专利名称：智能化磁电可逆匹配式节电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电气设备节能领域，具体提供一种用于电动机、风机、水 泵及电气照明和电器设备的自控调压型的智能化磁电可逆匹配式节电装置。
背景技术：
在当今的现代化建设中，电力已经成为社会发展的基础和支持产业，发展 电力和节约电能是两项长期并存的基本国策。但是在电力供电输送过程中，为 避免送电过程中的电路损耗，要以较高的电压传送以确保用电设备达到额定电 压，由于电力供应的匹配差异，因此用户的用电设备的实际承受电压往往要高 于额定电压，同时由于供电高峰时用电量较大，又造成末端用户电压降低，为 确保用电高峰时系统正常工作，就要求变压器输出电压值高于用电设备的额定 电压。这些就造成了用电设备的实际用电量和电源供电量之间的能量不匹配状 况，特别是当用电设备处于空载、轻载时，这种能量不匹配状况将更为突出。 导致其电源供电功率往往要高于用电设备的实际负荷功率，甚至在用电设备处 于重载和满载的条件下时，这种能量的不匹配状态亦然存在，因而都存在着明 显的能源浪费。
为解决上述用电设备的电能浪费问题，到目前为止，已经出现了多种类型 的节电技术和节电设备，如电容补偿、星角转换调压、自藕变压器降压，可控 硅调压，电抗器调压、逆变调压、脉宽调制降低等一系列的节电技术。但是上 述这些节电技术都无法解决用电设备在下列情况下运行时的节电问题，艮口
1、 用电设备如电动机、风机、水泵、灯具和电器等在重载、满载和超载
(负载分别为70%以上，90-100%, 101-120%时)条件下运行时；
2、 用电设备如电动机、风机、水泵的运行功率因数在0.7-0.98条件下运 行时；
3、 恒定负载条件下用电设备在重载、满载和超载条件下运行时。 发明内容
本实用新型的后的是设计一种可使用电设备在上述三种情况下运行时，实
现有效的有功节电效率的节电装置，它可以使电源供电功率、用电设备的额定 功率和其实际负载功率达到最佳的能量匹配状态，使电源供电功率和用电设备
的实际消耗功率达到合理的最佳匹配值，从而可以达到有效的具有经济价值的 节能效果。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是
一种智能化磁电可逆匹配式节电装置，包括机箱，在机箱的上部安装有空 气开关，电感器，电流数字转换器，信息处理器，信息控制处理器，同步输入 器，交流接触器和+5V电源；在机箱的中部安装有计算机控制器CPU、可控硅 和回馈器；在机箱的下部安装有三相磁电转换装置；其中，所述信息处理器、 信息控制处理器、同步输入器和+5V电源分别连接计算机控制器CPU,所述三 相磁电转换装置连接信息控制处理器，并通过信息控制处理器连接计算机控制 器CPU，所述电感器通过电流数字转换器连接信息处理器，并连接计算机控制 器CPU，所述电感器串接于交流接触器和磁电转换装置之间，所述磁电转换装 置通过可控硅连接负载，串接的交流接触器、电感器和磁电转换装置上还并接 有回馈器。
计算机控制器CPU由电源电路、与其相耦合的信号放大电路和与放大管基 极相连的电压电流控制电路构成，所述计算机控制器CPU通过输出电路接口连 接可控硅。
两个并接的信息处理器连接计算机控制器CPU，所述信息处理器分别通过 对应的电流数字转换器和电感器连接，所述电感器串接于交流接触器和三相磁 电转换装置之间。
在由空气开关、交流接触器、磁电转换装置和可控硅串接构成的三相电源 供电系统中，所述回馈器分别对应并接于三相磁电转换装置和交流接触器之 间。
磁电转换装置和信息控制处理器相连接后，再和计算机控制器CPU相连接， 计算机控制器CPU再通过可控硅和磁电转换装置相连接，组成三相电源供电线
路的动力控制部分的节能控制回路。
在原有线路结构不变、只更换电子元器件的额定值和连接导线的规格的情
况下，其工作电压可以在380V、 660V、 1140V至10KV的电力系统中进行节能 控制。
本实用新型的智能化磁电可逆匹配式节电装置根据用电设备在不同工作 状态下负载变化情况，即瞬时实际负载量和电源的实际供电量，和预先设置的 用电设备的额定功率的相应参数，利用计算机的高度智能化控制技术，按照磁 能、电能和动态功率的相互转换原理，辅助釆用有功功率和无功功率的双向补 偿技术，实现电源供电量和用电设备的实际消耗功率的能量可逆匹配，并使这 种匹配效果达到合理的最佳能量匹配关系，从而有效地实现用电设备的节能。
