电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统的制作方法

本发明涉及电压调控领域，特别涉及一种电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统。

背景技术：

随着国民经济的发展，我国的发电设备不断增加，大部分的输配电网都经过改造，使原来电网末端电压偏低的现象得到了改善，然而电网末端电压偏高的现象却突显出来，尤其是夜间电压更高，使得很多用电设备长期处于超额定电压状态下工作，这将产生电能浪费、设备受损、电器过热以及寿命缩短的问题。

为解决上述问题，现有节电技术中采用一种稳压节电装置，该装置利用电磁调控电压技术，可以切除来自电源的过剩电压，强制降低用电设备的工作电流，减少系统线路损耗和设备的运行功率损耗，抑制电网高次谐波，抑制瞬变和浪涌，从而节约电能。然而，现有的稳压节电装置中，只能降压，不能升压。当电网电压升高或降低时，该装置的输出电压也随之相应上下波动，因此大大影响了其节电空间；尤其是当电网电压过低时，该装置降压将影响用电设备的正常运行。

当使用电网电源进行充电时，电网电源可能需要通过很长的电力线连接到负载。当负载越来越大时，传输至负载的电压会相对于电网电源的输出电压产生压降。因此，需要对电网电源的输出电压进行补偿，使其连接至不同负载时，负载的电压能够尽可能接近输出电压。然后现有的电压补偿电路的补偿效果不好。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种能保证系统不会因电网大能量冲击而损坏、能提高系统效率、降低电耗、对负载电压的补偿效果较好的电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统，包括电网电源、电压补偿电路、用于升压的正向电压调控电路、用于降压的反向电压调控电路、控制电路、采样电路、保护电路和负载，所述电压补偿电路的输入端与所述电网电源连接，所述电压补偿电路的输出端与所述负载连接，所述正向电压调控电路的输入端和反向电压调控电路的输入端均与所述电网电源和控制电路连接，所述正向电压调控电路的输出端和反向电压调控电路的输出端均与所述电压补偿电路连接，所述控制电路分别与所述电网电源、采样电路的输出端和保护电路的输出端连接，所述采样电路的输入端与所述负载连接；

所述电压补偿电路包括第一N沟道MOS管、第二N沟道MOS管、第三N沟道MOS管、第四N沟道MOS管、第一P沟道MOS管、第二P沟道MOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电容、第二电容、运算放大器和补偿启动电路，所述第一N沟道MOS管的栅极连接使能信号，所述第一N沟道MOS管的漏极与所述采样电路连接，所述第一N沟道MOS管的源极通过所述第三电阻分别与所述第一电容的一端和第五电阻的一端连接，所述第一电容的另一端接地，所述第五电阻的另一端与所述运算放大器的同相输入端连接，所述运算放大器的输出端通过所述第二电容与所述第二沟道MOS管的栅极连接，所述运算放大器的反向输入端与所述第二N沟道MOS管的源极和第四电阻的一端连接，所述第四电阻的另一端接地，所述第二N沟道MOS管的漏极分别与所述补偿启动电路、第一P沟道MOS管的漏极、第一P沟道MOS管的栅极和第二P沟道MOS管的栅极连接，所述第一P沟道MOS管的源极与所述第二P沟道MOS管的源极连接，所述第二P沟道MOS管的漏极与所述第三N沟道MOS管的漏极、第三N沟道MOS管的栅极和第四N沟道MOS管的栅极连接，所述第三N沟道MOS管的源极和第四N沟道MOS管的源极均接地，所述第四N沟道MOS管的漏极分别与所述第一电阻的一端和第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端连接电压输出端，所述第二电阻的另一端接地。

在本发明所述的电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统中，还包括第六电阻，所述第六电阻的一端与所述运算放大器的反向输入端连接，所述第六电阻的另一端与所述第二N沟道MOS管的源极连接。

在本发明所述的电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统中，还包括第三电容，所述第三电容的一端与所述第二N沟道MOS管的漏极连接，所述第三电容的另一端与所述第一P沟道MOS管的漏极连接。

在本发明所述的电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统中，还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第三N沟道MOS管的漏极连接，所述第四电容的另一端与所述第二P沟道MOS管的漏极连接。

