智能互补波数间控节电方法及装置制造方法及图纸

一种智能波数互补控制节电方法及装置，其主电路由双向可控开关器件、有功电流检测变压器、电流电压转换器等组成，它是利用可控开关器件，随着用电器所取有功功率水平的变化对用电器实行波数互补间控或波数间控电抗网路的供电方式。它适用于各种类型的用电器上，有功省电率最高可达４０％，无功省电率最高可达６０％，且对电网没有“谐波污染”还可保证用电器运行平稳、改善电网的负荷波动性。（*该技术在2012年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出一种智能波数互补间控节电方法及装置，属电力-电子
目前节约用电的方法一般有改进用电器本身结构、提高用电器效率;改进旋转电器的调速方法;以及对无功负荷的补偿等。与本专利技术最接近的是直流电动机可控硅调速方法及装置，它是通过加在控制极上的控制信号改变可控硅的导通角以调节电枢电流，既调了速度又节约了电能，但是，它的致命的缺点是增加了电网的高次谐波分量，造成对电网的“谐波污染”。本专利技术的目的是提出一种对电网没有“谐波污染”的、能改善电网负荷波动性的智能波数互补间控节电方法，并为实现这种节电方法提供两种智能波数互补间控节电装置的设计方案。本专利技术所提出的智能波数互补间控节电方法，它是利用可控开关器件，随着用电器所取有功功率水平的变化，应用运算和逻辑电路，按用电器特点的要求设计成自动对用电器实行波数互补间控或波数间控电抗网路两种供电方式。可达到大幅度节约电能的效果。本专利技术的优点是(1)节电效果明显它可以用在包括直流电动机调速的任何用电器上，特别是用在工业各种类型用电器上，节电效果极为明显。根据现场实测，按原有用电器耗电情况的不同统计，有功省电率达7～40%，无功省电率达20～60%。(2)对电网没有“谐波污染”。由于它对可控开关器件的控制过程中，只对完整基波的通或断进行控制，所以，它不会影响电网的谐波量。(3)可保证用电器运行平稳性、改善电网的负荷波动特性。这是由多路互补间控的设计来实现的。按用电器特点所设计的智能波数互补间控的供电方式，它是由下述步骤实现的(1)在用电器与供电电源之间的主电路上装上可控开关器件TRC;(2)在可控开关器件TRC控制极G加上特别设计的控制信号，该信号是根据用电器所取有功功率水平，经运算、逻辑器件优化成有规律的、可随机调整的控制信号;(3)令其规律是在一个大周期(n倍工频基波周期)内，对基波的导通数进行间隔控制，即对用电器的供电电源进行波数间控、以合理地控制用电器上电能的输入，达到节电目的。(4)对于同一供电电源带有2个用电器时，可以在两个用电器前分别装上可控开关器件TRC及TRC′，通过逻辑元件使加在TRC和TRC′控制极G和G′上的波数间控信号“互补”，从而确保TRC的导通或截止对应于TRC′的截止或导通;(5)对于同一供电电源带有多个(例如2n个)用电器，每个用电器前都装上可控开关器件，可通过运算及逻辑元件，使加在所有TRC控制极G上的控制信号成为n路互补波数间控信号，从而实现多路互补波数间控供电，既节约了电能，又改善了电网负荷波动特性。还可按用电器特点的要求，设计一种智能波数间控电抗网路的供电方式，其实现步骤是在用电器与供电电源之间串接电感、X1A、X2A和可控开关器件TRCA、TRCA′及常开触点J3A，根据用电器所取有功功率的大小，控制TRCA、TRCA′及J3A的通或断，分别完成下述三种负荷情况下的运行方式，达到节电的效果(1)当负荷为额定值的20%以下(低负荷)时，TRCA′及J3A断开，只有TRCA导通，使X1A、X2A都串在用电回路里，使负荷的端电压降低，功率因数增大。