专利名称：按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电压和负载电流治理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电 压和负载电流治 理装置，属于交流电源设备。
背景技术：
电压和电流在电网实际运行中和某些预定指标之间发生了较大的偏离，因此需要 进行治理。目前，对电压、电流的治理方法都是单一的，相互无紧密联系，并且是采用不同手 段完成的。如治理电压有效值一般采用稳压器，治理电压波形一般采用滤波器，治理电流有 效值一般采用稳流器，治理无功电流一般采用无功电流补偿器，治理谐波电流一般采用谐 波电流消除器等。这些治理都是经测试、分析、计算后得出结果再进行处理，处理速度相对 较慢，而在电压治理方面只是以额定状态为目标，在电流治理方面是以不良电流限制程度 为目标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在一个工频周期内对电压和电流的幅值 和波形进行控制的按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电压和负载电流治理装置。本发明解决其技术问题所采用的技术方案本发明由用户供电电压治理单元和负载电流治理单元组成；所述用户供电电压治 理单元由电压互感器、标准电压发生器、第一比较器、第一放大器、反向耦合变压器组成；所 述电压互感器的初级与电网电压Uin并联，所述电压互感器的次级接所述第一比较器的一 个输入端，所述标准电压发生器的输出端接所述第一比较器的另一个输入端，所述第一比 较器的输出端经所述第一放大器接所述反向耦合变压器的初级，所述反向耦合变压器的次 级与电网电压Uin串联；所述负载电流治理单元由电流互感器、第一电流/电压转换器、标准电流发生器、 第二电流/电压转换器、第二比较器、固定放大器、第一耦合变压器组成；所述电流互感器 的初级与负载串联，所述电流互感器的次级接第一电流/电压转换器的输入端，所述第一 电流/电压转换器的输出端接所述第二比较器的一个输入端，所述第一电流/电压转换器 的输出电压为Uy ；所述标准电流发生器的输出端接所述第二电流/电压转换器的输入端， 所述第二电流/电压转换器的输出电压为ux，所述第二电流/电压转换器的输出端接所述 第二比较器的另一个输入端，所述第二比较器的输出电压为Uxy ；所述第二比较器的输出电 压Uxy与所述第二电流/电压转换器的输出电压Ux串联后接所述固定放大器的输入端，所 述固定放大器的输出端接所述第一耦合变压器的初级，所述第一耦合变压器的次级并联在 由所述负载与电流互感器的初级串联组成的支路的两端。本发明的工作原理如下本发明不需要测试计算，而是利用更换人为制作的标准电压及标准电流分别与实际电压和实际电流进行比较，找出差值再经放大器放大到一定功率的形式快速返回原电 路，以抵消偏离电压或电流，从而得到了理想的电压和电流，达到了治理电压和电流的目 的。本发明的有益效果如下(1)制作的标准电压，标准电流稳定度应在500ms以上，对一个工频周期20ms而 言，标准电压或标准电流是相对稳定的。本发明对信号的处理过程连续，整个处理过程约为 lms，处理速度极快，处理结果可满足工程的需要。 (2)本装置是按用户和电网的理想状态进行治理，可按用户的需要提供电压，可按 照电网的需求让电网需要的电流返回电网，电网不需要的电流自成回路，达到了供电与用 电的和谐状态。经本装置治理后的电压和电流稳定度及波形失真度均可达到以上。(3)本装置是通过更换电压、电流的标准来实现对某项电能质量的治理。当用户运 行方式有较大变化时可按需求更换标准。(4)治理后的电压与供电电压相对无关，只与标准电压的大小和波形有关，治理后 的电压就好像被标准电压“克隆”出来的电压一样。
