方案選擇
　　
設計開(kāi)始，我們選擇方案所遵守的原則為：成本低、性能高、具有高可靠性與穩定性、實(shí)用性。

選用單片機控制方案
　　
選用8031或8051構成的單片機系統，雖然實(shí)現起來(lái)，十分簡(jiǎn)便，但是此系統所需外圍輔助器件比較多，造成成本過(guò)高。另外一重要原因是此種方案對干擾特別靈敏。實(shí)際運用，可靠性較差，基于以上二種原因，此種方案沒(méi)有采用

選用大規?？删幊踢壿嬈骷桨?
　　
我們選用了可編程邏輯器件GAL20V8B，進(jìn)行編程實(shí)現。此種方案電路簡(jiǎn)單，造價(jià)不高，但是經(jīng)實(shí)際試驗后發(fā)現，此種方案的抗干擾能力較差。所以，也不是優(yōu)選方案，沒(méi)有被我們采用。

用大規模邏輯電路方案
　　
采用此種方案后，我們發(fā)現實(shí)現自動(dòng)調壓功能的電路十分簡(jiǎn)單，整個(gè)成本明顯降低，由于采用的邏輯芯片為雙向移位寄存器40194B{74194}，此種芯片是一種成熟的芯片，其工作穩定性十分高，造價(jià)也十分低。是目前普遍采用的一種集成電路。經(jīng)實(shí)際試驗，達到了預期的設計要求。因此我們采用了這種設計方案。

移位寄存器40194B的描述

工作真值表見(jiàn)表1，管腳排列見(jiàn)圖1,HEF40194B是具有兩種控制輸入（S0—S1）的雙向移位寄存器，具有一個(gè)時(shí)鐘輸入腳（CP），一個(gè)左移串口數據的控制輸入腳（DSL），右移串口數據的控制輸入腳（DSR），四位并行數據的輸入腳（P0—P3）。一個(gè)同步復位輸入腳（/MR），四個(gè)并行輸出腳（O0—O3）。當/MR為低電平時(shí)，對芯片進(jìn)行復位，迫使O0—O3輸出低電平。當MR為高電平時(shí)，工作模式由S0和S1按表1組合方式工作，串口和并口工作方式是由CP脈沖邊沿觸發(fā)。

表1：工作真值表

 

圖1：管腳排列

自動(dòng)調壓裝置的工作框圖如圖2所示。

圖2：自動(dòng)調壓裝置的工作框圖

元器件選擇
　　
從圖2可看出，所設計的自動(dòng)調壓裝置在直流電源系統中是一個(gè)獨立執行部分，其自動(dòng)控制電路部分所需的+12V工作電源。是利用電阻從+KM上降壓之后。通過(guò)7812穩壓塊直接穩壓后而獲得，采樣回路。利用精密電阻直接降壓采樣，這樣足可以保證采樣的精度要求，從而不用采用價(jià)格高的霍耳元件，成本大大降低，另外，工作的可靠性與穩定性都比霍耳元件高。比較判斷回路，是LM224工業(yè)常采用的芯片，其價(jià)格低，性能可靠，觸發(fā)電路采用的是NE555集成電路，移位執行電路采用的是40194B（74194）雙向移位寄存器。其工作過(guò)程參見(jiàn)表1 驅動(dòng)電路采用的是BU406（BUX85）高壓三極管，此種器件的造價(jià)十分低，同時(shí)它也是成熟的器件被廣泛應用于工業(yè)。繼電器采用的是JQX58F。這種繼電器節點(diǎn)容量大，而且價(jià)格低，降壓回路采用的是硅二極管組。

[member]
[page]
工作過(guò)程

如圖2圖3示 ，合閘母線(xiàn)（+HM）經(jīng)過(guò)硅降壓回路降壓后，形成正控制母線(xiàn)（+KM），+KM經(jīng)自動(dòng)調壓回路采樣后，采樣值送到比較判斷回路，在此處進(jìn)行比較。如果+KM沒(méi)有高于預先設好的范圍，則觸發(fā)電路不動(dòng)作。移位執行電路也不動(dòng)作，相應的繼電器也不動(dòng)，電路保持原狀態(tài)，+KM值保持不變，如果+KM超出了預先設好的范圍，則比較判斷回路發(fā)出信號，告之觸發(fā)電路，觸發(fā)電路立即發(fā)出脈沖，觸發(fā)移位寄存器，移位寄存器開(kāi)始向左或向右執行移位，從而使電路驅動(dòng)繼電器動(dòng)作。繼電器相應的節點(diǎn)打開(kāi)或閉和，來(lái)實(shí)現硅二極管是串入還是脫離+KM回路，于是實(shí)現+KM按電力標準規定的范圍內變化，從而實(shí)現了自動(dòng)調節+KM電壓。

