电源自适应调整装置的制作方法

本实用新型涉及辅助设备技术领域，特别是涉及一种电源自适应调整装置。

背景技术：

由于世界各个地区(国家)的额定电压均有所差异，例如，欧盟的额定电压为380V～415V(三相电)、220V～240V(单相电)；北美：220V(三相无中线)、208V或230V(单相电)；中国：380V(三相无中线)、220V(单相电)。由于不同地区的额定电压不同，导致对应的辅助电加热等辅助器件的制式不同，电加热器件在三相电或单相电情况下的接线也有所区别，因而导致产品种类繁多且通用性差。

技术实现要素：

鉴于上述电源差异导致的辅助设备通用性差的问题，本实用新型的目的在于提供一种电源自适应调整装置，使与电源连接的辅助设备能够适用于各种类型的电源，提高辅助设备的通用性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种电源自适应调整装置，包括：

电源切换电路；

电源自检电路，用于检测当前接入电源的相间电压和相位角，并根据所述相间电压和所述相位角判断所述当前接入电源的类型；其中，所述当前接入电源的类型包括单相电源和三相电源；

控制电路，所述电源自检电路和所述电源切换电路均连接至所述控制电路，所述控制电路用于控制所述电源切换电路的连接方式切换为与所述当前接入电源的类型对应的预设连接方式，并控制所述电源切换电路连接至所述当前接入电源。

在其中一个实施例中，所述电源切换电路包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一负载R1、第二负载R2以及第三负载R3；

所述第一继电器的线圈、所述第二继电器的线圈、所述第三继电器的线圈以及所述第四继电器的线圈均连接至所述控制电路；所述第一继电器的触点KA1串联所述第一负载R1形成第一支路，所述第二继电器的触点KA2串联所述第二负载R2形成第二支路，所述第三继电器的触点KA3串联所述第三负载R3形成第三支路；所述第四继电器的触点KA4形成第四支路；

所述第一支路的第一端、所述第二支路的第一端、所述第三支路的第一端以及所述第四支路的第一端分别连接至所述当前接入电源；所述第一支路的第二端、所述第二支路的第二端和所述第三支路的第二端连接在一起，形成公共端，所述第四支路的第二端连接至所述公共端。

在其中一个实施例中，当所述当前接入电源的类型为三相三线制电源时，所述控制电路用于控制所述第一支路的第一端、所述第二支路的第一端和所述第三支路的第一端分别连接至所述当前接入电源的第一相、第二相和第三相，并控制所述第一继电器的触点KA1、所述第二继电器的触点KA2和所述第三继电器的触点KA3吸合，所述第四继电器的触点KA4处于断开状态。

在其中一个实施例中，当所述当前接入电源的类型为三相四线制电源时，所述控制电路用于控制所述第一支路的第一端、所述第二支路的第一端和所述第三支路的第一端分别连接至所述当前接入电源的第一相、第二相和第三相；所述第四支路的第一端连接至所述当前接入电源的零线，并控制所述第一继电器的触点KA1、所述第二继电器的触点KA2、所述第三继电器的触点KA3和所述第四继电器的触点KA4均吸合。

在其中一个实施例中，当所述当前接入电源的类型为单相电源时，所述控制电路用于控制所述第一支路的第一端、所述第二支路的第一端和所述第三支路的第一端均连接至所述当前接入电源的火线，所述第四支路的第一端连接至所述当前接入电源的零线，并控制所述第一继电器的触点KA1、所述第二继电器的触点KA2、所述第三继电器的触点KA3和所述第四继电器的触点KA4均吸合。

在其中一个实施例中，所述第一继电器、所述第二继电器和所述第三继电器均为时间继电器；

所述控制电路用于根据预设的随机函数的输出值确定所述第一继电器的延时时间、所述第二继电器的延时时间和所述第三继电器的延时时间，并按时序控制所述第一继电器的触点KA1、所述第二继电器的触点KA2和所述第三继电器的触点KA3依次吸合。

在其中一个实施例中，所述电源切换电路还包括电流检测电路，所述电流检测电路包括与所述控制电路连接的第一电流检测元件FA1、第二电流检测元件FA2和第三电流检测元件FA3；

