理想的电压控制器制造技术

一种用于控制施加于负载电压的方法和设备。该方法包括接收交流线电压、产生交流工作电压、产生一被测信号，它是交流工作电压幅值的函数；然后平均被测信号，根据平均信号变化重新调正交流工作电压。设备包括：接收交流线电压的终端装置；用于从交流线电压产生工作电压的装置；把工作电压加于负载的连接装置；电压检测装置，以及根据平均信号调节交流工作电压的交流电压调制装置。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

Ideal voltage controller

A method and apparatus for controlling voltage applied to a load. The method includes receiving an AC line voltage, AC voltage, generating a measured signal which is a function of AC voltage; then the average of the measured signal, according to the average signal reset is AC voltage change. The equipment comprises: a terminal device receives the AC line voltage; for from the AC line voltage generating device working voltage; the connecting device working voltage to the load; voltage detection device, and according to the AC voltage modulation device AC voltage regulation signal average.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及控制负载的外加电压，特别适于用来保存工作中的电感性和电阻性负载中的能量。节省能量已日益成为人们在设计电路和系统时所重视的问题。节约能量对于终端用户和整个社会都有好处。例如，若系统耗能减少，则工作费用也随之减少;另一方面，能量需求的降低，减少了对环境的有害影响(诸如污染、资源损耗等)。关于降低能耗的问题，可以交流电动机工作为例。这样的电动机的应用非常普遍，工厂、商业设施乃至居民住宅安装的大量电器和设备中，都使用了这样的电动机。这些电动机通常接到当地公用事业公司提供的输电线上，而这些公共事业公司的电压随时随地会有很大差别。电机一般以恒定的速度运转，该速度在一定工作电压范围内与加到电机上的交流电压无关。在预先规定的时间内，电路中任何负载元件(例如电机)所消耗的电能是由施加于负载两端的瞬时交流电压与流过负载瞬时交流电流的乘积在这段时间内的积分来确定的。典型的交流电压是正弦波形，众所周知，给一个电感性负载提供一个正弦输入，将导致具有同样的正弦波形的交流电流和交流电压，只是二者在时间上产生偏移，这一偏移称为相位移或相位差，用角度来表示。对恒定电压以及因而相应的恒定电流，负载消耗的功率可表示为VIcosφ，式中V是负载两端的外加交流电压的平均值，I是流过负载电流的平均值，φ是电压和电流之间的相位差。Cosφ称为“功率因数”，因此功耗与相位差有关。相位差取决于电机负载状况，因此，功耗取决于电机负载状况和施加于电机的线电压。在线电压规定的波动范围内，大多数电机都能正常工作。通常电机的设计者要考虑到电机有可能在通常遇到的最低的线电压下运行。这一电压较大多数地方和时间遇到的电压要低得多。例如，电冰箱的负载必须能够提供足够的电能，既使在全负荷和节电的情况下也如此。有时公共事业公司为满足大量用电需要，常常在整个电网或其一部分降低供电电压。线路电压的改变将影响负载性能和能耗。尽管线电压如此大范围的变化是人们所不希望的，但大多数的负载设计者和用户面对此情况感到束手无策。应该指出，通常情况下的线电压波动不会改变电压与电流间的相位差。早先的节能系统仅对相位变化敏感，对线电压的波动不敏感。因此，需要一种节能系统，用于控制施加于负载的电压。该系统既要简单又能响应线电压的变化;从而调节这样的变化。由此，本专利技术的宗旨是为节约能量提供一种改进了的负载控制系统。本专利技术的另一目的是提供一个节能系统供各种负载使用，该系统在设计上比起早先的系统来要简单。通过以下结合附图所作的描述，本领域的人员将更加明白本专利技术的这些及其他目的。本专利技术包括控制负载外加电压的方法和装置，该方法包括接收交流线电压，交流工作电压由交流线电压产生并加到负载两端。产生一被测信号，它是交流工作电压幅度的函数。然后将被测信号平均，以产生代表被测信号的平均值的平均信号。根据平均信号的变化，要持续地重新调正交流工作电压。