节电(2)当负荷为额定值的20～70%(中负荷)时，TRCA及J3A断开只有TRCA′导通，这时只X2A串在用电回路里，使负荷的端电压比(1)增加一些，功率因数也增大，节电(3)当负荷为额定值的70%以上时，使J3A闭合。(4)当起动时，经过控制电路(图11)使J3A闭合10秒后再断开，使TRCA及TRCA′躲过起动电流。为了实现本专利技术所提出的智能波数互补间控的供电方案，设计了一种智能波数互补间控节电装置，实施例一描述的是该装置的设计方案。实施例一该装置由主电路(图1)控制电路(图2)两部分所构成。(1)它的主电路是由有功电流检测变压器B1、电流电压转换器B2可控开关器件TRC所组成，它们的联接关系见图1原理电路图所示出的，B1原边线圈B1-1、B1-2并接在A相相电压两端，B2的原边线圈B2-1、B2-2串接在A相线上，可控开关器件TRC-T1接在A相线上，TRC-T2端接在负荷x-1端，x-2端接零、构成主电路;(2)加在可控开关器件TRC控制极G端的控制电路是一种为产生智能互补波数间控信号特别设计的控制电路，是由图2逻辑方框图所包括的单元电路可组成，它们是有功电流分离检测单元Ⅰ;大周期单元Ⅱ;间控态连续态随机调整单元Ⅲ;序列脉冲单元Ⅳ;间控互补单元Ⅴ;高频脉冲发生单元Ⅵ;保护单元Ⅶ;安全与门Ⅷ及Ⅸ′;第一路互补保护与门Ⅸ-Ⅰ及Ⅸ′-Ⅰ;第一路可控开关触发驱动单元;这些单元的电气联接如下单元Ⅰ与单元Ⅳ的电源都接到同一相电压AO端，Ⅰ的输出端Ⅰ-9与单元Ⅲ的输入端Ⅲ-2联接，并且引出一接线端子PA，单元Ⅳ有两个输出端，其中一个Ⅳ-13端与单元Ⅱ的输入端Ⅱ-1联接，另一个Ⅳ-10与单元Ⅴ的输入端Ⅴ-13联接，并引至安全与门的输入端Ⅸ-3及Ⅸ′-3。单元Ⅱ的输出端Ⅱ-12接至单元Ⅲ的另一输入端Ⅲ-5，并设引出端子Z1，单元Ⅲ的输出端Ⅲ-2接至单元Ⅴ-2端，单元Ⅴ的输出端Ⅴ-3接至Ⅸ-2，Ⅴ-3接至Ⅶ′-2，高频脉冲发生单元Ⅵ的输出端Ⅵ-9接至安全与门的输入端Ⅶ-1及Ⅶ′-1，安全与门输出端了GK及GK′，接至保护与门输入端Ⅸ-Ⅰ-1、Ⅸ′-Ⅰ-1，第一路保护单元输出，接至保护与门的另一输入端Ⅸ-Ⅰ-2及Ⅸ′-Ⅰ-2，保护与门的输出Ⅸ-Ⅰ-5、Ⅸ′Ⅰ-5，接至第一路可控开关触发驱动单元的输入端。触发驱动单元的输出G-Ⅰ，T2-Ⅰ，G′-Ⅰ，T′2-Ⅰ分别送至第一路主电路上可控开关器件TRC的控制极G-ⅠT2-Ⅰ，G′与T2′-Ⅰ。图3示出了实施例一控制电路中的有功分离检测电路，它是由有功电流检测变压器B1、电流电压变换器B2;二极管D1、D2;电容器C1、C2、C3;电阻R1、R2所组成。它们的电气联接如下B1的原边线圈两端B1-1，B1-2接电源相电压UAO两端，B2原边两端B2-1，B2-2串接在该相线中，B1-4为B1副边的中必轴头，它与电流电压变换器B2的副边一端B2-3相接，B2副边的另一端B2-4与电阻R1-2和R2-2相接，二极管D1(+)和D2(+)分别与B1-3，B1-5相联接，而D1(-)和D2(-)分别接在R1-1与R2-2端，电容C1-1，C1-2和C2-1，C2-2分别并接在R1-1，R1-2和R2-1，R2-2端。电容C3-1，C3-2接在C1-2与C2-2两端，C3-1端接地，C3-2端输出，引一输出端子PA。