于：每一相中，控制不触发区控制信号在触发选通控制值发生改变后输出一个单脉冲；不触发区控制信号在输出单脉冲期间有效，在非输出单脉冲期间无效。

6.根据权利要求5所述的轨道交通三相交流稳压装置，其特征在于：每一相中，延时保护电路中，延迟的触发选通控制值信号改变时刻晚于触发选通控制值发生改变后不触发区控制信号中单脉冲的前沿时刻，且早于触发选通控制值发生改变后不触发区控制信号中单脉冲的后沿时刻。

7.根据权利要求5所述的轨道交通三相交流稳压装置，其特征在于：保护驱动单元依据三相触发选通控制值判别信号是否有效和三相不触发区控制信号是否有效来控制触发单元的供电电源，具体方法是，当三相触发选通控制值判别信号全部有效时，每一相中，不触发区控制信号有效则断开触发单元中相应触发电路的电源，否则，接通触发单元中相应触发电路的电源。

说明书

技术领域

本发明涉及电源技术领域，尤其是一种轨道交通三相交流稳压装置。

背景技术

现有的补偿式单相和三相交流稳压器，其优点是稳压范围宽，波形几乎没有失真，整机效率高，负载适应性强。其原理是根据输入电压的高低情况，自动控制补偿变压器上初级绕组的不同绕组线圈的投切，利用初级侧工作绕组和次级绕组的变比关系，或者通过调整初级绕组上所加电压的方式，提供双向多档的电压补偿，从而实现调压稳压的目的。

给地铁控制中心、铁路信号指示等轨道交通场合或设备供电的交流电源要求可靠、稳定和安全。现有补偿式交流稳压器采用电机控制碳刷移动来改变向补偿变压器励磁线圈施加不同电压时，碳刷容易磨损，经常出现故障；采用电子开关切换的方式来进行补偿变压器上初级绕组的不同绕组线圈的投切，或者调整初级绕组上所加电压时，电子开关的延迟关断容易造成电源短路故障；采用单片机、PLC等的程序方式控制电子开关切换时，程序飞跑、死机等问题也会造成稳压器失效，或者是因控制逻辑错误造成电源短路故障。

发明内容

为了解决现有轨道交通用交流稳压装置所存在的问题，本发明提供了一种轨道交通三相交流稳压装置，包括自耦补偿式三相主电路单元、补偿控制单元、触发单元、保护驱动单元。

自耦补偿式三相主电路单元的每相主电路均包括补偿变压器、自耦变压器、晶闸管开关组和继电器保护电路；补偿控制单元由三个结构相同的补偿控制电路组成，输出三相触发控制信号至触发单元；触发单元根据输入的三相触发控制信号，发出三相触发信号至自耦补偿式三相主电路单元，控制三相晶闸管开关组中晶闸管的通断；补偿控制单元同时输出三相不触发区控制信号和三相触发选通控制值判别信号至保护驱动单元；保护驱动单元对三相晶闸管开关组的保护和触发单元的供电电源进行控制。

所述三个补偿控制电路分别对三相交流电源相电压进行电压采样，输出三相触发控制信号、三相不触发区控制信号、三相触发选通控制值判别信号。

每一相的补偿控制电路包括模数转换编码电路、译码选通电路、延时保护电路、触发选通控制电路、检错判别电路。每一相中，模数转换编码电路对交流电源相电压进行电压采样，输出电压等级编码值；译码选通电路输入电压等级编码值，输出触发选通控制值；延时保护电路输入触发选通控制值，输出延迟后的触发选通控制值和不触发区控制信号；触发选通控制电路输入延迟后的触发选通控制值，输出触发控制信号；检错判别电路输入延迟后的触发选通控制值并判别其是否有效，输出触发选通控制值判别信号。

每一相中，触发选通控制值为M位二进制值；检错判别电路判别输入的触发选通控制值是否有效，依据是，触发选通控制值的M位二进制值中，有且只有一位有效时，触发选通控制值有效；否则，触发选通控制值无效；触发选通控制值中的位为1有效，为0无效，即触发选通控制值信号中的高电平有效，低电平无效；或者是，触发选通控制值中的位为0有效，为1无效，即触发选通控制值信号中的低电平有效，高电平无效；共有M个触发选通控制值有效。所述M为大于等于2的整数。

每一相中，模数转换编码电路将交流电源电压波动区间范围的电压分成M个电压等级区间，输出包括M个有效的电压等级编码值；译码选通电路依据M个有效的电压等级编码值，输出的M个有效的触发选通控制值与M个电压等级区间一一对应；译码选通电路的功能采用ROM存储器实现。

每一相中，交流电源相电压的电压等级区间与电压补偿状态一一对应；触发选通控制值控制晶闸管开关组中晶闸管的通断组合状态；晶闸管开关组中晶闸管的通断组合状态控制选择本相自耦变压器多个输出电压中的0个，或者是1个，或者是多个电压叠加，作为本相补偿变压器的励磁线圈电压，实现与电压等级区间对应的电压补偿状态。每一相中，触发选通控制电路包括二极管触发选通矩阵；触发选通控制电路依据有效的触发选通控制值，由二极管触发选通矩阵选择并使相应的触发控制信号有效，控制本相晶闸管开关组中晶闸管的通断组合状态。

每一相中，晶闸管开关组中共有N个晶闸管；二极管触发选通矩阵包括M根触发选通控制列线、N根触发驱动行线和多个二极管；M根触发选通控制列线与M位触发选通控制值一一对应，一个有效的触发选通控制值对应使一根触发选通控制列线信号有效；N根触发驱动行线与N个晶闸管一一对应，一根触发驱动行线信号有效对应使一个晶闸管的触发控制信号有效；每根触发选通控制列线有效时，对应一个自耦补偿式三相主电路单元晶闸管开关组中晶闸管的通断组合状态；每根触发选通控制列线信号有效时，对应一个晶闸管开关组中晶闸管的通断组合状态；在每根触发选通控制列线与该列线信号有效时对应通断组合状态需要控制晶闸管导通的触发驱动行线之间均设置二极管进行连接，当某根触发选通控制列线有效时，由二极管使需要控制晶闸管导通的触发驱动行线信号有效；所述N为大于等于4的整数。

每一相中，一根触发驱动行线信号有效对应使一个晶闸管的触发控制信号有效的方法是，N根触发驱动行线信号一一对应直接作为N个晶闸管的触发控制信号；一根触发驱动行线信号有效对应使一个晶闸管的触发控制信号有效的方法或者是，所述触发选通控制电路还包括触发控制信号驱动电路；触发控制信号驱动电路的输入为N根触发驱动行线的信号，输出为一一对应的N个晶闸管的触发控制信号。

每一相中，交流电源相电压波动使触发选通控制值发生变化，导致晶闸管开关组中晶闸管需要改变通断组合状态时，在晶闸管开关组中晶闸管的先后2种不同通断组合状态之间，维持一个不触发区时间，关断晶闸管开关组中的所有晶闸管；维持一个不触发区时间由不触发区控制信号实现。每一相中，控制不触发区控制信号在触发选通控制值发生改变后输出一个单脉冲；不触发区控制信号在输出单脉冲期间有效，在非输出单脉冲期间无效；进一步地，所述触发选通控制值发生改变后，不触发区控制信号中单脉冲的宽度时间在10ms至30ms之间选取。

每一相中，延时保护电路延迟的触发选通控制值信号改变时刻晚于触发选通控制值发生改变后不触发区控制信号中单脉冲的前沿时刻，且早于触发选通控制值发生改变后不触发区控制信号中单脉冲的后沿时刻。

保护驱动单元依据输入的三相触发选通控制值判别信号是否有效来启动/停止对三相晶闸管开关组的保护，具体方法是，当三相触发选通控制值判别信号中有一个及一个以上无效时，控制断开三相中所有自耦变压器的输入侧供电电压来使三相晶闸管开关组处于保护状态下。

保护驱动单元依据三相触发选通控制值判别信号是否有效和三相不触发区控制信号是否有效来控制触发单元的供电电源，具体方法是，当三相触发选通控制值判别信号中有一个及一个以上无效时，控制断开触发单元中三相触发电路的电源；当三相触发选通控制值判别信号全部有效时，每一相中，不触发区控制信号有效则断开触发单元中同一相触发电路的电源，停止发出该相的触发脉冲，否则，接通触发单元中同一相触发电路的电源，同一相触发电路正常工作，依据输入的触发控制信号发出触发脉冲。