(5)治理后的电流只有理想电流返回电网，其余电流通过本装置自成回路，不再返 回电网，就好像把负载电流分离了一样，这样大大的减少了对电网的负担和污染。(6)用户可根据工作需要在五项电压治理功能和五项电流治理功能中独立选项或 联合选项。联合选项的控制功率为独立选项各项控制功率之和。(7)由于偏移功率(偏离电压率乘以负载电流或供电电压乘以偏离电流)约为整 个负载功率的10%，所述将偏移功率拉回到正常预定指标只需负载功率的10%。(8)本装置应用范围广，利用本发明的原理制作的装置，其容量最小，从500W开 始，其最大容量由电力电子器件的容量决定，可供家庭式企业使用。综上所述，本装置具有绿色、环保、优质、高效、快速等特点，经本装置治理后的电 压和电流将使供电和用电的电能质量大大提高。
图1为本发明的原理框图。图2为电压及电流互感器、反向耦合变压器和第一耦合变压器的安装位置示意 图。图3为用户供电电压治理单元的电路原理图。图4为具有稳流作用的第二比较器的电路原理图。图5为在图4的基础上增加有补偿无功电流作用的第二比较器的电路原理图。图6为在图5的基础上增加有抑制谐波电流作用的第二比较器的电路原理图。图7为固定放大器的电路原理图。在图1-7中，IC1-IC8的型号为μ Α741，Q1-Q4的型号为BUS14, A为三相交流电 源的A相，N为三相交流电源的零线，Ux:为标准电流发生器产生的标准电流经第二电流/ 电压转换器后的电压(即第二电流/电压转换器的输出电压)，Uy:为电流互感器采样的负 载电流经第一电流/电压转换器后的电压(即第一电流/电压转换器的输出电压)，Uxy 为 第二比较器的输出电压，Uxy包括Uxyl-Uxy3，Uxyl 为具有稳定电流作用的第二比较器的输出电压，Uxy2 为在Uxyl的基础上增加有补偿无功电流作用的第二比较器的输出电压，Uxy3 为在 Uxy2的基础上增加有抑制谐波电流作用的第二比较器的输出电压，Ub 为标准电压发生器产 生的标准电压，Uin 电网供电电压，Uin/A:电压互感器的采样电压，Ul :为将电网供电电压与 标准电压的差值经处理后，由反向耦合变压器耦合到供电回路中的电压，U2 为将负载偏离 电流处理后，再由第一耦合变压器耦合，进而形成与负载并联的支路上的电压，IBQ 标准电 流发生器，Ib:标准电流。
具体实施方式
由图1-7所示的实施例可知，它由用户供电电压治理单元和负载电流治理单元组 成；所述用户供电电压治理单元由电压互感器、标准电压发生器、第一比较器、第一放大器、 反向耦合变压器组成；所述电压互感器的初级与电网电压Uin并联，所述电压互感器的次级 接所述第一比较器的一个输入端，所述标准电压发生器的输出端接所述第一比较器的另一 个输入端，所述第一比较器的输出端经所述第一放大器接所述反向耦合变压器的初级，所 述反向耦合变压器的次级与电网电压Uin串联；所述负载电流治理单元由电流互感器、第一电流/电压转换器、标准电流发生器、 第二电流/电压转换器、第二比较器、固定放大器、第一耦合变压器组成；所述电流互感器 的初级与负载串联，所述电流互感器的次级接第一电流/电压转换器的输入端，所述第一 电流/电压转换器的输出端接所述第二比较器的一个输入端，所述第一电流/电压转换器 的输出电压为Uy ；所述标准电流发生器的输出端接所述第二电流/电压转换器的输入端， 所述第二电流/电压转换器的输出电压为ux，所述第二电流/电压转换器的输出端接所述 第二比较器的另一个输入端，所述第二比较器的输出电压为Uxy ；所述第二比较器的输出电 压Uxy与所述第二电流/电压转换器的输出电SUx串联后接所述固定放大器的输入端，所 述固定放大器的输出端接所述第一耦合变压器的初级，所述第一耦合变压器的次级并联在 由所述负载与电流互感器的初级串联组成的支路的两端。