方案選擇
　　
設計開始，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、實用性。

選用單片機控製方案
　　
選用8031或8051構(gou)成(cheng)的(de)單(dan)片(pian)機(ji)係(xi)統(tong)
，雖(sui)然(ran)實(shi)現(xian)起(qi)來(lai)
，十(shi)分(fen)簡(jian)便(bian)
，但(dan)是(shi)此(ci)係(xi)統(tong)所(suo)需(xu)外(wai)圍(wei)輔(fu)助(zhu)器(qi)件(jian)比(bi)較(jiao)多(duo)，造(zao)成(cheng)成(cheng)本(ben)過(guo)高(gao)。另(ling)外(wai)一(yi)重(zhong)要(yao)原(yuan)因(yin)是(shi)此(ci)種(zhong)方(fang)案(an)對(dui)幹(gan)擾(rao)特(te)別(bie)靈(ling)敏(min)。實(shi)際(ji)運(yun)用(yong)，可(ke)靠(kao)性(xing)較(jiao)差(cha)，基(ji)於(yu)以(yi)上(shang)二(er)種(zhong)原(yuan)因(yin)，此(ci)種(zhong)方(fang)案(an)沒(mei)有(you)采(cai)用(yong)

選用大規模可編程邏輯器件方案
　　
我們選用了可編程邏輯器件GAL20V8B
，進(jin)行(xing)編(bian)程(cheng)實(shi)現(xian)。此(ci)種(zhong)方(fang)案(an)電(dian)路(lu)簡(jian)單(dan)，造(zao)價(jia)不(bu)高(gao)
，但(dan)是(shi)經(jing)實(shi)際(ji)試(shi)驗(yan)後(hou)發(fa)現(xian)，此(ci)種(zhong)方(fang)案(an)的(de)抗(kang)幹(gan)擾(rao)能(neng)力(li)較(jiao)差(cha)。所(suo)以(yi)

，也(ye)不(bu)是(shi)優(you)選(xuan)方(fang)案(an)

，沒(mei)有(you)被(bei)我(wo)們(men)采(cai)用(yong)。

用大規模邏輯電路方案
　　
采用此種方案後，我們發現實現自動調壓功能的電路十分簡單，整個成本明顯降低
，由於采用的邏輯芯片為雙向移位寄存器40194B{74194}，此(ci)種(zhong)芯(xin)片(pian)是(shi)一(yi)種(zhong)成(cheng)熟(shu)的(de)芯(xin)片(pian)，其(qi)工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding)性(xing)十(shi)分(fen)高(gao)，造(zao)價(jia)也(ye)十(shi)分(fen)低(di)。是(shi)目(mu)前(qian)普(pu)遍(bian)采(cai)用(yong)的(de)一(yi)種(zhong)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)。經(jing)實(shi)際(ji)試(shi)驗(yan)，達(da)到(dao)了(le)預(yu)期(qi)的(de)設(she)計(ji)要(yao)求(qiu)。因(yin)此(ci)我(wo)們(men)采(cai)用(yong)了(le)這(zhe)種(zhong)設(she)計(ji)方(fang)案(an)。

移位寄存器40194B的描述

工作真值表見表1

，管腳排列見圖1,HEF40194B是具有兩種控製輸入（S0—S1）的雙向移位寄存器，具有一個時鍾輸入腳（CP），一個左移串口數據的控製輸入腳（DSL），右移串口數據的控製輸入腳（DSR），四位並行數據的輸入腳（P0—P3）。一個同步複位輸入腳（/MR），四個並行輸出腳（O0—O3）。當/MR為低電平時
，對芯片進行複位，迫使O0—O3輸出低電平。當MR為高電平時，工作模式由S0和S1按表1組合方式工作，串口和並口工作方式是由CP脈衝邊沿觸發。

表1：工作真值表

 

圖1：管腳排列

自動調壓裝置的工作框圖如圖2所示。

圖2：自動調壓裝置的工作框圖

元器件選擇
　　
從圖2可看出，所設計的自動調壓裝置在直流電源係統中是一個獨立執行部分，其自動控製電路部分所需的+12V工作電源。是利用電阻從+KM上降壓之後。通過7812穩(wen)壓(ya)塊(kuai)直(zhi)接(jie)穩(wen)壓(ya)後(hou)而(er)獲(huo)得(de)

，采(cai)樣(yang)回(hui)路(lu)。利(li)用(yong)精(jing)密(mi)電(dian)阻(zu)直(zhi)接(jie)降(jiang)壓(ya)采(cai)樣(yang)，這(zhe)樣(yang)足(zu)可(ke)以(yi)保(bao)證(zheng)采(cai)樣(yang)的(de)精(jing)度(du)要(yao)求(qiu)
，從(cong)而(er)不(bu)用(yong)采(cai)用(yong)價(jia)格(ge)高(gao)的(de)霍(huo)耳(er)元(yuan)件(jian)，成(cheng)本(ben)大(da)大(da)降(jiang)低(di)，另(ling)外(wai)
，工(gong)作(zuo)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)與(yu)穩(wen)定(ding)性(xing)都(dou)比(bi)霍(huo)耳(er)元(yuan)件(jian)高(gao)。比(bi)較(jiao)判(pan)斷(duan)回(hui)路(lu)，是(shi)LM224工業常采用的芯片，其價格低
，性能可靠，觸發電路采用的是NE555集成電路，移位執行電路采用的是40194B（74194）雙向移位寄存器。其工作過程參見表1 驅動電路采用的是BU406（BUX85）高壓三極管，此種器件的造價十分低，同時它也是成熟的器件被廣泛應用於工業。繼電器采用的是JQX58F。這種繼電器節點容量大，而且價格低，降壓回路采用的是矽二極管組。