晶闸管开关组中的晶闸管均为双向晶闸管，或者是均为2个单向晶闸管反向并联形成的晶闸管交流开关。

本发明的有益效果是：所述采用补偿变压器组和晶闸管开关组进行电压补偿的轨道交通三相交流稳压装置采用仅有一位有效的、不同的触发选通控制值，由二极管触发选通矩阵实现了对每相晶闸管开关组中晶闸管不同通断组合状态的选通控制，且保证了晶闸管开关组中同侧晶闸管不同时导通，即实现了晶闸管的互锁控制。在此同时，还对因为模数转换编码电路发生故障，或者是译码选通电路出现逻辑错误，导致触发选通控制值无效时，停止发出触发脉冲且断开三相自耦变压器的输入侧供电电压进行三相晶闸管开关组的保护，有效地加强了所述轨道交通三相交流稳压装置针对工作过程异常的保护力度；在三相晶闸管开关组处于保护状态时，如果三相触发选通控制值全部恢复为有效，则能够自动停止三相晶闸管开关组的保护状态并使其重新处于补偿工作状态。所述交流稳压装置未采用单片机、PLC等的程序方式控制晶闸管的通、断切换，避免了程序飞跑、死机等问题造成的稳压装置故障。上述功能使所述轨道交通三相交流稳压装置的工作更加稳定、可靠。

附图说明

图1为轨道交通三相交流稳压装置的系统组成框图；

图2为A相补偿控制电路的组成框图；

图3为自耦补偿式三相主电路单元实施例1中的A相主电路；

图4为自耦补偿式三相主电路单元实施例2中的A相主电路；

图5为A相补偿控制电路中模数转换编码电路实施例1；

图6为A相补偿控制电路中模数转换编码电路实施例2；

图7为A相译码选通电路实施例；

图8为A相延时保护电路实施例框图；

图9为延时检测模块针中对A相触发选通控制值信号Y11的延时检测电路实施例1；

图10为延时检测模块针中对A相触发选通控制值信号Y11的延时检测电路实施例2；

图11为延时检测模块针中对A相触发选通控制值信号Y11的延时检测电路实施例3；

图12为A相不触发区控制信号产生模块实施例；

图13为A相延时保护电路中部分相关波形示意图；

图14为触发单元中触发A相主电路中双向晶闸管SR1的触发电路实施例；

图15为A相触发选通控制单元实施例1；

图16为A相触发选通控制单元实施例2；

图17为A相触发选通控制单元实施例3；

图18为A相检错判别单元实施例；

图19为保护驱动单元实施例。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

图1为轨道交通三相交流稳压装置的系统组成框图，补偿控制单元输出三相触发控制信号P5至触发单元，三相触发控制信号P5由A相、B相、C相触发控制信号P5A、P5B、P5C组成；触发单元根据输入的三相触发控制信号，发出三相触发信号P6至自耦补偿式三相主电路单元，控制三相晶闸管开关组中双向晶闸管的通断。补偿控制单元同时输出三相不触发区控制信号P4和三相触发选通控制值判别信号P7至保护驱动单元，三相不触发区控制信号P4包括A相、B相、C相的不触发区控制信号P4A、P4B、P4C，三相触发选通控制值判别信号P7包括A相、B相、C相的触发选通控制值判别信号P7A、P7B、P7C；保护驱动单元依据输入的三相触发选通控制值判别信号P7是否有效来启动/停止对三相晶闸管开关组的保护，同时依据三相触发选通控制值判别信号P7是否有效和三相不触发区控制信号P4是否有效来控制触发单元的供电电源。

补偿控制单元由A、B、C三相的补偿控制电路组成，图2为A相补偿控制电路的组成框图，模数转换编码电路对A相交流电源相电压进行电压采样，经模数转换后输出A相电压等级编码值P1A；译码选通电路对电压等级编码值P1A进行译码，输出A相触发选通控制值P2A；延时保护电路输入A相触发选通控制值P2A，输出延迟后的A相触发选通控制值P3A和A相不触发区控制信号P4A；触发选通控制电路输入延迟后的A相触发选通控制值P3A，输出A相触发控制信号P5A；检错判别电路判别输入的A相触发选通控制值P3A是否有效，输出A相触发选通控制值判别信号P7A。B相、C相补偿控制电路的结构、功能、控制逻辑与A相相同，分别对B相交流电源相电压、C相交流电源相电压进行电压采样和控制，输出B相、C相触发控制信号P5B、P5C，B相、C相不触发区控制信号P4B、P4C和B相、C相A相触发选通控制值判别信号P7B、P7C。

图3为自耦补偿式三相主电路单元实施例1中的A相主电路，包括补偿变压器TB1和自耦变压器TB2，6个双向晶闸管SR1-SR6共同组成A相晶闸管开关组，熔断器FU1和继电器常开开关KA-1、继电器常闭开关KA-2组成A相继电器保护电路。

图3中，补偿变压器TB1的补偿线圈串联在A相相线上，相线输入端为L1A，输出端为L2A。TB1励磁线圈上的电压由A相晶闸管开关组控制。自耦变压器TB2有3个输出抽头C1、C2、C3，双向晶闸管SR1、SR3、SR5的一端并联后连接至TB1励磁线圈的一端，SR1、SR3、SR5的另外一端分别连接至抽头C1、C2、C3；双向晶闸管SR2、SR4、SR6的一端并联后连接至TB1励磁线圈的另外一端，SR2、SR4、SR6的另外一端则分别连接至抽头C1、C2、C3。设自耦变压器TB2抽头C1、C2间的输出电压U12与C2、C3间的输出电压U23不同，电压U23是电压U12的2倍；则晶闸管开关组最多有正向U12、正向U23、正向U12+U23、反向U12、反向U23、反向U12+U23共6种励磁线圈电压补偿状态，外加一种输入电压在正常范围之内时的0电压补偿状态，A相相线输入端L1A输入的交流电源相电压能够最多被分成7个电压区间进行补偿控制。图3中，N为零线，G11、G12至G61、G62分别为双向晶闸管SR1至SR6的触发信号输入端。图3中，双向晶闸管SR1、SR3、SR5组成同侧晶闸管，双向晶闸管SR2、SR4、SR6组成另一同侧晶闸管；为避免短路，同侧晶闸管中不能同时有2个及2个以上的晶闸管同时导通；例如，SR1、SR3不能同时导通，SR4、SR6不能同时导通，等等。

图4为自耦补偿式三相主电路单元实施例2中的A相主电路，包括补偿变压器TB1和自耦变压器TB2，8个双向晶闸管SR1-SR8共同组成A相晶闸管开关组，熔断器FU1和继电器常开开关KA-1、继电器常闭开关KA-2组成A相继电器保护电路。

图4中，补偿变压器TB1的补偿线圈串联在A相相线上，相线输入端为L1A，输出端为L2A。TB1励磁线圈上的电压由晶闸管开关组控制。自耦变压器TB2有4个输出抽头C1、C2、C3、C4，双向晶闸管SR1、SR3、SR5、SR7的一端并联后连接至TB1励磁线圈的一端，SR1、SR3、SR5、SR7的另外一端分别连接至抽头C1、C2、C3、C4；双向晶闸管SR2、SR4、SR6、SR8的一端并联后连接至TB1励磁线圈的另外一端，SR2、SR4、SR6、SR8的另外一端则分别连接至抽头C1、C2、C3、C4。设自耦变压器TB2抽头C1、C2间的输出电压U12，C2、C3间的输出电压U23，C3、C4间的输出电压U34各不不同，电压U23是电压U12的3倍，电压U34是电压U12的2倍；则晶闸管开关组包括正向U12、正向U23、正向U34、正向U12+U23、正向U23+U34、正向U12+U23+U34、反向U12、反向U23、反向U34、反向U12+U23、反向U23+U34、反向U12+U23+U34共12种励磁线圈电压补偿状态，外加一种输入电压在正常范围之内时的0电压补偿状态，相线输入端L1A输入的A相交流电源相电压能够被分成最多13个电压区间进行补偿控制。图4中，N为零线，G11、G12至G81、G82分别为双向晶闸管SR1至SR8的触发信号输入端。图4中，双向晶闸管SR1、SR3、SR5、SR7组成同侧晶闸管，双向晶闸管SR2、SR4、SR6、SR8组成另一同侧晶闸管；为避免短路，同侧晶闸管中不能同时有2个及2个以上的晶闸管同时导通；例如，SR1、SR7不能同时导通，SR4、SR8不能同时导通，等等。

