专利名称：高倍节电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种节电装置，尤其涉及一种通过充、放电储能电路实现的高倍节电装置。
背景技术：
现有的节电方法大致分以下三种1、应用新材料，改善性能、减小损耗，采用新材料的变压器铁芯；2、根据负载大小及不同的工况，自动调节输出优化控制，如照明、空调、风机、泵类等；3、改善用电质量，增加功率因数，平滑电源波动、谐波。
以上节电方法大都在能节电在10％～35％之间。但电能并没有被充分利用，特别是在有储能装置的系统中。节电的效果并不理想。
发明内容
本发明为解决上述技术问题提供一种高倍节电装置，目的是利用充放电电路对电能进行合理利用，节电效率达40％～95％。
本发明高倍节电装置，包括电源、控制保护电路，充放电电路与电源和控制保护电路连接。
所述的充放电电路是由下述结构构成与电源正极连接的电感(L1、L2)，电感(L1、L2)与开关管(BG1、BG2)的集电极连接，开关管(BG1、BG2)的基极与控制保护电路连接，开关管(BG1、BG2)的发射极与开关管(BG3、BG4)的集电极连接，开关管(BG3、BG4)的基极与控制保护电路连接，开关管BG3、开关管BG4的发射极连接，在开关管(BG1、BG2)发射极与电源负极之间连接有电容(C1、C2)，开关管(BG3、BG4)的发射极与电源的负极之间连接有负载RFz，开关管(BG1、BG2)、电容(C1、C2)、电感(L1、L2)构成充电电路，开关管(BG3、BG4)、电容(C1、C2)、负载Rfz构成放电电路。
所述的充电电路中的输入等效阻抗RC≤2L/C]]>所述的充电电路的充电时间与放电电路的放电时间相等。
所述的开关管BG3和开关管BG4的发射极与充放电电路连接。
所述的负载Rfz是直流负载或交流负载。
本发明的优点效果本发明结构简单，节电率可高达40％～95％。无论是直流、交流、阻性还是感性负载都适用。此产品安装简单。
图1是本发明的结构框图。
图2是本发明的充放电电路的电路图。
图中1、电源；2、控制保护电路3、充放电电路。
具体实施例方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
高倍节电装置，包括电源1、控制保护电路2，充放电电路3与电源1和控制保护电路2连接，控制保护电路2控制电源1的开关。
充放电电路3是由下述结构构成与电源1正极连接的电感(L1、L2)，电感(L1、L2)与开关管(BG1、BG2)的集电极连接，开关管(BG1、BG2)的基极与控制保护电路2连接，开关管(BG1、BG2)的发射极与开关管(BG3、BG4)的集电极连接，开关管(BG3、BG4)的基极与控制保护电路2连接，开关管BG3、开关管BG4的发射极连接，在开关管(BG1、BG2)发射极与电源1负极之间连接有电容(C1、C2)，开关管(BG3、BG4)的发射极与电源1的负极之间连接有负载(RFZ)，开关管(BG1、BG2)、电容(C1、C2)、电感(L1、L2)构成充电电路，开关管(BG3、BG4)、电容(C1、C2)、负载Rfz构成放电电路。
所述的充电电路中的输入等效阻抗RC≤2L/C]]>所述的充电电路的充电时间与放电电路的放电时间相等。
所述的两个开关管BG3和开关管BG4的发射极之间与充放电电路连接。
所述的负载Rfz是直流负载或交流负载。
本发明的工作原理直流电压加至Rc、L、C组成的串联欠阻尼电路，其电流为一正弦衰减波形。当电流在第一个半波尾值为零时，终止充电，再将电容电能向负载放电，如果是交流负载还得经逆变电路，其充电、放电时间相等。用这样两套同样电路充、放交替工作，在电源侧与负载侧都有连续的充、放电电流。
控制保护电路依据负载检测的信息，控制输入电路电压的调整，充、放电的时间控制，保护电路传统的过压、过流、短路、单相保护，特别是有元器件损坏，参数超出节电范围断电告警电路。
由于电源电路、控制保护电路、逆变电路都是现有技术，在此略去。
当负载较大时，可在充放电电路两个开关管BG3、开关管BG4的发射极之间至少接一个充放电电路，充电电路各自独立，放电电路中各电容并联向负载放电，以此来增大带负载能力。开关管的基极接控制保护电路的输出端，控制通、断各支路同步工作。
当BG1通、BG3止，直流电由其正极通过L1、BG1向C1充电。当充电电流为零时，BG1止、BG3通，电容C1向负载Rfz放电。此时充电电流为零时，BG2通、BG4止，直流电由其正极通过L2、BG2向C2充电。经过相同时间，BG3止、BG1通，BG4通、BG2止。充放电电路循环交替充、放电。系统很快进入稳定状态。
