一种交流用电器的节电装置和制作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种交流用电器的节电装置，包括：开关电源电路、高频斩波电路，还包括阻抗匹配电路，市电电源输入开关电源电路，开关电源电路的输出给高频斩波电路，高频斩波电路的输出与阻抗匹配电路电连接，高频斩波电路为并联在高频斩波电路输出的阻抗匹配电路提供用电电源。有益效果是：本发明专利技术由于采用高频开关电源、高频斩波电路和串联电抗进行补偿，可以稳定电压、修整电流和电压的相位差，可以平畅电流，防范电流凸波，消除因杂波而导致的浪费，在保证用电器正常工作的情况下，有效的利用无功电流，提高功率因数，减少功率损耗，从而达到节能的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及节约能源
，特别是涉及一种交流用电器的节电装置 和制作方法。
技术介绍
正弦交流电在理想状态下，随时间按正弦规律变化的电压或电流统称为 正弦交流电。在实际应用中，由于供电和使用环境等诸多因素的影响，用户 实际使用的交流电就不太洁净了。在用户用电回路中，电流或电压又存在相 位差，习惯称为功率角(P，用户用电回路中，用户用电的有功功率=电压x电流x功率因数(COScp)，单位为W ， (1) 电度数=总有功功率x时间，单位KW.h, (2) 在(1)中，当电压一定时，如果COS(p-l，那么电流最小。当COScp值 从1减到0.4时电流在不断地增大。这样将导致线路发热，用电器件的过分 发热，会造成大量电能转变为热能被白白地消耗掉。由于电网中杂质(瞬变 等)和干扰(谐波等)的存在，用户的电表会产生误差，出现过度计量，最 高误差高达18%;杂质和干扰还会使用电设备的温度升高，效率下降，增加 2-8%的用电附加消耗；用电设备在开启、关闭时产生大量的电火花，日积月 累在开关处和用电线路形成一种阻碍正常供电的氧化性碳膜层(如开关上黑 色的痕迹)，每一欧姆阻抗的氧化性碳膜层存在，会使用电设备效率下降13%， 增加8%以上的电能损耗，由于用电电器效率的下降，使得一部分的电能未 能得到有效的使用，造成浪费高达2-7%。由此可见，要省电，必须降低用户 用电回路中总的有功功率，要降低总的有功功率，必先改善用电环境。现有技术中，由于大部分常用交流用电器对电能的利用率低，造成了宝 贵能源的浪费。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种能在保证用电器正常工作的情 况下，有效的利用无功电流，提高功率因数，减少功率损耗，并且节能的交 流用电器的节电装置。本专利技术所采用的技术方案是 一种交流用电器的节电装置，包括开关 电源电路、高频斩波电路，还包括阻抗匹配电路，市电电源输入所述开关电 源电路，所述开关电源电路的输出给所述高频斩波电路，所述高频斩波电路 的输出与阻抗匹配电路电连接，所述高频斩波电路为并联在所述高频斩波电 路输出的阻抗匹配电路提供用电电源。所述高频斩波电路的工作频率范围为40-120KC。 所述高频斩波电路的最佳工作频率为80KC。 所述阻抗匹配电路由串联谐振电抗单元与负载用电器相串联组成。 所述阻抗匹配电路中的负载用电器组由l至4只具有相同的额定电压用 电器组成。在所述阻抗匹配电路加入进行匹配的串联谐振电抗与负载用电器形成 串联谐振电路，并且每个阻抗匹配电路的谐振频率各不相同，每个串联谐振 电路并联成为一个整体负载后的谐振频率与所述高频斩波电路的工作频率 相同。交流用电器的节电装置的制作方法，所述高频斩波电路、阻抗匹配电路的整体工作频率的确定，包括以下步骤(1) 确定所述高频斩波电路的工作频率；(2) 根据确定的所述高频斩波电路的工作频率，调整所述每个阻抗 匹配电路加入进行匹配的串联谐振电抗的数值，或调整电路负 载电抗的数值；(3)当所述每个负载用电器在正常工作的情况下，监测交流输入电 流的数值，调整所述每个阻抗匹配电路加入进行匹配的串联谐 振电抗的数值，当所述测量交流输入电流的数值最小时，所述 高频斩波电路的工作频率与所述阻抗匹配电路的整体工作频率 相同。所述高频斩波电路、阻抗匹配电路的整体工作频率的确定，包括以下步骤(1) 通过负载电抗的计算确定每个所述阻抗匹配电路加入进行匹配 的串联谐振电抗的数值；(2) 根据确定的每个所述阻抗匹配电路加入进行匹配的串联谐振电抗的数值，调整所述高频斩波电路的工作频率； (3)当所述每个负载用电器在正常工作的情况下，监测交流输入电流 的数值，调整所述高频斩波电路的工作频率，当所述测量交流输入电流的数 值最小时，所述高频斩波电路的工作频率与所述阻抗匹配电路的整体工作频 率相同。