图3、图4中的每个双向晶闸管均可以用2个反向并联的单向晶闸管替代。图3、图4中，继电器常开开关和继电器常闭开关组成继电器保护开关。

自耦补偿式三相主电路单元为三相四线制电路，A、B、C三相的主电路采用相同的电路结构与形式，分别对A、B、C相的相电压进行补偿，即B、C两相采用与A相主电路相同的电路结构与补偿方式，分别对B、C相的相电压进行补偿。

模数转换编码电路对交流电源相电压进行电压采样，将交流电源相电压波动区间范围的电压，经模数转换后输出二进制构成的电压等级编码值。对A、B、C三相交流电源相电压进行电压采样并输出电压等级编码值均采用相同的电路。

图5为A相模数转换编码电路实施例1，FD1为真有效值检测器件LTC1966，LTC1966与变压器TV1、电容CV1、电容CV2、电阻RV1、电阻RV2构成有效值检测电路，针对从相线L1A和零线N输入的A相交流电源相电压有效值进行测量，得到A相交流电源相电压采样值U1。当图5的相线L1A分别改为连接B相、C相的相线时，分别得到B相、C相的交流电源相电压采样值。LTC1966的UIN1、UIN2为交流电压差分输入端，USS为可以接地的负电源输入端，UDD为正电源输入端，GND为地端，EN为低电平有效的使能控制输入端，UOUT为电压输出端，COM为输出电压返回端。

图5中，FD2为双积分型A/D转换器ICL7109，用于将交流电源相电压波动区间范围的电压区分为电压等级区间并转换为二进制构成的电压等级编码值输出。图5中，ICL7109的运行/保持端RUN、低字节使能端LBEN、测试端TEST接高电平，片选端CE/LOAD、模式端MODE、高字节使能端HBEN、振荡器选择端OSC SEL接低电平，其工作在持续(即自动重复)转换方式及高字节直接输出模式；晶振XT1连接至ICL7109的振荡器输入端OSC IN和振荡器输出端OSC OUT；积分电容C11、积分电阻R11、自动调零电容C12的一端连结组成积分电路，另外一端分别连接至ICL7109的积分电容端INT、缓冲器输出端BUF、自动调零电容端AZ；ICL7109的差分输入高端IN HOL输入交流电源相电压采样值U1，差分输入低端IN LO连接至基准电压输出端REF OUT；电阻RF1、电阻RF2对基准电压分压，在电阻RF2上得到参考电压Uref，Uref输入至参考电压正输入端REF IN+和参考电压负输入端REF IN-；参考电容C13连接至参考电容正输入端REF CAP+和参考电容负输入端REF CAP-；ICL7109的V+为正电源端，连接至电源+VCC；ICL7109的V-为负电源端，连接至电源-VCC；ICL7109的GND为数字地端，COMMON为模拟地端，均连接至公共地GND。

以A相为例，设输入的交流电源相电压波动范围为220V±10％，要求采用补偿式主电路实施例1将其稳定在220V±2％的范围内输出，交流电源相电压波动区间范围是242V至198V，此时采用图5的A相模数转换编码电路实施例1，可以将输入在242V至198V之间的A相相电压分为区间电压大小为6.4V的7个电压等级区间，其中的3个电压等级区间的电压高于要求的输出电压范围，需要进行降压补偿；3个电压等级区间的电压低于要求的输出电压范围，需要进行升压补偿；1个电压等级区间在要求的输出电压范围之内，进行0电压补偿，即不补偿。6.4V的电压区间不大于220V±1.5％，满足输出控制在220V±2％之内的要求。采用图3自耦补偿式三相主电路单元实施例1中的A相主电路进行补偿，自耦变压器TB2的输入电压为交流220V，仅用输出电压U12做TB1的励磁线圈电压时，TB1补偿电压为6.4V，仅用输出电压U23做TB1的励磁线圈电压时，TB1补偿电压为12.8V；同时使用输出电压U12、U23做TB1的励磁线圈电压时，TB1补偿电压为19.2V。图5中，ICL7109对从差分输入高端IN HOL和差分输入低端IN LO之间的差分电压进行A/D转换；6.4V的7个电压等级区间对应的交流电源电压波动区间为242.4V至197.6V，覆盖了实际波动的范围；差分输入低端IN LO输入的、从基准电压输出端REF OUT输出的基准电压Ucp应该与交流电源相电压波动区间范围的低限理论值197.6V对应；因此，确定变压器TV1的变比和电阻RV1、电阻RV2的分压比，应该在交流电源相电压为低限理论值197.6V时，使交流电源相电压采样值U1等于基准电压输出端REFOUT输出的基准电压Ucp。图5用于A相时，模数转换编码电路输出的电压等级编码值P1A由从ICL7109最高4位B12、B11、B10、B9输出的数据L4、L3、L2、L1组成；L4、L3、L2、L1与电压从低到高7个电压等级区间一一对应的7个电压等级编码值分别是0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110，通过调节参考电压Uref的大小来实现。调节参考电压Uref大小的方法一是：交流电源相电压在最高2个电压等级区间的分界电压236V处上下波动时，整定(即调节)电阻RF1、电阻RF2的分压比，使L4、L3、L2、L1的数值在0110和0101之间波动；调节参考电压Uref大小的方法二是：设Ux为交流电源相电压在198V至242V范围波动时，从差分输入高端INHOL和差分输入低端IN LO输入的电压变化范围，有

Ux的变化范围对应B12、B11、B10、B9的7个最小编码值；设对应B12、B11、B10、B9的10个BCD编码值的输入变化满量程输入电压范围是Um，有

ICL7109的参考电压为满量程输入电压的1/2，有

因此，只需要调整电阻RF1、电阻RF2的分压比，使Uref等于式(1)的计算值即可。

同样以A相为例，设输入的交流电源相电压波动范围为220V+10％至220V-20％，要求采用补偿式主电路实施例2将其稳定在220V±2％的范围内输出，交流电源相电压波动区间范围是242V至176V，此时采用图5的模数转换编码电路实施例1，可以将输入在242V至176V之间的A相相电压分为区间电压大小为7V的10个电压等级区间，其中的3个电压等级区间的电压高于要求的输出电压范围，需要进行降压补偿；6个电压等级区间的电压低于要求的输出电压范围，需要进行升压补偿；1个电压等级区间在要求的输出电压范围之内，进行0电压补偿，即不补偿。7V的电压区间为220V±1.6％，满足输出控制在220V±2％之内的要求。采用图4自耦补偿式三相主电路单元实施例2中的A相主电路进行补偿，自耦变压器TB2的输入电压为交流220V，仅用输出电压U12做TB1的励磁线圈电压时，TB1补偿电压为7V；仅用输出电压U23做TB1的励磁线圈电压时，TB1补偿电压为21V；仅用输出电压U34做TB1的励磁线圈电压时，TB1补偿电压为14V；同时使用输出电压U12、U23做TB1的励磁线圈电压时，TB1补偿电压为28V；等等。此时，7V的10个电压等级区间对应的交流电源电压波动区间为244.5V至174.5V，覆盖了实际波动的范围；差分输入低端IN LO输入的、从基准电压输出端REF OUT输出的基准电压Ucp应该与交流电源相电压波动区间范围的低限理论值174.5V对应；因此，确定变压器TV1的变比和电阻RV1、电阻RV2的分压比，应该在交流电源相电压为低限理论值174.5V时，使交流电源相电压采样值U1等于基准电压输出端REF OUT输出的基准电压Ucp。同样地，图5实施例用于A相时，模数转换编码电路输出的电压等级编码值P1A由从ICL7109最高4位B12、B11、B10、B9输出的数据L4、L3、L2、L1组成，L4、L3、L2、L1与电压从低到高10个电压等级区间一一对应的10个电压等级编码值分别是0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，通过调节参考电压Uref的大小来实现。调节参考电压Uref大小的方法一是：交流电源相电压在最高的两个电压等级区间分界处(即交流电源相电压的235.4V)上下波动时，整定(即调节)电阻RF1、电阻RF2的分压比，使L4、L3、L2、L1的数值在1000和1001之间波动；调节参考电压Uref大小的方法二是：设Uy为交流电源相电压在174.5V至244.5V的理论范围波动时，从差分输入高端IN HOL和差分输入低端IN LO输入的电压变化范围，有

