串联谐振电能倍增装置制造方法及图纸

串联谐振电路连接电压固定的交流电源时，谐振电流由零逐渐升高，暂态过程前期在高频率，高Q值，时间短暂的情况下，或电感或电容上的能量会大于同期电源能耗，使能量转化大于1，从而实现电能倍增，且不违反能量守恒。

【技术实现步骤摘要】
串联谐振电能倍增装置所属
本专利技术涉及一种可使能量转换大于1的装置，并且不违反能量守恒。
技术介绍
目前各种谐振电路均是在稳态下工作，不会有电能倍增。另外当电源电压为隋时间逐渐升高的函数u(t)而非固定电压u时，是得不到按本专利技术所要求规律递增的电流，并且其暂态过程中电流，电压波形变形严重，所以也不会有电能倍增。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种可使能量转换大于1的电能倍增装置，且不违反能量守恒。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：由电感L，电容C组成串联谐振电路连接电压固定交流电源，电源频率固定且较高，感抗ωL，容抗1/ωC，电路电阻R，品质因数Q均为固定，并使ωL＝1/ωC，Q为较高值。接通电源后，暂态过程产生谐振，电流按本专利技术要求的规律逐渐升高。在此暂态过程中，电源有功能耗与电阻能耗相等；电感，电容各自充放电相等，暂态过程能量守恒。以电感为例(电容同理)，电路谐振时，因Q值较高，电感在任一1/4波段充电的能量远大于同一1/4波段的电源能耗。所以将谐振时间适当设定在暂态过程前期某一时刻，因前期电流较小，电源能耗也较小，在高Q值，高频率，谐振时间短暂的情况下，就会出现该时刻之前的电源总能耗小于该时刻电感上的能量，这样就产生了电能倍增，且不违反能量守恒。本专利技术的有益效果是：因能量转化大于1，可解决电池自充电及其它节能问题，节能环保。附图说明下面结合附图和以下实施例对本专利技术进一步说明。图1是只有一个充放电路的串联谐振电能倍增装置示意图。图2是电感和电容分别经整流电路对负荷放电的示意图。图3是有3个充放电路的串联谐振电能倍增装置示意图。图4是串联谐振电能倍增装置电池自充电示意图。在图1、图2、图3、图4中：交流电源(1)，充放电路(200)，(300)，(400)，开关(201)，(301)，(401)，二极管(202)，(302)，(402)，双刀开关(203)，(303)，(403)，负荷(5)，逆变器(6)，电池(7)，整流电路(8)，(9)。具体实施方式下面结合图1详细说明：图1中电源(1)经充放电路(200)与负荷(5)连接，(200)里由LC组成的串联谐振电路，经开关(201)连接电源(1)，或电感或电容经双刀开关(203)，二极管(202)连接负荷(5)，图1所示为电感连接。交流电源(1)为电压U固定的正弦波：u＝Usinωt，接入电路时的初相角为零，电源频率在数百Hz以上，Q值在50以上。该电路微分方程：LC·d2uc/dt2+RC·duc/dt+uc＝Usinωt因Q值较高，同时ωL＝1/ωC，R/2L＝ω/2Q，所以特征根：S1，2＝-a±(a2-1/LC)1/2＝-a±iω，其中a＝R/2L。特解为：-QUcosωt。通解uc＝(k1sinωt+k2cosωt)e-at-QUcosωt。由初始条件：t＝0时，i＝0，uc＝0，uL＝0。暂态过程中电容电压uC，电流i，电感电压uL，分别为：uc＝-QU[(1-e-at)cosωt-(e-at/2Q)·sinωt].i＝C·duc/dt＝(U/R)·[1-e-at-(e-at/4Q2)]·sinωt.uL＝L·di/dt＝QU{[1-e-at-(e-at/4Q2)]cosωt+[(e-at/2Q)+(e-at/8Q3)]sinωt}谐振电流是按规律逐渐升高，电感充电性能优于电容。如果电源频率，电路Q值，谐振时间三者取值适当，就会产生电能倍增。以电感为例，设f＝6000Hz，Q＝200，a＝R/2L＝ω/2Q＝94，谐振时间：0→3π/2，因Q值较高，e-at/4Q2，e-at/8Q3可略去，此时电源能耗W1＝∫u·i·dt＝U2/R∫sinωt·(1-e-at)sinωt·dt＝(U2/R)1604/4ω2，积分区间为：0→3π/2(0→0.000125秒)。