所述第一电流检测元件FA1串联设置在所述第一支路上，用于检测所述第一支路的工作电流；所述第二电流检测元件FA2串联设置在第二支路上，用于检测所述第二支路的工作电流；所述第三电流检测元件FA3串联设置在第三支路上，用于检测所述第三支路的工作电流。

在其中一个实施例中，当所述当前接入电源的类型为三相电源时，所述控制电路用于控制所述第一支路的第一端、所述第二支路的第一端和所述第三支路的第一端分别连接至所述当前接入电源的第一相、第二相和第三相，所述第四支路的第一端连接至所述当前接入电源的零线；

同时所述控制电路用于控制所述第一继电器的触点KA1、所述第二继电器的触点KA2和所述第三继电器的触点KA3吸合，并当所述电源切换电路的电流偏差率大于或等于预设偏差率，控制所述第四继电器的触点KA4吸合或断开所述电源切换电路与所述当前接入电源的连接。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的电源自适应调整装置，通过电源自检电路检测并判断当前接入电源的类型，控制电路控制所述电源切换电路的连接方式切换为与所述当前接入电源的类型对应的预设连接方式，从而使得电加热器件等辅助设备能够适用于不同的电源，无需进行调整接线或设备选型等工作，提高了辅助设备的通用性，保证辅助设备能够正常工作。并且，当电源出现异常时，能够自动切断设备与接入电源的连接，从而保证了设备的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的电源自适应调整装置一实施例的原理框图；

图2为图1中电源切换电路接入三相电源时电路原理图；

图3为图1中电源切换电路接入单相电源时的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案更加清楚，以下结合附图，对本实用新型的电源自适应调整装置作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型并不用于限定本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，本实用新型提供了一种电源自适应调整装置10，包括电源切换电路300、电源自检电路100以及控制电路200，其中，电源自检电路100和电源切换电路300均连接至控制电路200，控制电路200可以采用单片机、DSP或FPGA等微控制器，当然，控制电路200还可以采用其他具有控制功能的控制电路200。

当电加热器等辅助设备上电后，电源自检电路100用于检测当前接入电源的相间电压和相位角，并根据当前接入电源的相间电压和相位角判断当前接入电源的类型，其中，当前接入电源的类型可以包括单相电源和三相电源，其中，三相电源还可以包括三相三线制电源和三相四线制电源。即根据检测到的当前接入电源的相间电压和相位角能够获得当前接入电源的额定电压，并确定其是哪个地区的电源，并判断当前接入电源的制式，即确定其是单相电源还是三相电源，以保证电加热器等与当前接入电源连接的辅助设备能够正常工作。

例如，若当前接入电源的相间电压和相位角均为0，则说明当前接入电源为单相电源，从而可以确定该当前接入单元的类型。若当前接入电源的相间电压和相位角均不为0时，则说明当前接入电源为三相电源，从而可以确定该当前接入单元的类型。进一步，电源自检电路100还可以通过检测当前接入电源的各个相电压获知该当前接入电源的额定电压，以确定该当前接入电源是哪个地区的电源。

在一个实施例中，该电源自适应调整装置10还包括用于存储当前接入电源的类型信息的存储模块(未示出)，存储模块可以为电源自检电路100的内设寄存器或控制电路200的内设寄存器等，当然，存储模块还可以是连接在电源自检电路100和控制电路200之间的外设寄存器，从而可以避免数据丢失。具体地，电源自检电路100通过存储模块连接至控制电路200。

控制电路200用于控制所述电源切换电路的连接方式切换为与所述当前接入电源的类型对应的预设连接方式并控制电源切换电路300连接至当前接入电源。本实施例中，单片机中存储有电源切换电路300的多种预设连接方式，多种预设连接方式与接入电源的类型一一对应设置，预设连接方式可以包括单相单回路三循环连接方式以及三相Y型连接方式，具体地，三相Y型连接方式还可以是三相三线制连接方式或三相四线制连接方式。具体的，单片机从存储模块中读取当前接入电源的类型，并根据当前接入电源的类型切换电源切换电路300的连接方式，从而使电加热器等辅助设备能够与当前接入电源的制式相匹配，并将电源切换电路300连接至当前接入电源，保证电加热器等辅助设备的正常工作。