Uy的变化范围对应B12、B11、B10、B9输出BCD码的10个编码值，为满量程输入，有

因此，此时只需要调整电阻RF1、电阻RF2的分压比，使Uref等于式(2)的计算值即可。

图5中，LTC1966、ICL7109的其他外围元件参数可以通过阅读相应的器件数据手册进行确定。交流电源相电压采样值U1还可以采用其他检测电路来实现，ICL7109也可以采用其他器件，例如，采用双积分A/D转换器MAX139、MAX140、ICL7107等替换ICL7109，MAX139、MAX140、ICL7107等输出的二进制编码为7段代码，其作用与ICL7109输出的BCD码相同。

图6为A相模数转换编码电路实施例2，从相线L1A和零线N输入的A相交流电源相电压经变压器TV2降压后，由二极管DV1-DV4组成的整流桥整流，再经电容CV3滤波和电阻RV3、电阻RV4分压，得到与输入的交流电源相电压有效值成正比例关系的A相交流电源相电压采样值U2；L1A分别改为连接B、C的相线时，分别得到B、C相的交流电源相电压采样值。电阻RV5和稳压管WV1组成低限阈值电压电路，稳压管WV1上电压为与交流电源相电压波动区间范围的低限值对应的低限阈值电压U2cp。交流电源相电压采样值U2也可以送至图5中ICL7109的差分输入高端IN HOL，由ICL7109转换为二进制构成的电压等级编码值输出。

图6中，FD3为双积分型A/D转换器MC14433，用于将交流电源相电压波动区间范围的电压区分为电压等级区间并转换为二进制构成的电压等级编码值输出。图6中，MC14433的转换结束输出端EOC连接至转换结果输出控制端DU，使其工作在自动重复转换状态；积分电阻R14和积分电容C14连接至MC14433的外接积分元件端R1、R1/C1、C1；振荡电阻R15连接至MC14433的时钟外接元件端CP0、CP1；补偿电容C15连接至MC14433的外接补偿电容端C01、C02；电阻RF3、电阻RF4对电源+VCC进行分压，在电阻RF4上得到参考电压Uref1，Uref1输入至参考电压输入端VREF；VDD为MC14433的正电源端，连接至电源+VCC；VSS为数字地端，VAG为模拟地端，均连接至公共地。

图6中，FD4为4路D锁存器CD4042，CD4042的4位数据输入端D0-D3连接至MC14433的4位数据输出端Q0-Q3；CD4042的触发时钟输入端CP连接至MC14433的百位选通信号输出端DS2；CD4042的时钟极性控制端POL接高电平，正电源端VDD连接至电源+VCC，数字地端VSS连接至公共地。CD4042将MC14433每次转换结束后分时输出的百位BCD数据进行锁存。图6实施例用于A相时，模数转换编码电路输出的电压等级编码值P1A由从CD4042输出端Q3、Q2、Q1、Q0输出的数据L4、L3、L2、L1组成。CD4042可以用其他锁存器来代替。

以A相为例，设输入的交流电源相电压波动范围为220V±10％，要求采用补偿式主电路实施例1将其稳定在220V±2％的范围内输出，交流电源相电压波动区间范围是242V至198V，此时采用图6的模数转换编码电路实施例2，可以将输入在242V至198V之间的A相相电压分为区间电压大小为6.4V的7个电压等级区间，采用图3自耦补偿式三相主电路单元实施例1中的A相主电路进行补偿。

图6中，MC14433的被测电压输入端VX连接至交流电源相电压采样值U2的输出端，而低限阈值电压U2cp被连接至公共地GND，因此，MC14433是对交流电源相电压采样值U2与低限阈值电压U2cp之间的电压差值进行转换；6.4V的7个电压等级区间对应的交流电源电压波动区间为242.4V至197.6V，低限阈值电压U2cp与交流电源相电压波动区间范围的低限理论值197.6V对应；因此，变压器TV2的变比和电阻RV3、电阻RV4的分压比，应该在交流电源相电压为低限理论值197.6V时，使交流电源相电压采样值U2等于低限阈值电压U2cp。图6实施例用于A相时，模数转换编码电路输出的电压等级编码值P1A由从MC14433百位输出的数据L4、L3、L2、L1组成；由于要求将输入在242.4V至197.6V之间的电压分为区间电压大小为6.4V的7个电压等级区间，L4、L3、L2、L1与电压从低到高7个电压等级区间一一对应的7个电压等级编码值分别是0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110，通过调节输入至MC14433的参考电压U2ref大小来实现。调节参考电压U2ref大小的方法一是：交流电源相电压在最高2个电压等级区间的分界电压236V处上下波动时，令参考电压从最大值开始减小，调节电阻RF3、电阻RF4的分压比，使L4、L3、L2、L1的数值在0110和0101之间波动；调节参考电压U2ref大小的方法二是：设此时Ux为交流电源相电压在197.6V至242.4V的理论范围波动时的电压变化范围，有

由于MC14433的测量输出为3位半BCD数据，对应满量程输入，千位加上百位共有20个BCD编码值，Ux的变化范围对应其中的7个最小编码值；设此时对应20个BCD编码值的输入变化满量程输入电压范围是Uz，有

MC14433的参考电压等于满量程输入电压，有

因此，此时只需要调整电阻RF3、电阻RF4的分压比，使U2ref等于式(3)的计算值即可。

同样以A相为例，设输入的交流电源相电压波动范围为220V+10％至220V-20％，要求采用补偿式主电路实施例2将其稳定在220V±2％的范围内输出，交流电源相电压波动区间范围是242V至176V，此时采用图6的模数转换编码电路实施例2，可以将输入在242V至176V之间的A相相电压分为区间电压大小为7V的10个电压等级区间，采用图4自耦补偿式三相主电路单元实施例2中的A相主电路进行补偿。7V的10个电压等级区间对应的交流电源电压波动区间为244.5V至174.5V，低限阈值电压U2cp与交流电源相电压波动区间范围的低限值理论值174.5V对应；因此，变压器TV2的变比和电阻RV3、电阻RV4的分压比，应该在交流电源相电压为低限理论值174.5V时，使交流电源相电压采样值U2等于低限阈值电压U2cp。图6实施例用于A相时，模数转换编码电路输出的电压等级编码值P1A由从MC14433百位输出的数据L4、L3、L2、L1组成，L4、L3、L2、L1与电源电压从低到高10个电压等级区间一一对应的10个电压等级编码值分别是0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001，通过调节参考电压U2ref的大小来实现。调节参考电压U2ref大小的方法一是：交流电源相电压在最高的两个电压等级区间分界处(即交流电源相电压的235.4V)上下波动时，令参考电压从最大值开始减小，调节电阻RF3、电阻RF4的分压比，使L4、L3、L2、L1的数值在1000和1001之间波动；调节参考电压U2ref大小的方法二是：设此时Uy为交流电源相电压在174.5V至244.5V的理论范围波动时的电压变化范围，有

Uy的变化范围对应MC14433千位加上百位共有20个BCD编码值中的10个最小编码值；设此时对应20个BCD编码值的输入变化满量程输入电压范围是Uz，有

MC14433的参考电压等于满量程输入电压，有

因此，此时只需要调整电阻RF3、电阻RF4的分压比，使U2ref等于式(4)的计算值即可。

图6中，MC14433的其他外围元件参数可以通过阅读相应的器件数据手册进行确定。交流电源相电压采样值U2还可以采用其他检测电路来实现，例如，采用各种真有效值检测芯片来实现。交流电源相电压采样值U2与相应的低限阈值电压之间的差值也可以采用其他方法得到，例如，用模拟电压减法器电路，将交流电源相电压采样值U2减去相应的低限阈值电压值。