在本发明所述的电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统中，还包括第七电阻，所述第三N沟道MOS管的源极通过所述第七电阻接地。

在本发明所述的电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统中，还包括第八电阻，所述第四N沟道MOS管的源极通过所述第八电阻接地。

实施本发明的电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统，具有以下有益效果：由于采用正向电压调控电路和反向电压调控电路，当用电系统的电压出现上、下限频繁波动时，可以保证该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统不会因电网大能量冲击而损坏，可在满足负载工作需要的前提下，大幅度提高系统效率，最大限度的降低电耗，电压补偿电路可以采集负载电流，并根据负载电流输出相应的补偿电流，当负载电流越大时，补偿电流越大，则电网电源输出的电压便会越大，从而实现对负载电压的补偿，所以其能保证系统不会因电网大能量冲击而损坏、能提高系统效率、降低电耗、对负载电压的补偿效果较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中电压补偿电路的电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统实施例中，该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统的结构示意图如图1所示。图1中，该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统包括电网电源1、电压补偿电路2、正向电压调控电路3、反向电压调控电路4、控制电路5、采样电路6、保护电路7和负载8，其中，电压补偿电路2的输入端与电网电源1连接，电压补偿电路2的输出端与负载8连接，正向电压调控电路3的输入端和反向电压调控电路4的输入端均与电网电源1和控制电路5连接，正向电压调控电路3的输出端和反向电压调控电路4的输出端均与电压补偿电路2连接，控制电路5分别与电网电源1、采样电路6的输出端和保护电路7的输出端连接，采样电路6的输入端与负载8连接。

上述正向电压调控电路3作为升压装置，用于进行升压，反向电压调控电路4作为降压装置，用于进行降压。正向电压调控电路3和反向电压调控电路4根据设定的电压值，通过采样电路6传输的信号判断正向电压调控电路3和反向电压调控电路4是吸合还是释放，使得电压补偿电路2的输出端达到所设定的电压值，从而实现稳压的目的。

本实施例中，采样电路6对负载8进行实时检测，将检测到的数据及时传输到控制电路5进行分析，如果电压偏高或偏低，则将修正信号传输到正向电压调控电路3和反向电压调控电路4，通过电压补偿电路2迅速修正到额定参数，使用电设备始终运行在额定工作状态下，从而达到系统高效节能的目的。

图2为本实施例中电压补偿电路的电路结构示意图。图2中，电压补偿电路2包括第一N沟道MOS管MN1、第二N沟道MOS管MN2、第三N沟道MOS管MN3、第四N沟道MOS管MN4、第一P沟道MOS管MP1、第二P沟道MOS管MP2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C1、第二电容C2、运算放大器A和补偿启动电路，其中，第一N沟道MOS管MN1的栅极连接使能信号EN，第一N沟道MOS管MN1的漏极与采样电路6连接，第一N沟道MOS管MN1的源极通过第三电阻R3分别与第一电容C1的一端和第五电阻R5的一端连接，第一电容C1的另一端接地，第五电阻R5的另一端与运算放大器A的同相输入端连接，运算放大器A的输出端通过第二电容C2与第二沟道MOS管MN2的栅极连接，运算放大器A的反向输入端与第二N沟道MOS管MN2的源极和第四电阻R4的一端连接，第四电阻R4的另一端接地。

本实施例中，第二N沟道MOS管MN2的漏极分别与补偿启动电路、第一P沟道MOS管的漏极、第一P沟道MOS管的栅极和第二P沟道MOS管的栅极连接，第一P沟道MOS管MP1的源极与第二P沟道MOS管MP2的源极连接，第二P沟道MOS管MP2的漏极与第三N沟道MOS管MN3的漏极、第三N沟道MOS管MN3的栅极和第四N沟道MOS管MN4的栅极连接，第三N沟道MOS管MN3的源极和第四N沟道MOS管MN4的源极均接地，第四N沟道MOS管MN4的漏极分别与第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端连接，第一电阻R1的另一端连接电压输出端Vout，第二电阻R1的另一端接地。