在一个实施例中，如图2和图3所示，电源切换电路300包括第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一负载R1、第二负载R2、第三负载R3以及电流检测电路；其中，第一继电器的线圈、第二继电器的线圈、第三继电器的线圈以及第四继电器的线圈均连接至控制电路200；第一继电器的触点KA1串联所述第一负载R1形成第一支路，第二继电器的触点KA2串联第二负载R2形成第二支路，第三继电器的触点KA3串联第三负载R3形成第三支路；第四继电器的触点KA4形成第四支路。

第一支路的第一端、第二支路的第一端、第三支路的第一端以及所述第四支路的第一端分别连接至当前接入电源；具体地，第一支路的第一端、第二支路的第一端、第三支路的第一端连接至当前接入电源的火线，第四支路的第一端连接至当前接入电源的零线。第一支路的第二端、第二支路的第二端和第三支路的第二端连接在一起，形成公共端；第四支路的第二端连接至公共端。其中，第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器分别用于控制相应支路的导通或断开，通过在各个支路上设置继电器，可以分别实现对各个支路的单独控制。

本实施例中，电流检测电路包括串联设置在第一支路上的第一电流检测元件FA1，串联设置在第二支路上的第二电流检测元件FA2，以及串联设置在第三支路上的第三电流检测元件FA3。第一电流检测元件FA1、第二电流检测元件FA2和第三电流检测元件FA3均连接至控制电路200，第一电流检测元件FA1用于实时检测第一支路的工作电流，第二电流检测元件FA2用于实时检测第二支路的工作电流，第三电流检测元件FA3用于实时检测第三支路的工作电流，从而实现各个支路的检测保护，保证当前接入电源工作的可靠性。其中，第一电流检测元件FA1、第二电流检测元件FA2和第三电流检测元件FA3可以为扼流圈、电流互感器或采样电阻等等。

在一个实施例中，单片机中存储的电源切换电路300的预设连接方式包括三相Y型三线制连接方式、三相Y型四线制连接方式以及单相单回路三循环连接方式。从而控制电路200可以根据当前接入电源的类型切换电源切换电路300的连接方式，从而使得电源切换电路300的连接方式与当前接入电源的制式相匹配。

如图2所示，当所述当前接入电源的类型为三相电源且为三相三线制电源时，控制电路200根据三相三线制电源对应的预设连接方式，控制第一支路的第一端、第二支路的第一端和第三支路的第一端分别连接至当前接入电源的第一相L1、第二相L2和第三相L3，第一支路的第二端、第二支路的第二端和第三支路的第二端连接在一起，形成公共端；同时，控制电路200控制第一继电器、第二继电器以及第三继电器上电，使得第一继电器的触点KA1、第二继电器的触点KA2和第三继电器的触点KA3吸合，并控制第四继电器断电，使第四继电器的触点KA4处于断开状态。即第一支路、第二支路和第三支路形成三相Y型三线制连接方式。

在另一个实施例中，当所述当前接入电源的类型为三相电源且为三相四线制电源时，控制电路200根据三相四线制电源的预设连接方式，控制第一支路的第一端、第二支路的第一端和第三支路的第一端分别连接至当前接入电源的第一相L1、第二相L2和第三相L3；第四支路的第一端连接至当前接入电源的零线N；同时控制电路200控制第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器均上电，使得第一继电器的触点KA1、第二继电器的触点KA2、第三继电器的触点KA3和第四继电器的触点KA4均吸合。此时，第一支路、第二支路、第三支路和第四支路均导通，第一支路、第二支路、第三支路和第四支路形成三相Y型四线制连接方式。通过引入中线(即第四支路)，可以使得第一支路、第二支路和第三支路的工作电流平衡，从而进一步保证电加热器等辅助设备的可靠性和安全性。

在一个实施例中，如图3所示，当所述当前接入电源的类型为单相电源时，控制电路200根据单相电源的预设连接方式，控制第一支路的第一端、第二支路的第一端和第三支路的第一端均连接至当前接入电源的火线L，第四支路的第一端连接至当前接入电源的零线N；同时控制电路200控制第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器均上电，从而使得第一继电器的触点KA1、第二继电器的触点KA2、第三继电器的触点KA3和第四继电器的触点KA4均吸合。此时，第一支路、第二支路、第三支路和第四支路形成单相单回路三循环连接方式，以保证三个负载的三相功率对称。