上述各实施例中，当采用图3的自耦补偿式三相主电路单元实施例1进行电压补偿，利用图5的模数转换编码电路实施例1或者是图6的模数转换编码电路实施例2，将输入在242V至198V之间的电压分为区间电压大小为6.4V的7个电压等级区间，或者是7个以下的电压等级区间时，电压等级编码值的最高位恒等于0。以P1A为例，由L4、L3、L2、L1组成的A相电压等级编码值P1A中，L4恒等于0，因此，此时实际的电压等级编码值也可以认为是由3位组成，即P1A由L3、L2、L1组成，A相电压等级编码值P1A与电压从低到高7个电压等级区间一一对应的7个电压等级编码值分别是000、001、010、011、100、101、110。

各相的译码选通电路对输入的、与本相M个电压等级区间一一对应的电压等级编码值进行译码，输出M位二进制数构成的触发选通控制值；当本相交流电源相电压处于M个电压等级区间中的一个时，M位触发选通控制值中对应的一位有效，其他位无效。M位触发选通控制值的有效位为高电平，即二进制1；无效位为低电平，即二进制0；或者是，M位触发选通控制值的有效位为低电平，即二进制0；无效位为高电平，即二进制1。

图7为A相译码选通电路实施例，其中，图7(a)为针对电压等级编码值为3位、对应有7个电压等级编码值的译码选通电路实施例1，图7(b)为针对电压等级编码值为4位、对应有10个电压等级编码值的译码选通电路实施例2。表1为与图7(a)对应的逻辑真值表；图7(a)中，FD5为ROM存储器，ROM存储器的地址输入端为译码选通电路的信号输入端，A相的电压等级编码值P1A由3位L1-L3组成，依次连接至ROM存储器的3位地址输入端A0-A2；ROM存储器的数据输出端为译码选通电路的信号输出端，其7位数据输出D0-D6分别为7位触发选通控制值Y11-Y17，Y11-Y17组成A相的触发选通控制值P2A。

表1中，输出的7位触发选通控制值为高电平有效，ROM存储器FD5的存储单元内容按照表1写入。图7(a)中，输入的信号L3-L1分别为与7个电压等级区间一一对应的000、001、010、011、100、101、110电压等级编码值时，输出的7位触发选通控制值中，分别仅使其中的Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17为高电平；当输入的信号L3-L1不是000、001、010、011、100、101、110中的一个时，或者说，输入的电压等级编码值无效时，使输出的Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17均为低电平，即输出的触发选通控制值无效。

如果要求输出的7位触发选通控制值为低电平有效，则表1逻辑真值表的输出信号中的1需要改变为0，0需要改变为1；用ROM存储器实现其功能时，存储单元的内容按照表1反相即可。

表1

图7(a)的ROM存储器同样可以用于针对与其他数量电压等级区间一一对应的电压等级编码值进行译码。例如，针对输入的A相电压等级编码值P1A为4位、输出的A相触发选通控制值P2A为10位的例子进行译码时，ROM存储器需4位地址输入端和10位数据输出端；4位电压等级编码值L1-L4依次连接至ROM存储器的4位地址输入端A0-A3；ROM存储器的数据输出端为译码选通电路的信号输出端，其10位数据输出D0-D9分别为10位触发选通控制值，10个输出信号Y11-Y110组成触发选通控制值P2A。扩充表1的内容，使ROM存储器的存储单元依次为0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001时，分别使存储单元中的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D9位为1，其他位为0；地址为非0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001的存储单元中所有位为0；则输入的信号L4-L1分别为与10个电压等级区间一一对应的0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001电压等级编码值时，输出的10位触发选通控制值中，分别仅使其中的Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17、Y18、Y19、Y110为高电平；当输入的信号L4-L1不是0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001中的一个时，或者说，输入的电压等级编码值无效时，使输出的Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17、Y18、Y19、Y110均为低电平，即输出的触发选通控制值无效。

图7(b)中，FD6为四线—十六线译码器CD4514，CD4514的编码值输入端为译码选通电路的信号输入端，A、B、C、D依次连接至4位电压等级编码值L1-L4，4位L1-L4组成A相的电压等级编码值P1A；CD4514的译码输出端为译码选通电路的信号输出端，其最低10位译码S0-S9分别为Y11-Y110，Y11-Y110组成触发选通控制值P2A。表2为与图7(b)对应的逻辑真值表，其中，CD4514的片选端INH输入为逻辑0(低电平)，锁存控制端ST输入为逻辑1(高电平)，使CD4514正常执行译码任务，表2中未列出；CD4514的S10-S15在该实施例中未用到，表2中未列出。

表2中，输出的10位触发选通控制值为高电平有效。图7(b)中，输入的信号L4-L1分别为与10个电压等级区间一一对应的0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001电压等级编码值时，输出的10位触发选通控制值中，分别仅使其中的Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17、Y18、Y19、Y110为高电平；当输入的信号L4-L1不是0000、0001、0010、0011、0100、0101、0110、0111、1000、1001中的一个时，或者说，输入的电压等级编码值无效时，使输出的Y11、Y12、Y13、Y14、Y15、Y16、Y17、Y18、Y19、Y110均为低电平，即输出的触发选通控制值无效。

表2

如果要求输出的10位触发选通控制值为低电平有效，可以在图7(b)中CD4514的输出S0-S9后面增加一级反相器来实现。

图7(b)的电路同样可以用于针对与其他数量电压等级区间一一对应的电压等级编码值进行译码。例如，针对输入为3位A相电压等级编码值、输出为7位触发选通控制值例子进行译码时，CD4514的A、B、C依次连接至3位电压等级编码值L1-L3，D接逻辑0；CD4514的译码输出端为译码选通电路的信号输出端，其最低7位译码S0-S6分别为Y11-Y17，Y11-Y17组成触发选通控制值P2A。

B相、C相采用与A相相同的译码选通电路。译码选通电路还可以采用其他能够实现相关功能的电路，例如，由逻辑门电路的组合来实现译码功能。译码选通电路采用正单电源+VCC供电。

图8为A相延时保护电路实施例框图，其中，延时检测模块YC1分别对输入的M位A相触发选通控制值Y11-Y1M进行信号延迟得到延迟后的A相触发选通控制值Y21-Y2M，Y21-Y2M组成P3A；YC1模块同时分别对M位Y11-Y1M信号进行边沿检测得到M位边沿检测信号Y31-Y3M；不触发区控制信号产生模块YC2将输入的边沿检测信号Y31-Y3M转换为A相不触发区控制信号P4A输出。图8的实施例框图中，延时检测模块YC1的输入为图7(a)的A相译码选通电路实施例1输出的A相触发选通控制值时，M等于7。图8的实施例框图中，延时检测模块YC1的输入为图7(b)的A相译码选通电路实施例2输出的A相触发选通控制值时，M等于10。B相、C相采用与A相相同的延时保护电路。

图9为延时检测模块针中对A相触发选通控制值信号Y11的延时检测电路实施例1。电阻RY0、电容CY0、驱动门FY0实现对Y11的信号延迟，得到Y11经延迟后的信号Y21。电阻RY1、电容CY1、二极管DY1、反相器FY1组成针对输入信号Y11的上升沿检测电路，反相器FY1的输出信号YP1中，在Y11上升沿之后输出与之相应的负脉冲形式的单脉冲。电阻RY2、电容CY2、二极管DY2、反相器FY2、FY3组成针对输入信号Y11的下降沿检测电路，反相器FY3的输出信号YP2中，在Y11下降沿之后输出与之相应的负脉冲形式的单脉冲。与非门FY4实现的是或逻辑(负逻辑下)功能，当输入信号YP1、YP2中有负脉冲产生时，与非门FY4输出的边沿检测信号Y31中产生正脉冲，即当输入信号Y11有变化时，与非门FY4输出一个正脉冲形式的单脉冲。图9中，驱动门FY0、反相器FY1、反相器FY3优选带施密特输入的器件，例如，反相器选择74HC14，CD40106等等；驱动门FY0可由2个带施密特输入的反相器组成。