一、充放电电路公式解读(公式出至李瀚荪编《电路分析基础》书)①、当充电电路参数RC<2L/C]]>时有下列公式Uc(t)＝U+(Uf-U)(w0/wd)e-atcos(wdt-θ)ic(t)＝(U-Uf)(W02c/wd)e-atsin Wdt公式中a＝Rc/2L；W0=1/LC;]]>t＝π/wdWd=W02-a2;]]>其中U为电源电压；Uc(t)为t时间的电容电压；ic(t)为t时间的充电电流值；RC为充电电路的输入等效阻抗；tm为充电电流最大值出现的时间。
而RC=2L/C]]>时为临界状态，此时公式为Uc(t)＝U+(Uf-U)(1+at)e-atic(t)＝(U-Uf)a2·c·t·e-at②放电回路Uf=Uc(t)·e-(t/τf)]]>；τf＝c·Rfz；If＝Uf/Rfz；Ifp＝[Uc(t)+Uf]/2；其中τf为放电时间常数；Rfz为负载阻抗；If为放电终值电流；Uf为放电终了电压；Ifp为放电平均电流值。
当负载较大时，需用多个支路增强带负载能力时要提升电源电压U，以使负载得到额定能量。
举例说明充电回路参数Rc＝0.019Ω、L＝10-6H、C＝10-2F由前公式得；a＝RC/2L＝9.5×103W0=1/LC=104]]>Wd=W02-a2=3.1225×103]]>θ＝arcsin(a/w0)＝1.253所以w0/wd＝3.2；第一个半波电流为零时的时间t＝π/wd＝1.006×10-3，正弦波最大值所对应的时间tm＝π/2wd＝0.5×10-3，所以cos(wdt-θ)＝-0.31247，e-at＝7.07×10-5；e-atm＝0.0084；当负载Rfz=5Ω时，τf＝c·Rfz＝5×10-2；e-(t/τf)=0.98]]>；经若干充放电，其电容电压稳定在Uf＝0.98U；将上述值代入充放电公式。
要说明的是因第一个半波是正弦波，取其最大值的0.707倍为有效值，ICY为有效值。
Uc(t)＝U+(U-U0)×3.2×7.07×10-5×0.31247＝U+(U-Uf)0.0000706ICY(t)＝(U-U0)×3.2×104×10-2×0.0084×0.707＝(U-Uf)×1.9由于Uf＝0.98U；If＝0.98U/Rfz；Ifp＝0.99U/RfzICY＝(U-Uf)×1.9＝0.038U＝0.19U/RfzIfp/ICY＝0.99÷0.19＝5.2；节电81％。
如果Rfz＝1Ω，则Uf＝0.9043V；Ifp＝0.95U/Rfz；由于此值小于U/Rfz，需提高电压为1.05V。Ifpg＝U/Rfz；ICY＝0.18U/Rfz；ICyz＝0.18×1.052×U/Rfz＝0.198U/RfzIfpg/ICyz＝5.04；节电80.2％。
上述的负载达到0.01欧姆，节电从40％～95％。
当输入回路改为可调频(正弦波)的变频电路，充电回路改为电感L、电容C并联谐振电路时，其它电路形式不变。只是充、放电时间变为谐振电路谐振周期的四分之一，同样用两套装置轮流交替工作，可达前述效果。
权利要求
1.高倍节电装置，包括电源(1)、控制保护电路(2)，其特征在于充放电电路(3)与电源(1)和控制保护电路(2)连接。
2.根据权利要求1所述的高倍节电装置，其特征在于所述的充放电电路(3)是由下述结构构成与电源(1)正极连接的电感(L1、L2)，电感(L1、L2)与开关管(BG1、BG2)的集电极连接，开关管(BG1、BG2)的基极与控制保护电路(2)连接，开关管(BG1、BG2)的发射极与开关管(BG3、BG4)的集电极连接，开关管(BG3、BG4)的基极与控制保护电路(2)连接，开关管BG3和开关管BG4的发射极连接，在开关管(BG1、BG2)发射极与电源(1)负极之间连接有电容(C1、C2)，开关管(BG3、BG4)的发射极与电源(1)的负极之间连接有负载(RFZ)，开关管(BG1、BG2)、电容(C1、C2)、电感(L1、L2)构成充电电路，开关管(BG3、BG4)、电容(C1、C2)、负载(RFZ)构成放电电路。
3.根据权利要求2所述的高倍节电装置，其特征在于所述的充电电路中的输入等效阻抗RC≤2(L/C)]]>
4.根据权利要求2所述的高倍节电装置，其特征在于所述的充电电路的充电时间与放电电路的放电时间相等。
5.根据权利要求2所述的高倍节电装置，其特征在于所述的开关管BG3和开关管BG4的发射极与充放电电路(3)连接。
6.根据权利要求2所述的高倍节电装置，其特征在于所述的负载(RFZ)是直流负载或交流负载。
全文摘要
本发明涉及一种节电装置，尤其涉及一种通过充、放电储能电路实现的高倍节电装置。本发明高倍节电装置，包括电源、控制保护电路，充放电电路与电源和控制保护电路连接。本发明的优点效果本发明结构简单，节电率可高达40％～95％。无论是直流、交流、阻性还是感性负载都适用。此产品安装简单。
文档编号G05F1/10GK101071980SQ20061004655
公开日2007年11月14日 申请日期2006年5月11日 优先权日2006年5月11日
发明者关裕仁 申请人:关裕仁