所述用户供电电压治理单元的电压互感器为Tl ；所述第一比较器由运算放大器 ICl、电阻R1-R4组成，运算放大器ICl的负向输入端2脚经电阻Rl接电压互感器Tl次级 的一端，电压互感器Tl次级的另一端接地，运算放大器ICl的正向输入端3脚经电阻R2接 标准电压发生器的输出的标准电压Ub的一端，标准电压Ub的另一端接地，电阻R4接在运算 放大器ICl的3脚与地之间，电阻R3接在运算放大器ICl的6脚与2脚之间；所述第一放大器由电压放大器和第一功率放大器组成；所述电压放大器由运算 放大器IC2、电阻R5-R7组成，运算放大器IC2的负向输入端2脚经电阻R5接运算放大器 ICl的输出端6脚，电阻R7接在运算放大器IC2的3脚与地之间，电阻R6接在运算放大器 IC2的6脚与2脚之间；所述第一功率放大器为由晶体管Q1-Q2、第二耦合变压器T2、电阻 R8-R10组成的推挽放大器，第二耦合变压器T2的初级接在运算放大器IC2的输出端6脚与 地之间，第二耦合变压器T2的次级分别接晶体管Ql和Q2的基极，第二耦合变压器T2次级 的中心抽头分别经电阻R8和R9接Vcc1和地；晶体管Ql和Q2的发射极并联后经电阻RlO 接地；晶体管Ql和Q2的集电极分别接所述反向耦合变压器T3的初级，所述反向耦合变压 器T3初级的中心抽头接Vcc1。所述标准电压发生器输出的标准电压Ub为下述中的任一种
(1)所述标准电压Ub的波形为正弦波；(2)所述标准电压Ub的有效值为220V/A，其中A为所述电压互感器Tl的变比系 数；(3)所述标准电压Ub的有效值为用户指定的电压的1/A ；(4)所述标准电压Ub的有效值为220V/A，并且其波形为正弦波；(5)所述标准电压Ub的有效值为220V/A，并且其波形为正弦波叠加一个谐波电压。
所述负载电流治理单元的电流互感器为T4，电流互感器T4的初级Ll与负载Z串 联；所述第一电流/电压转换器由电阻R12组成；电阻R12与电流互感器T4的次级L2并联 后的一端接地，其另一端为E点；所述第二电流/电压转换器由电阻Rll组成；电阻Rll与 所述标准电流发生器IBQ并联后的一端接地，其另一端为D点；所述第二比较器由运算放大器IC3、电阻R13-R16组成；运算放大器IC3的正向输 入端3脚经电阻R14接所述D点，运算放大器IC3的负向输入端2脚经电阻R13接所述E 点，电阻R15接在运算放大器IC3的3脚与地之间，电阻R16接在运算放大器IC3的6脚与 2脚之间，运算放大器IC3的输出电压为Uxy1 ；所述固定放大器由第一反相电压放大器、第一移相器、第二反相电压放大器、第二 功率放大器组成；第一反相电压放大器的输出端依次经第一移相器、第二反相电压放大器 接第二功率放大器的输入端，所述第二功率放大器的输出端接所述第一耦合变压器T6的 初级，第一耦合变压器T6的初级的中心抽头接Vcc1 ；所述第一反相电压放大器由运算放大 器IC6、电阻R23-R24、电位器RWl组成；所述第二比较器的输出电压Uxy与所述第二电流/ 电压转换器的输出电SUx串联后的支路的一端经电阻R23接运算放大器IC6的负向输入端 2脚，所述支路的另一端接地；电阻R24接在运算放大器IC6的正向输入端3脚与地之间， 电位器RWl接在运算放大器IC6的6脚与2脚之间；所述第一移相器由运算放大器IC7、电 阻R25-R26、电位器RW2、电容C2组成；运算放大器IC7的负向输入端2脚经电阻R25接运 算放大器IC6的输出端6脚，电容C2与电位器RW2串联后接在运算放大器IC6的输出端6 脚与地之间，电位器RW2的一端接地，运算放大器IC7的正向输入端3脚接电容C2与电位 器RW2的节点；电阻R26接在运算放大器IC7的6脚与2脚之间；所述第二反相电压放大器 由运算放大器IC8、电阻R27-R28、电位器RW3组成；运算放大器IC8的负向输入端2脚经电 