图10为延时检测模块针中对A相触发选通控制值信号Y11的延时检测电路实施例2。反相器FY5、电阻RY3、电容CY3对输入信号Y11进行反相和延迟，得到Y11经延迟的反相信号YP0；反相器FY6再将YP0反相，得到Y11经延迟后的信号Y21。与非门FY7输入的信号为Y11和Y11经延迟的反相信号YP0，输出信号YP1中产生与Y11上升沿相应的负脉冲形式的单脉冲；或门FY8输入的信号为Y11和Y11经延迟的反相信号YP0，输出信号YP2中产生与Y11下降沿相应的负脉冲形式的单脉冲。与非门FY9实现的是或逻辑(负逻辑下)功能，当输入信号YP1、YP2中有负脉冲产生时，与非门FY9输出的边沿检测信号Y31中产生正脉冲，即当输入信号Y11有变化时，与非门FY9输出一个正脉冲形式的单脉冲。图10中，反相器FY6、与非门FY7、或门FY8优选带施密特输入的器件，例如，反相器选择74HC14，CD40106等等；与非门选择74HC132、CD4093等等；或门选择74HC7032，或者是选择2个带施密特输入的反相器和1个与非门来实现或门功能。

图11为延时检测模块针中对A相触发选通控制值信号Y11的延时检测电路实施例3，其中由电阻RY1、电容CY1、二极管DY1、反相器FY1组成针对输入信号Y11的上升沿检测电路，和由电阻RY2、电容CY2、二极管DY2、反相器FY2、FY3组成针对输入信号Y11的下降沿检测电路，以及利用与非门FY4输出边沿检测信号Y31的电路与图9的实施例1相同。图11中，由反相器FY11、FY12、FY13、FY14实现对Y11的信号延迟，得到Y11经延迟后的信号Y21。

针对A相触发选通控制值中的信号Y11的延时检测电路可以选择图9、图10、图11实施例1-3中的任何一种；通常情况下，针对A、B、C三相触发选通控制值中的所有信号，均采用同一种延时检测电路。例如，设M等于7，A、B、C三相的A相触发选通控制值均由7位二进制数值组成，则共需要21个延时检测电路；21个延时检测电路可以全部采用图9的实施例1，或者是全部采用图10的实施例2，或者是全部采用图11的实施例3。延时检测电路也可以采用满足要求的其他电路来实现其功能。

各相的不触发区控制信号产生模块功能是，当输入针对本相A相触发选通控制值的边沿检测信号中的任何一个或者多个产生有与边沿相关的单脉冲时，该相的不触发区控制信号中输出一个单脉冲。图12为A相不触发区控制信号产生模块实施例，由包括有M个输入的或非门FY10实现相应的功能，或非门FY10的输入信号为A相的边沿检测信号Y31-Y3M，输出为A相不触发区控制信号P4A。图12实施例中，A相不触发区控制信号输出的单脉冲为负脉冲，即不触发区控制信号低电平有效；当或非门FY10换成或门时，不触发区控制信号输出的单脉冲为正脉冲。如果输入的边沿检测信号Y31-Y3M中产生的有与边沿相关的单脉冲为负脉冲，则图12中的或非门应该更改为与非门或者是与门，实现负逻辑下的或逻辑功能。

延时保护电路中的所有门电路均采用正单电源+VCC供电。图13为延时保护电路中的部分相关波形示意图。从采样比较电路的原理及要求可知，其输出的A相触发选通控制值发生正常改变时，每次都有2位发生变化。图13中，A相触发选通控制值中的Y11分别发生一次上升沿改变和下降沿改变，Y21是Y11延迟T1时间后的A相触发选通控制值；在图9的延时检测电路实施例1中，T1由电阻RY0与电容CY0的乘积大小(即时间常数大小)决定；在图10的延时检测电路实施例2中，T1由电阻RY3与电容CY3的乘积大小决定；在图11的延时检测电路实施例3中，T1由反相器FY11、FY12、FY13、FY14本身的门延迟时间大小决定。图13中，信号YP1中因Y11上升沿产生的负脉冲宽度为T2；在图9的延时检测电路实施例1和图11的延时检测电路实施例3中，T2由电阻RY1与电容CY1的乘积大小决定；在图10的延时检测电路实施例2中，T2由电阻RY3与电容CY3的乘积大小决定。图13中，信号YP2中因Y11下降沿产生的负脉冲宽度为T3；在图9的延时检测电路实施例1和图11的延时检测电路实施例3中，T3由电阻RY2与电容CY2的乘积大小决定；在图10的延时检测电路实施例2中，T3由电阻RY3与电容CY3的乘积大小决定。图13中，边沿检测信号Y31中的2个正脉冲分别与信号YP1中因Y11上升沿产生的负脉冲和信号YP2中因Y11下降沿产生的负脉冲对应。设在图13A相触发选通控制值中的Y11发生上升沿改变时，A相触发选通控制值中的Y12发生下降沿改变，此时其对应的边沿检测信号Y32相应产生一个正脉冲；设当Y11发生下降沿改变时，A相触发选通控制值中的Y12同时发生一次上升沿改变，此时其对应的边沿检测信号Y32中相应产生一个正脉冲；在此期间，Y11、Y12之外的其他触发选通控制值信号没有发生变化，与Y11、Y12之外其他触发选通控制值信号相应的边沿检测信号均为低电平，图13中未画出。依据前述的不触发区控制信号产生模块的或逻辑功能，不触发区控制信号产生模块输出的单脉冲宽度与输入的边沿检测信号中共同产生该单脉冲的输入脉冲中最宽的脉冲宽度相同，这种宽度差异是因不同延时检测电路中决定T2、T3的电阻、电容值的差异所造成。图13中，Y31中的第1个正脉冲比Y32中的第1个正脉冲宽，Y31中的第2个正脉冲比Y32中的第2个正脉冲窄，不触发区控制信号P4A中的第1个负脉冲宽度与边沿检测信号Y31中的第1个正脉冲宽度一致，不触发区控制信号P4A中的第2个负脉冲宽度与边沿检测信号Y32中的第2个正脉冲宽度一致。

在图9的延时保护电路中延时检测电路实施例1中，A相触发选通控制值发生改变至对应的不触发区控制信号单脉冲前沿的延迟时间为门电路FY1、FY4以及图12中FY10的延迟时间之和，或者是门电路FY3、FY4以及图12中FY10的延迟时间之和；由电阻RY0与电容CY0的乘积大小决定的A相触发选通控制值的信号延迟时间T1的选择范围是ms数量级，显然，大于A相触发选通控制值发生改变至对应的不触发区控制信号单脉冲前沿的延迟时间，即等级编码值信号延迟改变的时刻晚于A相触发选通控制值发生改变后输出的单脉冲的前沿时刻。严格来说，T1实际上包括电阻RY0与电容CY0所造成的滞后时间，以及门电路FY0的延迟时间之和。图9实施例1中，在选择参数时，要使T2的值和T3的值均大于T1的值，使等级编码值信号延迟改变的时刻满足需早于A相触发选通控制值发生改变后输出的单脉冲的后沿时刻的要求。

在图10延时保护电路中的延时检测电路实施例2中，A相触发选通控制值发生改变至对应的不触发区控制信号单脉冲前沿的延迟时间为门电路FY7、FY9以及图12中FY10的延迟时间之和，或者是门电路FY8、FY9以及图12中FY10的延迟时间之和；T1为ms数量级的数值，显然，此时由电阻RY3与电容CY3的乘积大小决定的A相触发选通控制值的信号延迟时间T1大于A相触发选通控制值发生改变至对应的不触发区控制信号单脉冲前沿的延迟时间，即A相触发选通控制值信号延迟改变的时刻晚于A相触发选通控制值发生改变后输出的单脉冲的前沿时刻。图10的延时检测电路实施例2中，A相触发选通控制值信号延迟改变的时刻与A相触发选通控制值发生改变后输出的单脉冲的后沿时刻均受信号YP0改变的影响；A相触发选通控制值信号延迟改变的时刻为信号YP0改变后再经门电路FY6的延迟；A相触发选通控制值发生改变后输出的单脉冲的后沿时刻为信号YP0改变后再经门电路FY7、FY9和图12中FY10的延迟时间之和，或者是信号YP0改变后再经门电路FY8、FY9和图12中FY10的延迟时间之和；显然，此时A相触发选通控制值信号延迟改变的时刻比A相触发选通控制值发生改变后输出的单脉冲的后沿时刻少经过2个门电路的延迟时间，满足A相触发选通控制值信号延迟改变的时刻需早于A相触发选通控制值发生改变后输出的单脉冲的后沿时刻的要求。