进一步地，第一继电器、第二继电器和第三继电器均为时间继电器；控制电路200用于根据预设的随机函数的输出值确定第一继电器的延时时间、第二继电器的延时时间和第三继电器的延时时间，其中，第一继电器的延时时间、第二继电器的延时时间和第三继电器的延时时间互不相同，例如，第一继电器的延时时间可以为0秒(即第一继电器可以不设置延时时间)，第二继电器的延时时间可以设置为10秒，第三继电器可以设置为20秒。之后，控制电路200根据上述各个继电器的延时时间按照其延时时间的时序控制第一继电器、第二继电器和第三继电器分别上电，实现三个支路的错峰上电，以减小三个支路瞬间启动时，对电网造成的冲击。

在另一个实施例中，单片机中存储的电源切换电路300的预设连接方式仅包括三相Y型连接方式和单相单回路三循环连接方式。在实际应用过程中，控制电路200可以根据第一支路的工作电流、第二支路的工作电流以及第三支路的工作电流自动控制第四支路导通或关闭。

如图2所示，当所述当前接入电源的类型为三相电源时，第一支路的第一端、第二支路的第一端和第三支路的第一端分别连接至当前接入电源的第一相L1、第二相L2和第三相L3，第四支路的第一端连接至当前接入电源的零线N。控制电路200首先控制第一继电器、第二继电器和第三继电器上电，使得第一继电器的触点KA1、第二继电器的触点KA2和第三继电器的触点KA3吸合，从而使第一支路、第二支路和第三支路与当前接入电源连通，此时，第一支路、第二支路和第三支路形成三相Y型三线制连接方式。

其次，第一电流检测元件FA1实时检测第一支路的工作电流，第二电流检测元件FA2实时检测第二支路的工作电流，第三电流检测元件FA3实时检测第三支路的工作电流。控制电路200将第一支路的工作电流、第二支路的工作电流和第三支路的工作电流进行排序获得最大线电流和最小线电流，并计算获得线电流极差和平均线电流。其中，平均线电流可以为三个支路的工作电流的几何平均值或算术平均值，线电流极差＝最大线电流-最小线电流。之后，根据线电流极差和平均线电流计算电源切换电路300的电流偏差率。本实施例中，电源切换电路300的电流偏差率＝(最大线电流-最小线电流)/平均线电流×100％。

再次，控制电路200根据电源切换电路300的电流偏差率与预设偏差率判断三个支路的工作电流是否平衡，当电源切换电路300的电流偏差率大于或等于预设偏差率，说明三个支路之间的工作电流不平衡，此时控制第四继电器上电，使第四继电器的触点KA4吸合，第四支路与当前接入电源的零线N连通，即开启中线，从而使得该电源切换电路300形成三相四线制的连接方式。当电源切换电路300的电流偏差率小于预设偏差率时，说明三个支路之间的工作电流平衡，此时，继续通过电流检测电路检测各个支路的工作电流。本实施例中，预设偏差率可以为10％。

进一步地，当电源切换电路300的电流偏差率大于预设偏差率，且其中一个或两个支路电的工作电流接近为0时，说明该三相电源可能出现缺相的情况，此时控制第一继电器、第二继电器、第三继电器和第四继电器均断电，从而第一继电器的触点KA1、第二继电器的触点KA2、第三继电器的触点KA3以及第四继电器的触点KA4均处于断开状态，从而断开电源切换电路300与当前接入电源的连接，以避免烧毁电加热器等辅助设备，保证辅助设备的可靠性。

本实用新型的电源自适应调整装置，通过电源自检电路检测并判断当前接入电源的类型，控制电路控制所述电源切换电路的连接方式切换为与所述当前接入电源的类型对应的预设连接方式，从而使得电加热器件等辅助设备能够适用于不同的电源，无需进行调整接线或设备选型等工作，提高了辅助设备的通用性，保证辅助设备能够正常工作。并且，当电源出现异常时，能够自动切断设备与接入电源的连接，从而保证了设备的可靠性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。