阻R27接运算放大器IC7的输出端6脚，电阻R28接在运算放大器IC8的正向输入端3脚 与地之间，电位器RW3接在运算放大器IC8的6脚与2脚之间；所述第二功率放大器为由晶 体管Q3-Q4、第三耦合变压器T5、电阻R29-R31组成的推挽放大器，第三耦合变压器T5的初 级接在运算放大器IC8的输出端6脚与地之间，第三耦合变压器T5的次级分别接晶体管Q3 和Q4的基极，第三耦合变压器T5次级的中心抽头分别经电阻R29和R30接Vcc1和地；晶体 管Q3和Q4的发射极并联后经电阻R31接地；晶体管Q3和Q4的集电极分别接所述第一耦 合变压器T6(其变比为1 1)的初级，所述第一耦合变压器Τ6初级的中心抽头接VCCl，K 述第一耦合变压器T6的次级与由负载Z和电流互感器的初级Ll串联后组成的支路并联。在本实施例中，在所述第二比较器中设有用于补偿无功电流的第三反相电压放大 器，所述第三反相电压放大器由运算放大器IC4、电阻R17-R19组成；运算放大器IC4的负 向输入端2脚经电阻R17接运算放大器IC3的输出端6脚，电阻R18接在运算放大器IC4的正向输入端3脚与地之间，电阻R19接在运算放大器IC4的6脚与2脚之间；运算放大器 IC4的输出电压为Uxy2。在本实施例中，在所述第二比较器中还设有用于抑制谐波电流的第二移相器，所 述第二移相器由运算放大器IC5、电阻R20-R21、电位器RW4、电容Cl组成；运算放大器IC5 的负向输入端2脚经电阻R20接运算放大器IC4的输出端6脚，电容Cl与电位器RW4串联 后接在运算放大器IC4的输出端6脚与地之间，电位器RW4的一端接地，电容Cl与电位器 RW4的节点接运算放大器IC5的正向输入端3脚，电阻R21接在运算放大器IC5的6脚与2 脚之间；运算放大器IC5的输出电压为Uxy30
用户供电电压治理单元的工作原理如下(参见图2和图3)制作一个标准电压Ub, Ub与供电电压频率相同、相位相同、波形良好、有效值稳定， 且适用于电子器件运算。令标准电压Ub是理想电压的1/A倍；用电压互感器对供电电压连 续采样，电压互感器的变比系数为1/A，采样电压为Uin/A，将标准电压与采样电压在第一比 较器中进行比较，将比较的结果送入第一放大器进行放大，第一放大器包括电压放大器和 第一功率放大器，总共放大β倍，令β =A;放大后的电压即为偏离电压。将偏离电压经 1 1的反向耦合变压器耦合到供电回路(即U1)，则抵消了供电电压中的偏离部分，这样 得到的输出电压就是治理好的理想电压。用户供电电压治理单元具有如下五项电压治理功能(1)对负载的供电电压有稳压作用制作一个标准电压，使其有效值稳定在220V/A，其中取A = 44，将Uin/A与标准电 压同时送入图3所示第一比较器IC1，再经第一放大器放大放大β倍(令β =A)后返回 电网供电电路，抵消供电电压幅值的偏差，其新的供电电压有效值稳定在220V。即本装置可 作为交流稳压器使用。(2)消除供电电压由于谐波造成的污染，将已被污染的供电电压还原为正弦波后 再为负载供电制作一个标准电压，使其波形为正弦波，当供电电压被污染含有高次谐波时，将其 与标准电压同时送入图3所示第一比较器中进行比较，再经第一放大器放大β倍(令β =A)找出其差值后返回供电电路，抵消供电电压偏离正弦的部分。新的供电电压即为正弦 波。即本装置可作为交流滤波器使用。(3)本装置具有输出指定电压的作用制作一个标准电压使其有效值为用户指定电压的1/Α，如用户指定电压U = 228V 时，将228V/A与Uin/A同时送入图3所示第一比较器，比较结果经第一放大器放大β倍 (令β =A)后返回电网供电电路，抵消供电电压有效值的偏差。其新的供电电压被稳定在 228V，这样对用户而言，产品质量最好、效率最高。即本装置可作为指定电压输出器使用。(4)本装置起到了可输出额定电压的作用制作一个标准电压，使其有效值稳定在220V/A，波形为正弦波。将Uin/A与标准电 压同时送入图3所示第一比较器，再经第一放大器放大β倍(令β =A)后返回电网供电 电路，抵消供电电压有效值的偏离和抵消供电电压波形偏离正弦的部分。即本装置可作为 额定电压输出器使用。(5)本装置有抑制负载中谐波电流的作用