当电流通过磁电转换装置时，其产生的磁电变化的信号经信息控制处理器
对该信号处理后送至计算机控制器CPU，计算机控制器CPU依照软件程序对此
信号处理后送至可控硅，改变可控硅的输出电压和电流，实现负载大时电压电 流增大，负载小时电压电流减小的控制效果，从而达到节电的目的。 当电流流过电感器时，产生的感应电流和感应电压经过信息处理器处理后
送至计算机控制器CPU，产生相应的正常工作电压，此时计算机控制器CPU不 送出控制动作电压，当A、 B、 C三相电压出现故障时，如断相、过流情况发生 时，则信息处理器产生的感应电压和电流发生变化，计算机控制器CPU接收到 故障信号后，便输出相应的处理信号，使整个系统停止工作，速度可以达到毫 秒级，使电机得以保护。此时，计算机控制器CPU可以同时发送故障信号到达 指示灯，则相应的故障指示灯亮。
磁电转换装置是根据电能和磁能相互转换和电感储能的原理，实现磁电能 量的相互转换和随机匹配的。当电源供电功率大于甚至远大于负载的实际消耗 功率时，计算机控制器CPU可以根据可控硅的信息和相应数据测定负载的实际 消耗功率，并将这一控制信息通过信息控制处理器处理后反馈到磁电转换装置 中，以便使磁电转换装置输出同负载达到最佳匹配效果的电压和电流，而同时 将多余的电能通过回馈器自动回馈到电源电路中去，这种匹配效果适用于电动 机的变负载、恒负载和重载、满载和超载的运行状态，也适用于功率因数较高 (0.7-0.98)的电动机。同样也适用于线路功率因数较高的处于重载、满载和 超载范围内的电气照明系统及电气设备。
由磁电转换装置和信息控制处理器及计算机控制器CPU、可控硅TRIAC组 成的回路中，由于磁电转换装置中采用了智能LPD技术，不仅使自身的磁电转 换中不产生任何高次谐波的污染，而且还可以同时消除系统中原有的谐波污 染，从而实现对供电线路电能质量的最佳优化处理，其三相电源输出均为标准 的正弦波形，极大地提高了电能质量。
磁电转换装置中采用了反峰电压的储能技术，其特点是当反峰电压达到一 定量时，其极性将由负极变为正极，从而使多余的电能沿着回馈器的线路自动 回馈到电源线路中去，同时利用电磁转换和电感储能原理，实现了节电装置上 下端的双向补偿功能，不仅对供电线路的功率因数进行无功补偿，在减少线路 功率损耗的同时，对负载端的用电设备也进行了无功补偿，从而大大提高了用 电设备的无功节电率。
本实用新型的智能化磁电可逆匹配式节电装置本身运行所需的电源则是
由小型变压器提供的+5V的直流电源，同时供给计算机控制器和信息控制处理 器和指示灯等的工作运行，其自身空载功耗仅为3W，空载电流0.2A，接地电 阻不大于4 Q 。
在原有线路结构不变、只更换电子元器件的额定值和连接导线的规格的情 况下，其工作电压可以在380V、 660V、 1140V至10KV的电力系统中进行节能 控制。
与现有技术相比，本实用新型的智能化磁电可逆匹配式节电装置通过电子 线路板的计算机高度智能化控制技术，实现了磁电转换装置和可控硅的电路输 出控制，使得加在用电设备上的电压和电流能实时的跟随用电设备的实际负荷 的变化而得到调节，当用电设备的实际负荷很小时，加在其上的电压和电流亦 可降低到最小，反之，当负荷增大时，供电电压和电流也随之增大，同时通过 电子线路板上的可逆匹配控制系统，信息控制处理器及磁电转换装置的控制回 路，不仅使电源供电功率和用电设备实际消耗功率达到最佳匹配效果，实现了 主体供电系统的关键部分节能。同时利用对电感储能的精确控制，实现了电能、 磁能和动态功率相互转换中的动态双向补偿，使得电能在用电设备上的损耗， 如电动机上的铜损、铁损和磁损进一歩减少，实现了本项技术的第二个环节的 节能，而且通过磁电转换装置实现的电能和磁能的相互转换中的正弦波不发生 任何畸变，其输出仍为标准的正弦波形，不仅可以消除系统中原有的谐波，还 可以使本系统中不再产生新的谐波，实现了本项技术中的第三个环节的节能。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为一种智能化磁电可逆匹配式节电装置的总体结构示意图2为一种智能化磁电可逆匹配式节电装置的基本线路及控制原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实 用新型的限定。