图4示出了实施例一控制电路中的大周期计数电路，它是由一计数器IC1与A/D转换器IC2所组成，其计数的输入端IC1-1与脉冲序列形成电路的输出端ICA-9相联接，计数器输出接至A/D转换转入端，A/D转换输出IC2-15，引出一输出端子Z;图5示出了实施例一控制电路中的间控、连续随机调整电路，它是由比例放大器IC3-Ⅰ，鉴幅放大器IC4-Ⅰ，输入电阻R3、R4，整定电位器RW-Ⅰ，反馈电阻R8所组成，其电气接线如下从省功电流分离检测电路输出端子PA处引线经输入电阻R3接至IC3-Ⅰ的2输入端，另一输入端3经电阻R4接地，IC3-Ⅰ的输出端9与输入端2之间跨接一整定电位器RW-Ⅰ，输出端9与IC4-Ⅰ的4输入端相接，IC4-Ⅰ的另一输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能互补波数间控节电方法是在电源与用电器之间装有可控开关器件和电抗器，其特征在于：其主电路中串有与有功电流检测变压器相匹配的电流、电压变换器，其控制电路中应用运算和逻辑元件，使控制信号能随用电器所取有功功率水平的变化，完成自动对用电器进行互补波数间控和自动调控电抗网路的供电方式，以达到大幅度节约电能的效果；所说的自动对用电器进行互补波数间控的供电方式，是由下述步骤实现的：（１）在用电器与供电电源之间的主电路上装上可控开关器件ＴＲＣ、与有功电流检测变压器相匹配的电流、电压变换器ＢＶ／Ｉ；（２）在可控开关器件ＴＲＣ控制极Ｇ加上特别设计的控制信号，该信号是根据用电器所取有功功率水平，经运算、逻辑器件优化成有规律的、可随机调整的控制信号；（３）令其规律是在一个大周期（ｎ倍工频基波周期）内，对基波的导通数进行间隔控制，即对用电器的供电电源进行波数间控以合理地控制用电器上电能的输入；（４）对于同一供电电源带有２个用电器时，可以在两个用电器前分别装上可控开关器件ＴＲＣ及ＴＲＣ′，通过逻辑元件使加在ＴＲＣ和ＴＲＣ′控制极Ｇ和Ｇ′上的波数间控信号“互补”，即确保ＴＲＣ的导通或截止对应于ＴＲＣ′的截止或导通；（５）对于同一供电电源带有多个（例如２ｎ个）用电器，每个用电器前都装上可控开关器件，可通过运算及逻辑元件，使加在所有ＴＲＣ控制极Ｇ上的控制信号成为ｎ路互补波数间控信号，从而实现多路互补波数间控供电；所说的自动调控电抗网路的供电方式，其实现步骤是：在用电器与供电电源之间串接电感、Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ可控开关器件ＴＲＣＡ、ＴＲＣＡ′和与有功电流检测变压器相匹配的电流、电压变换器ＢＶ／Ｉ；以及在它们首尾跨接的常开触点Ｊ３Ａ，根据用电器所取有功功率的大小，控制ＴＲＣＡ、ＴＲＣＡ′及Ｊ３Ａ的通或断，分别完成下述三种负荷情况下的运行方式：（１）当负荷为额定值的３０％以下（低负荷）时，ＴＲＣＡ′及Ｊ３Ａ断开，只有ＴＲＣＡ导通，使Ｘ１Ａ、Ｘ２Ａ都串在用电回路里，使负荷的端电压降低，功率因数增大；（２）当负荷为额定值的３０～７０％（中负荷）时，ＴＲＣＡ及Ｊ３Ａ断开只有ＴＲＣＡ′导通，这时只Ｘ２Ａ串在用电回路里，使负荷的端电压比（１）相应增加，功率因数也随之提高；（３）当负荷为额定值的７０％以上时，使Ｊ３Ａ闭合；（４）当起动时，经过延时电路使Ｊ３Ａ闭合１０秒后再断开，使ＴＲＣＡ及ＴＲＣＡ′躲过起动电流；（５）在ＴＲＣＡ、ＴＲＣＡ′的控制记Ｇ和Ｇ′上...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈保禄，
申请(专利权)人：陈保禄，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]