制作一个在上述第(4)项标准电压的基础上叠加一个谐波电压的标准电压Ub。将 UinZA与Ub同时送入图3所示第一比较器，再经第一放大器放大β倍(令β =A)后返回 供电电路，得到新的供电电压，该电压加在具有非线性负载电路上可使其返回系统的电流 最大正弦波化，且该电压不影响系统供电电压原状况。负载电流治理单元的工作原理如下如果单相交流电压加在负载两端时，在负载中将有交流电流流过，其大小及波形 与所加电压和阻抗性质有关，把此交流电流叫实际电流Is，把需要治理的电流看做由两部 分组成即把希望流回电网的电流叫理想电流Iy把不希望返回电网的电流叫偏离电流ΙΡ。 偏离电流可能会对电网造成负担或者说造成污染。将偏离电流Ip经本装置电子处理后变成 相应的偏离电压U2，将上述偏离电压加在负载Z的两端，此时偏离电压为负载提供了一个 新的电流通路，迫使偏离电流Ip不再流回供电回路。从而完成了偏离电流的续流作用。这 样大大减轻了对电网的负担和污染。具体做法是；将实际电流Is看成由两部分组成，一部分为理想电流Iy另一部分为 偏离电流ΙΡ。Is = L+IP。如图2所示，做一个标准电流Ib，使Ib = Iy并使Ib与供电电压 频率相同，波形稳定、相位稳定、幅值稳定。将此标准电流Ib经第二电流/电压转换器转换 成电压Ux。将13经1 1的电流互感器采样后再经第一电流/电压转换器转换成电压Uy。 将Ux与Uy同时送入第二 比较放大器IC3(见图4-图6)，IC3的正向输入端接Ux，其负向输 入端接Ur,第二比较器输出的电压即为偏离电压Uxy (Uxyl、Uxy2、Uxy3)，将Uxy (Uxyl、Uxy2、Uxy3)与 Ux叠加后的结果作为固定放大器的输入信号(见图7)。固定放大器如图7所示，其总放大 倍数为α倍，移相角为Y，第一耦合变压器Τ6的变比为1 1。当Uxy = O时，只剩下Ux。当调整固定放大器放大量为α及移相角为、使固定放 大器的输出电压U2与负载Z的供电电压Uin完全相同时即可实现U2与Uin的并联，此时U2 与Uin并联同时为负载Z供电，但此时U2不给负载Z提供电流，就好像电网中的发电机刚并 网不发电一样。当Uxy兴0时，所述输出电压U2将做相应的变化，U2为负载中的偏离电流Ip提供 了一个新的通道，完成了偏离电流Ip的续流作用。此时偏离电流Ip不再返回供电回路，偏 离电流Ip就好像被新的通道旁路了 一样。负载电流治理单元具有如下五项电流治理功能(1)本装置起到了稳定交流电流的作用当负载电路中只有有功电流时，做一个标准电流Ib使其等于理想电流Iy将标准 电流Ib送入第二电流/电压转换器转换为υχ，再将实际电流Is采样后的电流经第一电流/ 电压转换器转换成电压Uy，如图4所示，将Ux、Uy同时送入第二比较器IC3的输入端；此时 IC3的输出电压为Uxyl，Uxyl与Ux叠加后送入固定放大器的输入端，则所述输出电压U2作相 应变化，其结果导致负载中的偏离电流做相反的变化，因此负载中的电流得到了稳定。起到 了交流电流稳定器的作用。(2)装置为负载提供了无功电流，减少了系统对无功电流的输出，扩大了系统的容 量(见图5)。当负载中流有电感性和电阻性电流时，作一个标准电流Ib使其和电阻性电流频 率、相位、大小相等、波形一致。将Ib经第二电流/电压转换器转换成电SUx，取实际电流为Is经第一电流/电压转换器转换成电压uy。