如附图1所示， 一种智能化磁电可逆匹配式节电装置，包括机箱l，在机
箱l的上部安装有空气开关2，电感器3，电流数字转换器4，信息处理器5， 信息控制处理器6，同步输入器7，交流接触器8和+5V电源9;在机箱1的中 部安装有计算机控制器CPUIO、可控硅11和回馈器12;在机箱1的下部安装 有三相磁电转换装置13;其中，所述信息处理器5、信息控制处理器6、同步 输入器7和+5V电源9分别连接计算机控制器CPUIO，所述三相磁电转换装置 13连接信息控制处理器6，并通过信息控制处理器6连接计算机控制器CPUIO， 所述电感器3通过电流数字转换器4连接信息处理器5，并连接计算机控制器 CPUIO，所述电感器3串接于交流接触器8和磁电转换装置13之间，所述磁电 转换装置13通过可控硅11连接负载，串接的交流接触器8、电感器3和磁电 转换装置13上还并接有回馈器12。
计算机控制器CPU10由电源电路、与其相耦合的信号放大电路和与放大管 基极相连的电压电流控制电路构成，所述计算机控制器CPU10通过输出电路接 口连接可控硅11。
两个并接的信息处理器5连接计算机控制器CPUIO，所述信息处理器5分 别通过对应的电流数字转换器4和电感器3连接，所述电感器3串接于交流接 触器8和三相磁电转换装置13之间。
在由空气开关2、交流接触器8、磁电转换装置13和可控硅11串接构成 的三相电源供电系统中，所述回馈器12分别对应并接于三相磁电转换装置13 和交流接触器8之间。
磁电转换装置13和信息控制处理器6相连接后，再和计算机控制器CPU10 相连接，计算机控制器CPU10再通过可控硅11和磁电转换装置13相连接，组 成三相电源供电线路的动力控制部分的节能控制回路。
在原有线路结构不变、只更换电子元器件的额定值和连接导线的规格的情
况下，其工作电压可以在380V、 660V、 1140V至10KV的电力系统中进行节能 控制。
以下结合附图2给出一个最佳的实施例
本实用新型的智能化磁电可逆匹配式节电装置可分为三大部分
第一部分，其一为信息检测及控制电路部分，包括电感器HL1、 HL2、 HL3， 电流转换器IAV1、 IBV1、 ICV1和IAV2、 IBV2、 ICV2及信息处理器(1)和信 息处理器(2)等，其二为信息的再处理和进一步控制部分，包括信息控制处 理器(3)及其相连接的工作回路，其三为电源电路部分，其中分为动力电源 电路及控制电路电源两部分，动力电源部分包括空气开关A、 B、 C和交流接触 器，控制电路电源即为低电电源部分，包括小型变压器B及与之相连的两个+5V 的直流电源，供给计算机控制器CPU，信息处理器(1)，信息处理器(2)和信 息控制处理器(3)及指示灯等低压电路的运行。
第二部分，为计算机的控制部分及由其控制的电力输出部分，包括计算机 控制器CPU及可控硅TRIAC。
第三部分是磁电转换部分及匹配完成后的剩余电能的回馈部分，包括磁电 转换装置L和回馈器等。
本实用新型的智能化磁电可逆匹配式节电装置实现发明目的的方式如下
1、 当开启空气开关、接通三相电源后，整个系统即开始启动并正常工作， 用电设备如电动机等开始运转。
2、 当电流通过电感器HL1、 HL2、 HL3后产生感应电压和电流，经过电流 转换器IAV1、 IBV1、 ICV1和IAV2、 IBV2、 ICV2对信号转换强化后，送至信息 处理器(1)和信息处理器(2)综合处理后，将此信息传输至计算机控制器CPU, 产生相应的正常工作电压，此时CPU不送出控制动作电压。当A、 B、 C三相电 压出现故障时，如断相或过流，过压情况发生时，则送至信息处理器(1)和 信息处理器(2)的感应电压和电流即发生变化，CPU接收到这一故障信号后，
则输出相应的控制信息，使整个系统停止工作，控制精度可以达到毫秒级，使 用电设备如电动机、灯具、电器等得以保护而不致被烧毁，而与此同时，CPU 将故障信号传送至指示灯后，则故障指示灯亮，提示维修人员及时处理并排出 障碍。
3、 当电流经过磁电转换装置L时，即产生磁电变化的信号，这些信号传 送至信息控制处理器(3)时，经过进一步的控制处理后送至计算机控制处理
器CPU，利用计算机智能化控制功能，CPU将信号处理后送至可控硅模块TRIAC， 从而改变其输出电压和电流，亦即用电设备在重载时输出相应的高电压和大电 流，而当用电设备处于轻载或空载时则相应的减少输出电压和输出电流。 其中，其可逆匹配过程是通过下述程序完成的。