本专利技术的有益效果是本专利技术由于采用高频开关电源、高频斩波电路和串联电抗进行补偿，可以稳定电压、修整电流和电压的相位差，可以平畅电 流，防范电流凸波，消除因杂波而导致的浪费，在保证用电器正常工作的情 况下，有效的利用无功电流，提高功率因数，减少功率损耗，从而达到节能 的效果。附图说明图1是本专利技术的组成方框示意图；图2是本专利技术串联谐振电抗与交流用电器组成的阻抗匹配电路示意图； 图3是本专利技术串联谐振电感与容性负载交流用电器组成的阻抗匹配电路示意图；图4是本专利技术串联谐振电容与感性负载交流用电器组成的阻抗匹配电路 示意图；图5是本专利技术串联谐振电感与电阻性负载交流用电器组成的阻抗匹配电 路示意图；图6是本专利技术串联谐振电抗单元分别与多组不同性质负载交流用电器组 成的阻抗匹配电路示意图；图7是本专利技术不同性质电抗分别与多组不同性质负载交流用电器组成的 阻抗匹配电路并联的总阻抗匹配电路示意图。图中1:开关电源电路 2:高频斩波电路3:阻抗匹配电路 4:串联谐振电抗单元5:交流负载用电器具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明 传统的用电器(如电光源)是用电器(如电灯线路)来匹配市电的。由 于市电的局限性、电压、频率等因素，使得用电器不能达到较好的转换效率 (如光电转换、电热转换等)。本专利技术是通过一个开关电源电路1、高频斩 波电路2，并根据负载用电器5本身的物理特性来对用电器(或光源)进行 匹配，使其能获得较佳的转换效率。该开关电源不但能够从市电获得较小的输入功率，同时还能满足负载用电器5的正常工作，并满足电网和市电对用 电器的各项要求，通过本专利技术将负载用电器5工作中不能被利用的电流部分 捕捉回来，有效的利用无功电流。电流与电压的乘积VICOScp称为有功功率(单位为W)，电流与电压的乘积VI称为视在功率(单位为VA)。有功功率对视在功率的比值称为功率 因数PF (Power Factor)。pf—w/va=vACOse/vA=cose不论有功功率或无功功率，都是由发电机经输电网及配电线来供给，但 电度表所计算的用电量仅为有功功率部分。有功功率还包括无功电流在线路 中的压降及线路损失。总电流1=有功电流11+无功电流12，如果能有效降低 负载的功率因数，有效利用无功电流I2来供给用电器使用即可达到节能的目 的。电容性负载可以提供电感性负载所需的无功功率，因为电感性负载的电 流落后端电压，即功率因数为滞后，而电容性负载的电流超前端电压，即功 率因数超前，两者间存在互补特性。在用户用电回路中，当电压超前于电流 角度cp时，电路呈电感性，称为感性负载回路，当电流超前于电压角度cp时， 电路呈电容性，称为容性负载回路。图l是本专利技术的组成方框示意图，如图1所示，本专利技术工作原理如下220V50Hz或110V60Hz的交流电，经过整流后用高品质开关电源电路l、高频 斩波电路2，将因用户负载回路工作而改变的电流波形得到有效改善，基本 达到正弦波，同时将功率因数提高到0.98以上，并通过高频斩波电路2将直流 电压升压，达到用户负载回路的每只负载用电器工作所需要的电压。在市电 输入电压±30%的波动下，开关电源电路l的直流输出电压基本保持不变。经 过高频整流、滤波后的直流电压，通过高频斩波电路2斩波后得到一个高频 正负对称的交流电压，基本的高频斩波电路2，可以是半桥、全桥、谐振电 路等。无论采用那种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流用电器的节电装置，包括：开关电源电路（１）、高频斩波电路（２），其特征在于：还包括阻抗匹配电路，市电电源输入所述开关电源电路，所述开关电源电路（１）的输出给所述高频斩波电路（２），所述高频斩波电路（２）的输出与阻抗匹配电路（３）电连接，所述高频斩波电路（２）为并联在所述高频斩波电路输出的阻抗匹配电路提供用电电源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王尺，
申请(专利权)人：王尺，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]