如图5所示，将Ux与Uy同时送入第二比较 器IC3，并将比较结果送入放大倍数为1的第三反相电压放大器，此时第三反相电压放电器 IC4的输出为Uxy2，Uxy2与Ux叠加后送入固定放大器的输入端，输出电压U2作相应变化。U2 为负载中的无功电流提供了新的电流通道。负载中的无功电流不再由供电电压提供而是由 U2提供。这样减轻了系统的负担，起到了无功电流补偿器的作用。(3)装置起到了消除负载中谐波电流的作用(见图6)当负载中流有有功电流、无功电流和非线性电流时，做一个标准电流Ib为线性电 流(其中含有功电流和无功电流)将Ib经第二电流/电压转换器转换成电压Ux，取实际电 流Is经第一电流/电压转换器转换成电压Uy。如图6所示， 将Ux与Uy同时送入第二比较 器IC3，将比较的结果送入放大倍数为ηα的第三反相电压放大器IC4后，再送入移相角度 为ηιγ的第二移相器IC5，此时IC5输出的电压为Uxy3。Uxy3与Ux叠加后送入固定放大器的 输入端，输出电压U2作相应变化(可调整η α使U2相应变动使其在负载Z上产生 的变动电流尽可能和偏离电流一致)。本装置为负载中的谐波电流提供了新的电流通道，负 载中的谐波电流不再流回供电回路。起到了谐波电流消除器的作用。(4)本装置限制了有功电流、无功电流和谐波电流返回供电回路的比例，满足了系 统安全经济供电。当负载中流有有功电流、无功电流和谐波电流的合成电流时，按一定比例将上述 三种电流制作一个标准电流，按上述程序处理则返回系统的电流就是标准电流也就是理想 电流。而其余偏离电流由U2提供通路自成系统不再返回供电回路。本装置起到了限制谐 波电流返回系统的作用。(5)当负载中需要减少无功电流和谐波电流时，可先使用无源器件减少部分无功 电流和谐波电流，剩余部分则利用本装置使用的办法继续完成。由于此法加强了动态治理， 既经济效果又好。
权利要求
一种按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电压和负载电流治理装置，其特征在于它由用户供电电压治理单元和负载电流治理单元组成；所述用户供电电压治理单元由电压互感器、标准电压发生器、第一比较器、第一放大器、反向耦合变压器组成；所述电压互感器的初级与电网电压(Uin)并联，所述电压互感器的次级接所述第一比较器的一个输入端，所述标准电压发生器的输出端接所述第一比较器的另一个输入端，所述第一比较器的输出端经所述第一放大器接所述反向耦合变压器的初级，所述反向耦合变压器的次级与电网电压(Uin)串联；所述负载电流治理单元由电流互感器、第一电流/电压转换器、标准电流发生器、第二电流/电压转换器、第二比较器、固定放大器、第一耦合变压器组成；所述电流互感器的初级与负载串联，所述电流互感器的次级接第一电流/电压转换器的输入端，所述第一电流/电压转换器的输出端接所述第二比较器的一个输入端，所述第一电流/电压转换器的输出电压为(Uy)；所述标准电流发生器的输出端接所述第二电流/电压转换器的输入端，所述第二电流/电压转换器的输出电压为(Ux)，所述第二电流/电压转换器的输出端接所述第二比较器的另一个输入端，所述第二比较器的输出电压为(Uxy)；所述第二比较器的输出电压(Uxy)与所述第二电流/电压转换器的输出电压(Ux)串联后接所述固定放大器的输入端，所述固定放大器的输出端接所述第一耦合变压器的初级，所述第一耦合变压器的次级并联在由所述负载与电流互感器的初级串联组成的支路的两端。