在可控硅TRIAC根据计算机控制器CPU的指令对供给负载的电压和电流实 时控制的同时，根据可控硅对负载大小的控制信息，同时又将这一信息返回至 计算机控制器CPU， CPU对这些信息进一步分析处理后，又返回输送至信息控 制处理器(3)，信息控制处理器(3)对这一信息强化处理后，又将这一信息 返回至磁电转换装置L，使L在磁电能量转换中，可输出同负载功率相同的电 压和电流，而将多余的电能通过回馈器LAP1、 LBP2、 LCP3自动回馈到电源供 电线路中去，并以此实现了节电装置的进一步节电效果。
本实用新型的智能化磁电可逆匹配式节电装置的双向补偿功能是通过下 述程序实现的
当电源接通时，电流即瞬间通过磁电转换装置L，此时磁电转换装置L在 第一时间内即开始储能，随着通电时间的延长，这种储能效果便会不断提高， 利用L，信息控制处理器(3)计算机控制器CPU及可控硅TRIAC的控制回路， 在利用CPU的补偿控制信号，首先通过可控硅TRIAC的输出对负载(如电动机) 的有功功率和无功功率进行补偿，同时再逆向通过交流接触器和空气开关对供 电线路进行有功功率和无功功率的补偿，因而使供电线路和用电设备的有功功 率因数和无功功率因数都得到明显提高。
以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式
的一种，本领 域的技术人员在本实用新型技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含 在本实用新型的保护范围内。
权利要求1、一种智能化磁电可逆匹配式节电装置，包括机箱，其特征在于，在机箱的上部安装有空气开关，电感器，电流数字转换器，信息处理器，信息控制处理器，同步输入器，交流接触器和+5V电源；在机箱的中部安装有计算机控制器CPU、可控硅和回馈器；在机箱的下部安装有三相磁电转换装置；其中，所述信息处理器、信息控制处理器、同步输入器和+5V电源分别连接计算机控制器CPU，所述三相磁电转换装置连接信息控制处理器，并通过信息控制处理器连接计算机控制器CPU，所述电感器通过电流数字转换器连接信息处理器，并连接计算机控制器CPU，所述电感器串接于交流接触器和磁电转换装置之间，所述磁电转换装置通过可控硅连接负载，串接的交流接触器、电感器和磁电转换装置上还并接有回馈器。
2、 根据权利要求1所述的一种智能化磁电可逆匹配式节电装置，其特征 在于，所述计算机控制器CPU由电源电路、与其相耦合的信号放大电路和与放 大管基极相连的电压电流控制电路构成，所述计算机控制器CPU通过输出电路 接口连接可控硅。
3、 根据权利要求1所述的一种智能化磁电可逆匹配式节电装置，其特征 在于，所述两个并接的信息处理器连接计算机控制器CPU，所述信息处理器分 别通过对应的电流数字转换器和电感器连接，所述电感器串接于交流接触器和 三相磁电转换装置之间。
4、 根据权利要求1所述的一种智能化磁电可逆匹配式节电装置，其特征在 于，在由空气开关、交流接触器、磁电转换装置和可控硅串接构成的三相电源供 电系统中，所述回馈器分别对应并接于三相磁电转换装置和交流接触器之间。
5、 根据权利要求1所述的一种智能化磁电可逆匹配式节电装置，其特征 在于，所述磁电转换装置和信息控制处理器相连接后，再和计算机控制器CPU 相连接，计算机控制器CPU再通过可控硅和磁电转换装置相连接，组成三相电 源供电线路的动力控制部分的节能控制回路。
专利摘要本实用新型属于电气设备节能领域，具体提供一种用于电动机、风机、水泵及电气照明和电器设备的自控调压型的智能化磁电可逆匹配式节电装置。其结构包括机箱，在机箱的上部安装有空气开关，电感器，电流数字转换器，信息处理器，信息控制处理器，同步输入器，交流接触器和+5V电源，在机箱的中部安装有计算机控制器CPU、可控硅和回馈器，在机箱的下部安装有三相磁电转换装置。本实用新型的一种智能化磁电可逆匹配式节电装置使电源供电量和用电设备的实际耗电量达到最佳的能量匹配效果，并将多余的电能节余下来后通过回馈器自动回馈到电源电路中去，从而达到节约电能的目的。
文档编号G05F1/46GK201045646SQ20062016007
公开日2008年4月9日 申请日期2006年11月27日 优先权日2006年11月27日
发明者何勋碧, 王遂德 申请人:北京市康特理化高技术公司