还给出了将上述方法付诸实施的设备。它包括用来接收交流线电压的终端装置;由交流线电压产生交流工作电压的装置;把工作电压加于负载端的连接装置;产生被测信号的电压检测装置，该被测信号是该工作电压幅度的函数;还提供了信号平均装置，用于产生表示测量信号平均值的平均信号;最后，该设备还包括交流电压调制器，用来根据平均信号来调节交流工作电压。在本专利技术装置的最佳实施例中，交流电压调制器包含有电压降低装置，用于在每个周期的一部分时间内节断线电压，断开的时间由被测信号的平均值来确定。交流电压调制器还包括相位控制集成电路器件，用来控制三端双向可控硅开关。相位控制集成电路器件响应于平均信号，以产生控制信号使可控硅开关在线电压每个周期的部分时间内切断线电压向负载的施加。附图说明图1是方块图，示出了本专利技术主要构成部分;图2显示了图1的交流电压调制装置60;图3显示了图1的电压检测电路20的最佳实施例;图4显示了图1的平均电路50的最佳实施例，它采用了全波电容耦合反馈;图5显示了图1的平均电路50的一种替代实施例，它采用了均方反馈。图6显示了图1的平均电路50的另一实施例，它采用了均方根反馈。已经知道调节负载的外加电压可达到节能的目的，为使这一方法切实可行，电压调节装置必须快速响应电压变化。现有技术不能满足这种快速要求，阻碍了这种方法推广普及。因此，需要有一种较简单的、价廉的、十分安全又可靠的节能装置。本专利技术采用一种新颖手段来敏感线电压的变化，以实现AC线电压的快速调节，达到节能之目的。根据本专利技术的电压控制器包括若干分支电路，它们在图1中以方块图形式示出。整个电路包含反馈环路。在此环路中，跨接在负载70的交流工作电压由电压检测电路20检测，后者产生被测电压信号，它表示加于负载的瞬间电压幅度。在平均电路50中，被测电压信号被时间均分，以产生代表着至少在一具完整的周期内的被测信号值的电压信号。这一平均信号控制着电压调制器电路60，后者切断交流线电压对负载70的施加，这样就控制了加于负载70的交流工作电压的平均幅度。电压调制电路60的电压反馈响应于工作电压和线电压的变化。特别地，设置了终端10，用于直接从交流电源系统(未画出)，例如一个普通交流电源插座，接收交流线电压。电压调制电路60从终端(10)经由交流电压连接器14接收交流线电压。电压调制电路60调制交流线电压以产生加于负载的交流工作电压。交流线电压被调制以使得经调制电压连接器62传送到负载70的功率根据电压调制电路60从平均信号连接器52接收的控制信号而变化。“平均”信号产生的方法将在下面予以详述。必须注意，根据本专利技术的电路是和与电压控制器分开的分立器件的负载70连用的。它被包括在附图及这里的描述中，以澄清电压控制电路和要被控制的负载70间的关系。被测信号是从加在负载70上的电压，通过把加在交流电压连接器72上的工作交流电压传送到电压检测电路20上而产生的。电压检测电路(20)产生被测信号，该信号是交流工作电压幅度的函数。在本专利技术的优选实施例中，这一表示为交流线电压和工作电压之间的差信号。因此，经交流线电压连接器12接收的交流线电压与经交流工作电压连接器72接收的工作电压之间的差信号便被产生并且得到整流。本领域的熟练从员将能认识到，还可以产生各种也是交流工作电压之函数的其它替代的输出信号。然后被测信号经由被测信号连接器22传送到平均电路50，电路50将被测信号的瞬时值在至少一个周期上进行平均，以产生一个代表交流电压的时间平均的电压。优选实施例包括一积分器电路，它设置在平均电路50内，以便从被测信号中获得平均信号。由此产生的平均信号是代表着被测信号方均根值的信号，该信号与负载上的电压幅度有关。图1的根据本专利技术的交流电压调制电路60的一最佳实施例示于图2。图1中的各单元电路在出现于图2-图5中时，被标上相同的记号。在此子电路中，相位控制芯片110响应于来自平均信号连接器52的信号，从而控制先导的三端双向可控硅开关112，进而控制主三端双向可控硅开关114。主三端双向可控硅开关114起切断交流线电压对负载70的施加的作用，从而产生交流工作电压。交流电压调制电路60经由未调制的交流电压连接器线路14而收到交流线电压，线路14包括交流电压传输线(“交流热线”)和交流中性线。采用先导三端双向可控硅开关112和主三端双向可控硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于控制施加于负载的电压的方法，包括以下步骤：接收交流线电压；由该ＡＣ线电压产生交流工作电压；把所述工作电压加于负载上；产生被测信号，它是所述交流工作电压幅值的函数；产生代表所述被测信号平均值的平均信号；根据所述平均信号修改所述交流工作电压。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯A里吉奥，
申请(专利权)人：格林技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]