2.根据权利要求1所述的按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电压和负载电 流治理装置，其特征在于所述用户供电电压治理单元的电压互感器为(T1)；所述第一比 较器由运算放大器(IC1)、电阻(R1-R4)组成，运算放大器(IC1)的负向输入端2脚经电 阻(R1)接电压互感器(T1)次级的一端，电压互感器(T1)次级的另一端接地，运算放大器 (IC1)的正向输入端3脚经电阻(R2)接标准电压发生器的输出的标准电压(Ub)的一端，标 准电压(Ub)的另一端接地，电阻(R4)接在运算放大器(IC1)的3脚与地之间，电阻(R3)接 在运算放大器(IC1)的6脚与2脚之间；所述第一放大器由电压放大器和第一功率放大器组成；所述电压放大器由运算放大器 (IC2)、电阻(R5-R7)组成，运算放大器(IC2)的负向输入端2脚经电阻(R5)接运算放大器 (IC1)的输出端6脚，电阻R7接在运算放大器(IC2)的3脚与地之间，电阻(R6)接在运算 放大器(IC2)的6脚与2脚之间；所述第一功率放大器为由晶体管(Q1-Q2)、第二耦合变压 器(T2)、电阻(R8-R10)组成的推挽放大器，第二耦合变压器(T2)的初级接在运算放大器 (IC2)的输出端6脚与地之间，第二耦合变压器(T2)的次级分别接晶体管(Q1)和晶体管 (Q2)的基极，第二耦合变压器(T2)次级的中心抽头分别经电阻(R8)和电阻(R9)接VCCl 和地；晶体管(Q1)和晶体管(Q2)的发射极并联后经电阻(R10)接地；晶体管(Q1)和晶体 管(Q2)的集电极分别接所述反向耦合变压器(T3)的初级，所述反向耦合变压器(T3)初级 的中心抽头接VCCl。所述标准电压发生器输出的标准电压(Ub)为下述中的任一种(1)所述标准电压(Ub)的波形为正弦波；(2)所述标准电压(Ub)的有效值为220V/A，其中A为所述电压互感器(T1)的变比系数；(3)所述标准电压(Ub)的有效值为用户指定的电压的1/A；(4)所述标准电压(Ub)的有效值为220V/A，并且其波形为正弦波；(5)所述标准电压(Ub)的有效值为220V/A，并且其波形为正弦波叠加一个谐波电压。
3.根据权利要求2所述的按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电压和负载电 流治理装置，其特征在于所述负载电流治理单元的电流互感器为(T4)，电流互感器(T4)的 初级(L1)与负载(Z)串联；所述第一电流/电压转换器由电阻(R12)组成；电阻(R12)与 电流互感器(T4)的次级(L2)并联后的一端接地，其另一端为E点；所述第二电流/电压转 换器由电阻(R11)组成；电阻(R11)与所述标准电流发生器(IBQ)并联后的一端接地，其另 一端为D点；所述第二比较器由运算放大器(IC3)、电阻(R13-R16)组成；运算放大器(IC3)的正向 输入端3脚经电阻(R14)接所述D点，运算放大器(IC3)的负向输入端2脚经电阻(R13) 接所述E点，电阻(R15)接在运算放大器(IC3)的3脚与地之间，电阻(R16)接在运算放大 器(IC3)的6脚与2脚之间，运算放大器(IC3)的输出电压为Uxyi ；所述固定放大器由第一反相电压放大器、第一移相器、第二反相电压放大器、第二功率 放大器组成；第一反相电压放大器的输出端依次经第一移相器、第二反相电压放大器接第 二功率放大器的输入端，所述第二功率放大器的输出端接所述第一耦合变压器(T6)的初 级，第一耦合变压器(T6)的初级的中心抽头接VCCl ；所述第一反相电压放大器由运算放大 器(IC6)、电阻(R23-R24)、电位器(RW1)组成；所述第二比较器的输出电压(Uxy)与所述 第二电流/电压转换器的输出电压(Ux)串联后的支路的一端经电阻(R23)接运算放大器 (IC6)的负向输入端2脚，所述支路的另一端接地；电阻(R24)接在运算放大器(IC6)的正 向输入端3脚与地之间，电位器(RW1)接在运算放大器(IC6)的6脚与2脚之间；所述第 一移相器由运算放大器(IC7)、电阻(R25-R26)、电位器(RW2)、电容(C2)组成；运算放大器 (IC7)的负向输入端2脚经电阻(R25)接运算放大器(IC6)的输出端6脚，电容(C2)与电 位器(RW2)串联后接在运算放大器(IC6)的输出端6脚与地之间，电位器(RW2)的一端接 地，运算放大器(IC7)的正向输入端3脚接电容(C2)与电位器(RW2)的节点；电阻(R26) 接在运算放大器(IC7)的6脚与2脚之间；所述第二反相电压放大器由运算放大器(IC8)、 电阻(R27-R28)、电位器(RW3)组成；运算放大器(IC8)的负向输入端2脚经电阻(R27)接 运算放大器(IC7)的输出端6脚，电阻(R28)接在运算放大器(IC8)的正向输入端3脚与 地之间，电位器(RW3)接在运算放大器(IC8)的6脚与2脚之间；所述第二功率放大器为由 晶体管(Q3-Q4)、第三耦合变压器(T5)、电阻(R29-R31)组成的推挽放大器，第三耦合变压 器(T5)的初级接在运算放大器(IC8)的输出端6脚与地之间，第三耦合变压器(T5)的次 级分别接晶体管(Q3)和晶体管(Q4)的基极，第三耦合变压器(T5)次级的中心抽头分别经 电阻(R29)和电阻(R30)接乂⑶和地；晶体管(Q3)和晶体管(Q4)的发射极并联后经电阻 (R31)接地；晶体管(Q3)和晶体管(Q4)的集电极分别接所述第一耦合变压器(T6)的初级， 所述第一耦合变压器(T6)初级的中心抽头接VCCl，所述第一耦合变压器(T6)的次级与由 负载⑵和电流互感器(T4)的初级(L1)串联后组成的支路并联。
4.根据权利要求3所述的按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电压和负载电 流治理装置，其特征在于在所述第二比较器中设有用于补偿无功电流的第三反相电压放大 器，所述第三反相电压放大器由运算放大器(IC4)、电阻(R17-R19)组成；运算放大器(IC4) 的负向输入端2脚经电阻(R17)接运算放大器(IC3)的输出端6脚，电阻(R18)接在运算放大器(IC4)的正向输入端3脚与地之间，电阻(R19)接在运算放大器(IC4)的6脚与2 脚之间；运算放大器(IC4)的输出电压为Uxy2。
5.根据权利要求4所述的按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电压和负载电 流治理装置，其特征在于在所述第二比较器中还设有用于抑制谐波电流的第二移相器，所 述第二移相器由运算放大器(IC5)、电阻(R20-R21)、电位器RW4、电容(C1)组成；运算放大 器(IC5)的负向输入端2脚经电阻(R20)接运算放大器(IC4)的输出端6脚，电容(C1)与 电位器(RW4)串联后接在运算放大器(IC4)的输出端6脚与地之间，电位器(RW4)的一端 接地，电容(C1)与电位器(RW4)的节点接运算放大器(IC5)的正向输入端3脚，电阻(R21) 接在运算放大器(IC5)的6脚与2脚之间；运算放大器(IC5)的输出电压为Uxy3。
全文摘要
本发明涉及一种按电网要求和用户需要进行治理的用户供电电压和负载电流治理装置，它由用户供电电压治理单元和负载电流治理单元组成；所述用户供电电压治理单元由电压互感器、标准电压发生器、第一比较器、第一放大器、反向耦合变压器组成；所述负载电流治理单元由电流互感器、第一电流/电压转换器、标准电流发生器、第二电流/电压转换器、第二比较器、固定放大器、第一耦合变压器组成。本发明的有益效果是具有绿色、环保、优质、高效、快速等特点，经本装置治理后的电压和电流将使供电和用电的电能质量大大提高。
文档编号H02J3/00GK101834441SQ20101018146
公开日2010年9月15日 申请日期2010年5月25日 优先权日2010年5月25日
发明者牛世斌 申请人:牛世斌