上述第五电阻R5为限流电阻，用于进行过流保护，提高该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统的安全可靠性。上述第二电容C2为耦合电容，用于防止运算放大器A和第二N沟道MOS管MN2之间的干扰。

本实施例中，第一N沟道MOS管MN1、第三电阻R3和第一电容C1构成电压采样模块，DC-DC转换器检测负载8的电流，并将其转换成相应的电压Vsamp，通过调节使能信号EN的取样频率以及第一电阻R1和第一电容C1的大小可以调节V1跟随电压Vsamp的速度。

本实施例中，第一P沟道MOS管MP1和第二P沟道MOS管MP2、第三N沟道MOS管MN3和第四N沟道MOS管MN4构成电流镜单元，第一P沟道MOS管MP1和第二P沟道MOS管MP2构成第一电流镜，第三N沟道MOS管MN3和第四N沟道MOS管MN4构成第二电流镜。其中，第一电流镜的基准端分别与第二N沟道MOS管MN2的漏极和补偿启动电路相连，其输出端与第二电流镜的基准端相连，第二电流镜的输出端的电流即为补偿电流Icomp。

本实施例中，第二N沟道MOS管MN2、补偿启动电路、第四电阻R4和第一电流镜单元构成电压转电流模块，运算放大器A作为缓冲器以起到隔离的作用，用于防止后续电路对电压Vsamp造成不利影响。当V2大于第二N沟道MOS管MN2的门槛电压vth(MN2)时，第二N沟道MOS管MN2导通，流过第二N沟道MOS管MN2的电流值为(V2-vth(MN2))/R2。补偿启动电路用于产生一门槛电流信号，第二N沟道MOS管MN2的漏极的电流必须大于该门槛电流时，电流镜单元才输出补偿电流Icomp。

本实施例中，当负载8的电流越大时，电压采样模块采样的电压越高，则第二N沟道MOS管MN2的栅极电压越高，流过第一P沟道MOS管MP1的电流越大，在电流镜单元的作用下，输出的补偿电流Icomp越大，进而使电网电源1的输出端的输出电压Vout越高，从而实现对负载电压的补偿。

本实施例中，该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统还包括第六电阻R6，第六电阻R6的一端与运算放大器A的反向输入端连接，第六电阻R6的另一端与第二N沟道MOS管MN2的源极连接。第六电阻R6为限流电阻，用于对运算放大器A的反向输入端和输出端之间的支路进行限流保护。

本实施例中，该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统还包括第三电容C3，第三电容C3的一端与第二N沟道MOS管MN2的漏极连接，第三电容C3的另一端与第一P沟道MOS管MP1的漏极连接。第三电容C3为耦合电容，用于防止第二N沟道MOS管MN2和第一P沟道MOS管MP1之间的干扰。

本实施例中，该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统包括第四电容C4，第四电容C4的一端与第三N沟道MOS管MN3的漏极连接，第四电容C4的另一端与第二P沟道MOS管MP2的漏极连接。第四电容C4为耦合电容，用于防止第二P沟道MOS管MP2和第三N沟道MOS管MN3之间的干扰。

本实施例中，该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统还包括第七电阻R7，第三N沟道MOS管MN3的源极通过第七电阻R7接地。第七电阻R7为限流电阻，用于对第三N沟道MOS管MN3的源极所在的支路进行过流保护。

本实施例中，该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统还包括第八电阻R8，第四N沟道MOS管MN4的源极通过第八电阻R8接地。第八电阻R8为限流电阻，用于对第四N沟道MOS管MN4的源极所在的支路进行过流保护。

总之，本发明通过增加正向电压调控电路3和反向电压调控电路4，当用电系统电压上、下限频繁波动时，可以保证该电磁稳压节能装置用电磁补偿稳压系统不会因电网电源1大能量冲击而损坏，在负载8工作需要的前提下，其大幅度提高系统效率，最大限度的降低电耗。电压补偿电路2可以采集负载8的电流，并根据该负载8的电流输出相应的补偿电流Icomp，当负载8的电流越大时，补偿电流Icomp越大，则电网电源1的输出端的输出电压Vout便会越大，从而实现对负载电压的补偿，对负载电压的补偿效果较好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。