圖3：工作過(guò)程

自動(dòng)控制電路原理和工作過(guò)程
　
其原理圖如圖4a 4b所示，圖中II單位與I單位是按相應的序號對應連接在一起的，+KM（控制母線(xiàn)）經(jīng)III-1引入，通過(guò)圖4b的采樣電阻R1和R2，到達I-10，送入圖4a中N1（LM224）的2腳與5腳進(jìn)行比較。在圖4a中RP1是調母線(xiàn)欠壓值的設定電位器，RP2是調母線(xiàn)過(guò)壓值的設定電位器， +KM（控制母線(xiàn)）采樣后經(jīng)LM224比較后，從1腳與7腳輸出，7腳與1腳的組合狀態(tài)只有三種可能：01、11、00。8腳與14腳的輸出相應有10，00，01三種狀態(tài)。8腳與14腳的相應三種狀態(tài)既為圖4b中N1與N2的S0與S1組合狀態(tài)。當7腳與1腳輸出為01時(shí)，表明此時(shí)控制母線(xiàn)欠壓，則LED1亮，LED2滅，LM224的8腳為高電平，14腳為低電平，S0、S1為10組合狀態(tài)送到圖4b中的N1與N2，同時(shí)圖4a N2（NE555）的四腳為高電平，3腳立刻產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，通過(guò)I-4送到圖4b HEE4019B的11腳，使HEE4019B獲得觸發(fā)脈沖，于是開(kāi)始右移輸出工作。這時(shí)圖4b N1的15腳輸出高電平，從而驅動(dòng)圖4b的Q2導通，相對應的繼電器動(dòng)作，把降壓二極管脫離+KM回路。如果此時(shí)仍處于欠壓狀態(tài)，則圖4b的15腳輸出保持不變，14腳馬上輸出高電平，驅動(dòng)Q3導通，于是Q3連接的繼電器動(dòng)作，把相應的降壓二極管脫離+KM回路-----，如果仍處于欠壓狀態(tài)，則直至圖4b N2的13腳輸出高電平，Q8導通，相應的繼電器動(dòng)作，把相應的二極管脫離+KM回路，如果調至某一處，如Q4導通后，母線(xiàn)電壓進(jìn)入正常狀態(tài)，則圖4a N1的7腳與1腳輸出高電平，8腳與14腳輸出為00電平，那么電路進(jìn)入保持原狀態(tài)工作方式。假設圖4b所有的三極管Q2—Q8全部導通，此時(shí)出現母線(xiàn)過(guò)壓信號，那么圖4 a中N1的1腳輸出為低電平，LED2亮，N1的7腳為高電平，14腳為高電平，8腳為低電平，圖4b中N1與N2開(kāi)始左移輸出工作，圖4 a中N2的4腳輸入為高，3腳輸出脈沖，通過(guò)I-4、II-4送到圖4b中的N1—11腳與與N2—11腳，N1與N2開(kāi)始左移工作。圖4b中，N2-13腳變?yōu)榈碗娖?，Q8斷開(kāi)，相應的繼電器停止工作。與其對應的降壓二極管串入+KM回路，實(shí)現降壓。如果+KM還過(guò)壓，那么相應的Q8、Q7----依次斷開(kāi)，直到調到+KM進(jìn)入正常電壓范圍。圖中III單元的4至10是繼電器線(xiàn)圈連接點(diǎn)，III—2是+KM經(jīng)電阻降壓后，給7812集成塊供電的接入點(diǎn)。

存在的問(wèn)題及解決辦法

在進(jìn)行帶電運行試驗階段，發(fā)現有時(shí)會(huì )有某一個(gè)高壓三積管（Q2---Q8）被擊穿的現象。經(jīng)反復分析和試驗，確定是高壓三積管驅動(dòng)的繼電器線(xiàn)圈在系統斷電時(shí)產(chǎn)生瞬間反向電動(dòng)勢（此時(shí)電池組沒(méi)有接入充電），擊穿了三積管，因為繼電器是接在+KM上，繼電線(xiàn)圈瞬時(shí)產(chǎn)生了十分高的反向電動(dòng)勢。解決的辦法是在每個(gè)繼電器線(xiàn)圈上加一個(gè)泄放二積管，這個(gè)問(wèn)題就解決了。

主要技術(shù)參數

降壓范圍：　0 ～ 45V
額定電流：　20～ 100A
穩壓精度：　≤2%

圖4：原理圖

該自動(dòng)調壓裝置現已大批量投入電力系統運行，用戶(hù)對該裝置運行的可靠性與穩定性給予了高度評價(jià)。與此同時(shí)，該裝置的生產(chǎn)成本卻大大降低，達到了設計之初的要求，使我企業(yè)的產(chǎn)品在市場(chǎng)競爭中更具優(yōu)勢。