同时π→3π/2期间1/4波段上电感上能量W2＝∫uL·i·dt＝QU2/R∫[(1-e-at)cosωt+(e-at/2Q)sinωt]·(1-e-at)sinωt·dt＝(U2/R)3156/4ω2，积分区间π→3π/2(0.0000833秒→0.000125秒)，这样W2//W1＝3156/1604＝1.9，在能量守恒情况下，电能倍增了1.9倍。同样情况下，将谐振时间延长为0→5π/2，此时W2//W1＝1.1。继续延长谐振时间为0→7π/2，倍率W2//W＝0.7，表明已没有了电能倍增。以上结果表明，本专利技术仅工作于暂态过程前期，每次谐振时间最长不超过电源(1)频率的十几个半波所用时间。图1中开关(201)闭合，(203)断开，LC电路谐振，经过设定谐振时间，(201)断开，(203)闭合，电感L上倍增的电能向负荷(5)放电，负荷(5)便得到倍增电能，如此周而复始，负荷(5)就不断得到电能。图1所示谐振结束时，能量全部集中在电感，而电容上能量为零，所以只需电感向负荷放电。如果初相角为±π/2，重新计算uC，i，uL，结果表明电容充电性能优于电感。在参数不变的情况下，谐振结束时，能量全部集中在电容，只需电容向负荷放电即可，倍增效果与电感相同。一般情况下，谐振结束时，电感，电容上均有能量，那么电感L，电容C可分别经整流电路(8)，(9)向负荷(5)放电，如图2所示。为提高串联谐振电能倍增的效率和输出功率，交流电源(1)根据需要可并联多个所需数量的充放电路。为方便说明问题，图3为并联3个充放电路的示意图。当充放电路(200)的(201)闭合，(203)断开，(200)的LC电路谐振，同时充放电路(300)，(400)里的(301)，(401)断开，(303)，(403)闭合，(300)，(400)里的电感向负荷(5)放电；当达到设定谐振时间，(201)断开，(203)闭合，(200)的电感向负荷(5)放电，同时(301)闭合，(303)断开，(300)的LC电路开始谐振，(400)里的电感继续放电。以此类推，3个充放电路依次循环充放电，可提高本装置的效率和功率。双刀开关和二极管保证各充放电路彼此独立工作互不影响。响。图4为电池自充电示意图，因本专利技术能量转化大于1，当交流电源(1)为逆变器(6)，负荷为逆变器的电池(7)时，就可实现电池自充电。以上所述仅为本专利技术优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，对于本领域技术人员，本专利技术实施例可以有各种更改和变化。凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改，等同替换，改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种串联谐振电能倍增装置，交流电源(1)经充放电路(200)与负荷(5)连接，充放电路(200)里由L，C组成的串联谐振电路经开关(201)连接电源(1)，或电感或电容经双刀开关(203)，二极管(202)与负荷(5)连接，其特征是：交流电源(1)为电压U固定的正弦波，谐振时电流按规律逐渐升高，本专利技术仅工作于暂态过程前期，每次谐振时间最长不超过电源(1)频率的十几个半波所用时间，交流电源(1)频率在数百Hz以上，电路Q值在50以上。

【技术特征摘要】
1.一种串联谐振电能倍增装置，交流电源(1)经充放电路(200)与负荷(5)连接，充放电路(200)里由L，C组成的串联谐振电路经开关(201)连接电源(1)，或电感或电容经双刀开关(203)，二极管(202)与负荷(5)连接，其特征是：交流电源(1)为电压U固定的正弦波，谐振时电流按规律逐渐升高，本发明仅工作于暂态过程前期，每次谐振时间最长不超过电源(1)频率的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈定富，
申请(专利权)人：陈定富，
类型：发明
国别省市：河北,13