图14为触发单元中触发图3自耦补偿式三相主电路单元实施例1，或者是触发图4中自耦补偿式三相主电路单元的A相主电路中双向晶闸管SR1的触发电路实施例，由交流触发光耦UG1、电阻RG1、电阻RG2组成，触发控制信号P51低电平有效。交流触发光耦UG1可以选择MOC3022、MOC3023、MOC3052、MOC3053等移相型双向晶闸管输出光电耦合器。电源+VCCA为受保护驱动单元控制的A相触发电路受控电源。触发图3自耦补偿式三相主电路单元实施例1的A相主电路中双向晶闸管SR2-SR6，或者是触发图4自耦补偿式三相主电路单元实施例2的A相主电路中双向晶闸管SR2-SR8的触发电路，与触发A相主电路中双向晶闸管SR1的电路结构一样，受A相触发控制信号P5A控制。触发B相主电路中所有双向晶闸管的触发电路结构与触发A相主电路中双向晶闸管SR1的电路结构一样，受B相触发控制信号P5B控制，电源均为+VCCB，为受保护驱动单元控制的B相触发电路受控电源。触发C相主电路中所有双向晶闸管的触发电路结构与触发A相主电路中双向晶闸管SR1的电路结构一样，受C相触发控制信号P5C控制，电源均为+VCCC，为受保护驱动单元控制的C相触发电路受控电源。图15的交流触发光耦UG1从G11、G12输出的触发脉冲，和触发单元中其他交流触发光耦输出的触发脉冲共同组成触发信号P6。

图15为A相触发选通控制电路的实施例1，针对图3自耦补偿式三相主电路单元实施例1中的A相主电路进行补偿控制，A相交流电源相电压波动范围为220V±10％，要求将其稳定在220V±2％的范围内输出。图15中，A相触发选通控制电路输入的A相触发选通控制值Y21-Y27高电平有效，14个二极管D11-D72、触发选通控制列线Y21-Y27、触发驱动行线VK1-VK6组成二极管触发选通矩阵，电阻RS1-RS6、三极管VS1-VS6组成A相触发控制信号P51-P56的驱动电路，此时由P51-P56组成A相触发控制信号P5A。

表3为A相触发选通控制电路实施例1的触发选通控制功能表，列出了7位的A相触发选通控制值中的7个有效位，即7个有效的A相触发选通控制值所对应的A相晶闸管开关组中双向晶闸管的通断组合状态。7个有效的A相触发选通控制值与电压等级区间1-7对应，A相触发选通控制电路依据A相触发选通控制值控制A相主电路实施例1中双向晶闸管的通断状态进行相应的电压补偿；表3中，1代表相应的双向晶闸管需处于导通状态，0代表相应的双向晶闸管处于关断状态。

表3

图15中的二极管触发选通矩阵按照表3要求的功能连接，受A相触发选通控制值Y21-Y27的控制；即在每根触发选通控制列线与其有效时对应通断组合状态需要导通双向晶闸管的触发驱动行线之间均设置二极管进行连接，当某根触发选通控制列线有效时，由二极管使需要导通双向晶闸管的触发驱动行线信号有效。例如，输入电压为最低的电压等级1、即Y21有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D11、D12导通，触发驱动行线VK1、VK6为高电平分别控制三极管VS1、VS6导通使P51、P56有效去开通双向晶闸管SR1、SR6，触发选通矩阵中的其他二极管截止，控制关断其他双向晶闸管，采用输出电压U12+U23做TB1的励磁线圈电压进行正向补偿；输入电压为电压等级2、即Y22有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D21、D22导通，触发驱动行线VK3、VK6为高电平分别控制三极管VS3、VS6导通使P53、P56有效去开通双向晶闸管SR3、SR6，触发选通矩阵中的其他二极管截止，控制关断其他双向晶闸管，仅采用输出电压U23做TB1的励磁线圈电压进行正向补偿；输入电压为电压等级4、即Y24有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D41、D42导通，触发驱动行线VK5、VK6为高电平分别控制三极管VS5、VS6导通使P55、P56有效去开通双向晶闸管SR5、SR6，触发选通矩阵中的其他二极管截止，控制关断其他双向晶闸管，实现0电压补偿，即TB1的励磁线圈电压为0；输入电压为电压等级5、即Y25有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D51、D52导通，触发驱动行线VK2、VK3为高电平分别控制三极管VS2、VS3导通使P52、P53有效去开通双向晶闸管SR2、SR3，触发选通矩阵中的其他二极管截止，控制关断其他双向晶闸管，仅采用反向输出电压U12做TB1的励磁线圈电压进行反向补偿；等等。

图16为A相触发选通控制电路的实施例2，同样针对图3自耦补偿式三相主电路单元实施例1中的A相主电路进行补偿控制，交流电源相电压波动范围为220V±10％，要求将其稳定在220V±2％的范围内输出。图16中，A相触发选通控制电路输入的A相触发选通控制值Y21-Y27低电平有效，14个二极管D11-D72、触发选通控制列线Y21-Y27、触发驱动行线P51-P56组成二极管触发选通矩阵，由触发选通矩阵直接输出低电平有效的A相触发控制信号P51-P56。本实施例2中没有触发控制信号驱动电路。

图16中的二极管触发选通矩阵按照表3要求的功能连接，受A相触发选通控制值Y21-Y27的控制；例如，输入电压为最低的电压等级1、即Y21有效为低电平时，触发选通矩阵中的二极管D11、D12导通，分别使P51、P56变成有效的低电平去开通双向晶闸管SR1、SR6，触发选通矩阵中的其他二极管截止，控制关断其他双向晶闸管，采用输出电压U12+U23做TB1的励磁线圈电压进行正向补偿；输入电压为电压等级2、即Y22有效为低电平时，触发选通矩阵中的二极管D21、D22导通，分别使P53、P56变成有效的低电平去开通双向晶闸管SR3、SR6，触发选通矩阵中的其他二极管截止，控制关断其他双向晶闸管，仅采用输出电压U23做TB1的励磁线圈电压进行正向补偿；输入电压为电压等级4、即Y24有效为低电平时，触发选通矩阵中的二极管D41、D42导通，分别使P55、P56变成有效的低电平去开通双向晶闸管SR5、SR6，触发选通矩阵中的其他二极管截止，控制关断其他双向晶闸管，实现0电压补偿；输入电压为电压等级7、即Y27有效为低电平时，触发选通矩阵中的二极管D71、D72导通，分别使P52、P55变成有效的低电平去开通双向晶闸管SR2、SR5，触发选通矩阵中的其他二极管截止，控制关断其他双向晶闸管，采用反向输出电压U12+U23做TB1的励磁线圈电压进行反向补偿；等等。

图16中，A相触发选通控制值Y21-Y27中的低电平需要直接驱动2个交流触发光耦的输入端发光二极管发光；交流触发光耦选择MOC3022、MOC3052等时，需要20mA的驱动电流；交流触发光耦选择MOC3023、MOC3053等时，需要10mA的驱动电流。

图17为A相触发选通控制电路的实施例3，针对图4自耦补偿式三相主电路单元实施例2中的A相主电路进行补偿控制，A相交流电源相电压波动范围为220V+10％至220V-20％，要求将其稳定在220V±2％的范围内输出。图17中，A相触发选通控制电路输入的A相触发选通控制值Y21-Y210高电平有效，20个二极管D01-D92、触发选通控制列线Y21-Y210、触发驱动行线VK1-VK8组成二极管触发选通矩阵，电阻RS1-RS8、三极管VS1-VS8组成A相触发控制信号P51-P58的驱动电路，即此时由P51-P58组成A相触发控制信号P5A。

表4为A相触发选通控制电路实施例3的触发选通控制功能表，列出了10位A相触发选通控制值中的10个有效位，即10个有效的A相触发选通控制值所对应的A相晶闸管开关组中双向晶闸管的通断组合状态。10个有效的A相触发选通控制值与电压等级1-10对应，A相触发选通控制电路依据A相触发选通控制值控制A相主电路实施例2中双向晶闸管的通断状态进行相应的电压补偿；表4中，1代表相应的双向晶闸管需处于导通状态，0代表相应的双向晶闸管需处于关断状态。