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工作過程

如圖2圖3示 ，合閘母線（+HM）經過矽降壓回路降壓後，形成正控製母線（+KM），+KM經自動調壓回路采樣後，采樣值送到比較判斷回路，在此處進行比較。如果+KM沒有高於預先設好的範圍

，則觸發電路不動作。移位執行電路也不動作，相應的繼電器也不動
，電路保持原狀態，+KM值保持不變，如果+KMchaochuleyuxianshehaodefanwei
，zebijiaopanduanhuilufachuxinhao，gaozhichufadianlu
，chufadianlulijifachumaichong
，chufayiweijicunqi，yiweijicunqikaishixiangzuohuoxiangyouzhixingyiwei
，congershidianluqudongjidianqidongzuo。jidianqixiangyingdejiediandakaihuobihe
，laishixianguierjiguanshichuanruhaishituoli+KM回路，於是實現+KM按電力標準規定的範圍內變化，從而實現了自動調節+KM電壓。

圖3：工作過程

自動控製電路原理和工作過程
　
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（控製母線）經III-1引入，通過圖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腳進行比較。在圖4a中RP1是調母線欠壓值的設定電位器，RP2是調母線過壓值的設定電位器， +KM（控製母線）采樣後經LM224比較後，從1腳與7腳輸出，7腳與1腳的組合狀態隻有三種可能：01、11、00。8腳與14腳的輸出相應有10，00
，01三種狀態。8腳與14腳的相應三種狀態既為圖4b中N1與N2的S0與S1組合狀態。當7腳與1腳輸出為01時，表明此時控製母線欠壓
，則LED1亮
，LED2滅，LM224的8腳為高電平，14腳為低電平
，S0、S1為10組合狀態送到圖4b中的N1與N2，同時圖4a N2（NE555）的四腳為高電平，3腳立刻產生觸發脈衝
，通過I-4送到圖4b HEE4019B的11腳
，使HEE4019B獲得觸發脈衝
，於是開始右移輸出工作。這時圖4b N1的15腳輸出高電平
，從而驅動圖4b的Q2導通，相對應的繼電器動作
，把降壓二極管脫離+KM回路。如果此時仍處於欠壓狀態，則圖4b的15腳輸出保持不變
，14腳馬上輸出高電平，驅動Q3導通
，於是Q3連接的繼電器動作


，把相應的降壓二極管脫離+KM回路-----，如果仍處於欠壓狀態
，則直至圖4b N2的13腳輸出高電平，Q8導通
，相應的繼電器動作，把相應的二極管脫離+KM回路
，如果調至某一處，如Q4導通後
，母線電壓進入正常狀態，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，那麼電路進入保持原狀態工作方式。假設圖4b所有的三極管Q2—Q8全部導通，此時出現母線過壓信號，那麼圖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開始左移輸出工作，圖4 a中N2的4腳輸入為高，3腳輸出脈衝


，通過I-4、II-4送到圖4b中的N1—11腳與與N2—11腳，N1與N2開始左移工作。圖4b中，N2-13腳變為低電平，Q8斷開，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
，實現降壓。如果+KM還過壓，那麼相應的Q8、Q7----依次斷開
，直到調到+KM進入正常電壓範圍。圖中III單元的4至10是繼電器線圈連接點，III—2是+KM經電阻降壓後，給7812集成塊供電的接入點。

存在的問題及解決辦法

在進行帶電運行試驗階段，發現有時會有某一個高壓三積管（Q2---Q8）被擊穿的現象。經反複分析和試驗，確定是高壓三積管驅動的繼電器線圈在係統斷電時產生瞬間反向電動勢（此時電池組沒有接入充電），擊穿了三積管
，因為繼電器是接在+KM上，繼電線圈瞬時產生了十分高的反向電動勢。解決的辦法是在每個繼電器線圈上加一個泄放二積管，這個問題就解決了。

主要技術參數

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

圖4：原理圖

該(gai)自(zi)動(dong)調(tiao)壓(ya)裝(zhuang)置(zhi)現(xian)已(yi)大(da)批(pi)量(liang)投(tou)入(ru)電(dian)力(li)係(xi)統(tong)運(yun)行(xing)，用(yong)戶(hu)對(dui)該(gai)裝(zhuang)置(zhi)運(yun)行(xing)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)與(yu)穩(wen)定(ding)性(xing)給(gei)予(yu)了(le)高(gao)度(du)評(ping)價(jia)。與(yu)此(ci)同(tong)時(shi)
，該(gai)裝(zhuang)置(zhi)的(de)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)卻(que)大(da)大(da)降(jiang)低(di)，達(da)到(dao)了(le)設(she)計(ji)之(zhi)初(chu)的(de)要(yao)求(qiu)
，使(shi)我(wo)企(qi)業(ye)的(de)產(chan)品(pin)在(zai)市(shi)場(chang)競(jing)爭(zheng)中(zhong)更(geng)具(ju)優(you)勢(shi)。