表4

图17中的二极管触发选通矩阵按照表4要求的功能连接，受A相触发选通控制值Y21-Y210的控制；例如，输入电压为电压等级7、即Y27有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D71、D72导通，触发驱动行线VK7、VK8为高电平分别控制三极管VS7、VS8导通使P57、P58有效去开通双向晶闸管SR7、SR8，触发选通矩阵中的其他二极管截止，关断其他双向晶闸管，实现0电压补偿，即TB1的励磁线圈电压为0；输入电压为电压等级8、即Y28有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D81、D82通，触发驱动行线VK2、VK3为高电平分别控制三极管VS2、VS3导通使P52、P53有效去开通双向晶闸管SR2、SR3，触发选通矩阵中的其他二极管截止，关断其他双向晶闸管，仅采用反向输出电压U12做TB1的励磁线圈电压进行反向补偿；输入电压为电压等级9、即Y29有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D91、D92导通，触发驱动行线VK6、VK7为高电平分别控制三极管VS6、VS7导通使P56、P57有效去开通双向晶闸管SR6、SR7，触发选通矩阵中的其他二极管截止，关断其他双向晶闸管，仅采用反向输出电压U34做TB1的励磁线圈电压进行反向补偿；输入电压为电压等级10、即Y210有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D01、D02导通，触发驱动行线VK4、VK5为高电平分别控制三极管VS4、VS5导通使P54、P55有效去开通双向晶闸管SR4、SR5，触发选通矩阵中的其他二极管截止，关断其他双向晶闸管，仅采用反向输出电压U23做TB1的励磁线圈电压进行反向补偿；输入电压为电压等级6、即Y26有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D61、D62导通，触发驱动行线VK1、VK4为高电平分别控制三极管VS1、VS4导通使P51、P54有效去开通双向晶闸管SR1、SR4，触发选通矩阵中的其他二极管截止，关断其他双向晶闸管，仅采用输出电压U12做TB1的励磁线圈电压进行正向补偿；输入电压为电压等级4、即Y24有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D41、D42导通，触发驱动行线VK3、VK6为高电平分别控制三极管VS3、VS6导通使P53、P56有效去开通双向晶闸管SR3、SR6，触发选通矩阵中的其他二极管截止，关断其他双向晶闸管，仅采用输出电压U23做TB1的励磁线圈电压进行正向补偿；输入电压为电压等级3、即Y23有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D31、D32导通，触发驱动行线VK1、VK6为高电平分别控制三极管VS1、VS6导通使P51、P56有效去开通双向晶闸管SR1、SR6，触发选通矩阵中的其他二极管截止，关断其他双向晶闸管，采用输出电压U12+U23做TB1的励磁线圈电压进行正向补偿；输入电压为电压等级1、即Y21有效为高电平时，触发选通矩阵中的二极管D11、D12导通，触发驱动行线VK1、VK8为高电平分别控制三极管VS1、VS8导通使P51、P58有效去开通双向晶闸管SR1、R8，触发选通矩阵中的其他二极管截止，关断其他双向晶闸管，采用输出电压U12+U23+U34做TB1的励磁线圈电压进行正向补偿；等等。

当表4中的A相触发选通控制值Y21-Y210低电平有效时，同样可以按照图16中A相触发选通控制电路实施例2的方法，由20个二极管D01-D92、触发选通控制列线Y21-Y210、触发控制行线P51-P58组成触发选通矩阵，由触发选通矩阵直接输出低电平有效的A相触发控制信号P51-P58。此时，A相触发选通控制值Y21-Y210中的低电平需要直接驱动四个交流触发光耦的输入端发光二极管发光；交流触发光耦选择MOC3022、MOC3052等时，需要20mA的驱动电流；交流触发光耦选择MOC3023、MOC3053等时，需要10mA的驱动电流。

图18为A相检错判别电路实施例，针对A相触发选通控制值P3A，即高电平有效的10位Y21-Y210进行判别，输出的A相触发选通控制值判别信号P7A高电平有效，低电平无效；即输出P7A为1，表示A相触发选通控制值P3A有效；输出P7A为0，表示A相触发选通控制值P3A无效。图18中，全加器FJ1-FJ8组成10位A相触发选通控制值Y21-Y210中“1”的个数统计值电路；其中，n2、n1为Y21-Y23中“1”的个数统计值，m2、m1为Y24-Y26中“1”的个数统计值，j3、j2、j1为Y21-Y27中“1”的个数统计值，q4、q3、q2、q1为Y21-Y210中“1”的个数统计值。与门FY20对Y21-Y210中“1”的个数统计值q4、q3、q2、q1进行判别，只有当q4、q3、q2、q1分别为0、0、0、1时，输出的A相触发选通控制值判别信号P7A有效，即P7A为1，表示10位A相触发选通控制值Y21-Y210中只有1个“1”，即只有其中的一位输出为高电平，A相触发选通控制值有效；当输出的A相触发选通控制值判别信号P7A无效，即P7A为0时，则表示10位A相触发选通控制值Y21-Y210中不是有1个“1”，表明A相触发选通控制值无效。如果需要针对低电平有效的10位A相触发选通控制值Y21-Y210进行判别，只需要在输入的10位A相触发选通控制值Y21-Y210后面增加一级反相器，此时输出的q4、q3、q2、q1为10位A相触发选通控制值Y21-Y210中“0”的个数统计值；同样地，只有当q4、q3、q2、q1分别为0、0、0、1时，令A相触发选通控制值判别信号P7A有效，即P7A为1，表示10位A相触发选通控制值Y21-Y210中只有1个“0”，即只有其中的一位输出为低电平，A相触发选通控制值有效；当输出P7A为0无效时，则表示10位A相触发选通控制值Y21-Y210中不是有1个“0”，表明A相触发选通控制值无效。

如果将图18中的与门FY20改成与非门，则A相触发选通控制值判别信号低电平有效，高电平无效；即输出P7A为1，表示A相触发选通控制值P3A无效；输出P7A为0，表示A相触发选通控制值P3A有效。

当A相触发选通控制值P3A为7位，需要针对高电平有效的7位A相触发选通控制值Y21-Y27进行判别时，方法一是将图18中的Y28-Y210全部接0，用上述判断q4、q3、q2、q1是否为0、0、0、1对A相触发选通控制值是否有效进行判别。方法二是去掉图18中全加器FJ5-FJ8，用Y21-Y27中“1”的个数统计值j3、j2、j1是否为0、0、1对A相触发选通控制值是否有效进行判别；只有当j3、j2、j1分别为0、0、1时，表示7位A相触发选通控制值Y21-Y27中只有1个“1”，即只有其中的一位输出为高电平，A相触发选通控制值有效，令输出P7A为1，否则，表示7位A相触发选通控制值Y21-Y27中不是有1个“1”，表明A相触发选通控制值无效，令输出P7A为0。图18中的全加器、与非门等逻辑器件均采用单电源+VCC供电。

A相检错判别电路的功能是当判断出A相触发选通控制值P3A的M位中有且只有一位有效时，令输出的A相触发选通控制值判别信号P7A有效，否则令输出的A相触发选通控制值判别信号P7A无效；即A相触发选通控制值P3A的M位中不只有一位有效时，或者是没有一位有效时，令输出的A相触发选通控制值判别信号P7A无效。该逻辑功能还可以用其他方式来实现，例如，用ROM存储器实现，或者是与、或、非逻辑门来组合实现。

B相、C相检错判别电路采用A相相同的检错判别电路。B相检错判别电路的功能是当判断出B相触发选通控制值P3B的M位中有且只有一位有效时，令输出的B相触发选通控制值判别信号P7B有效，否则令输出的B相触发选通控制值判别信号P7B无效；C相检错判别电路的功能是当判断出C相触发选通控制值P3C的M位中有且只有一位有效时，令输出的C相触发选通控制值判别信号P7C有效，否则令输出的C相触发选通控制值判别信号P7C无效。

图19为保护驱动单元实施例，设输入的A相、B相、B相触发选通控制值判别信号P7A、P7B、P7C均高电平有效，低电平无效；例如，P7A为1表示A相触发选通控制值判别信号有效，P7A为0表示A相触发选通控制值判别信号无效。设输入的A相、B相、B相不触发区控制信号P4A、P4B、P4C均低电平有效，高电平无效；例如，P4A为0时，表明交A相流电

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