专利名称：智能节电设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种供电设备，特别是一种应用于工商企业、机关单位灯光照明、空
调、风机、电梯、插座和生产设备等供电系统的智能化节电设备。
背景技术：
目前，我国的电网普遍存在电压不稳定的问题，大量的谐波、瞬变、浪涌使电网污 染严重，加之我国的多数用电设备普遍存在额定功率大于实际运行功率即"大马拉小车"的 情况，造成我国的电能使用过程中出现普遍的大量浪费现象。因此我国能源利用效率仅为 30%左右，比发达国家低约10个百分点，产值能耗比世界平均水平高2倍多，是世界上产值 能耗最高的国家之一。 如何解决高能耗的问题成为制约我国向前发展的一个重要问题。而节能的关键在 于节电，除人为节约使用因素外，最重要的是使用高科技的节电产品来实现节电，通过清理 电源、提高电源质量、抑制电路中的瞬变电流和谐波、降低用电设备的无用功损耗等原理来 实现节省电量，提高能效的。所谓能效，简单可理解为"能源使用效率"，更深层次则揭示了 企业应用能源的综合效益及企业运营成本的关系。企业运营成本中有相当部分是与能源及 设备密切相关的，除直观的节省电费外，为设备提供最佳运行环境，延长设备使用寿命、提 高设备生产力、减少设备故障率、降低设备维护及更新费用，这些综合效益已经成为企业核 心竞争力的重要组成部分。"减少成本就等于增加利润"，这一理念已成企业经营者的共识。
目前国内的大部分节电产品基本上都是以变频器为主，这种产品实际上在发达国 家已属淘汰产品。我公司研制成功的电能管理系统是由拥有自主知识产权并受国家专利保 护的系列节电产品组成，有动态监控、瞬流抑制、谐波治理、稳定电压、无功补偿、节电降耗 等六大功能单元组成，每一个独立的功能单元都与相应的产品对应，完全可以按造用户的 用电状况将不同的功能单元进行科学组合，真正实现了电能管理的智能化、系统化和个性 化。 电网污染，大都是指以谐波为主要污染源的电力污染。它将会导致电气设备发生 功能错误，对信息系统产生频率耦合干扰，使变压器、电气设备、电容器和线缆热损耗加大， 既增加了元件的谐波附加损耗，又导致了绝缘老化、设备寿命降低。所以怎样降低谐波产生 的电网污染，也是本发明所解决的重要问题之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能节电设备，在现有技术的基础上增加了谐波抑制能
量回馈单元，可以降低目前国内常用供电系统有功及无功损耗，有效提高电力品质、改善供
电质量，并降低线路损耗，提高用电系统的安全性。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现 —种智能节电设备，主要由主电路、控制回路和控制软件组成 主回路包括磁电转换单元和谐波抑制能量回馈单元，所述谐波抑制能量回馈单元与磁电转换单元并联； 控制回路包括信号检测单元、CPU控制单元，信号检测单元将旁路指令发送给CPU 控制单元，所述CPU控制单元将节点指令发送给磁电转换单元，并且控制谐波抑制能量回 馈单元； 还包括一个自动旁路系统，由一个接触器组成。 本发明的有益效果为可以抑制瞬变冲击、治理谐波污染、平抑电压波动、提高功 率因数和用电效率，从而节约用电成本、改善用电质量、保护设备安全并延长设备使用寿
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的智能节电设备的电路原理图； 图2是安装前后跟踪的电流波形和电压波形图； 图3是安装前后的功耗示意图； 图4是安装前后电压波形变化示意图； 图5是谐波抑制能量回馈单元的电路结构图； 图6是谐波抑制能量回馈单元的工作流程图。 图中1、主电路；2、控制回路；3、磁电转换单元；4、谐波抑制能量回馈单元；5、 CPU 控制单元；6、自动旁路系统；7、信号检测单元；8、谐波采样模块；9、、分析检测模块；10、控
制信号发生模块。
具体实施例方式
如图1所示，主要由主电路1、控制回路2和控制软件组成主回路l包括磁电转换 单元3和谐波抑制能量回馈单元4，所述谐波抑制能量回馈单元4与磁电转换单元3并联； 控制回路2包括信号检测单元7、CPU控制单元5，信号检测单元7将旁路指令发送给CPU控 制单元5，所述CPU控制单元5将节点指令发送给磁电转换单元3，并且控制谐波抑制能量 回馈单元4 ;还包括一个自动旁路系统6，由一个接触器组成。 所述CPU控制单元5，采用军品器件，多芯片设计智能控制，多路模拟量输入口 ， 采集输入输出端电压、电流，温度，门限、水浸等多路开关量，输出端口有电压优化量口 1-7 档，电容自动补偿端口 3个，谐波抑制端口 16级，旁路输出端口 4路，分路控制口 4路，故障
端口 l个，风扇输出口 l个，报警输出口 l个。 自动旁路系统6，由一个接触器组成，控制其动作的有手动的钥匙开关，强制市电 动作；还有一路由系统控制，在节电状态设备出现故障时，起自动市电功能。旁路系统6的 存在，保证了电路的正常用电。 谐波抑制能量回馈单元4，是目前同类产品所没有的，电力系统中，谐波的存在极 具危害性，此单元有效地消除吸收奇次谐波，谐波以前的抑制方式一般为RC吸收或国外的 逆向脉冲抵消方法，均存在缺陷，我们利用吸收并处理为有用功逆向送入电网的方法，将谐 波抑制在最低水平，有效地保证电网的洁净。 自动旁路功能的实现过程，主回路中，节电和市电的控制接触器是并联的，无论在
4手动或自动状态，设备从节电状态转入市电状态时，市电的接触器先行吸合，然后断开节电 接触器，保证了负载回路正常用电，就像计算机一类的用电设备不会因为断电而造成数据 丢失。 如图2所示，通常用电设备以感性设备为主，即其电流波形后于电压波形，导致运 行功率因数偏低；独特的功率因数有源补偿电路可动态跟踪电流波形的变化，通过实时调 节使得电流波形与电压波形尽可能重叠，功率因数大大提升。 如图3所示，我们知道，对于感性负荷而言，其总电流可分解成阻性电流IR和感性 电流IL两部分，阻性电流对应于有功电耗，感性电流对应于无功电耗。用公式表示如下
P = U. IR = U. Icos (1) Q = U. IL = U. isin (2) 通过智能节电系统的控制，系统总的运行电流下降。也就是说，对应的阻性电流I
R和感性电流IL均会相应减少，因此，有功电耗和无功电耗都有效降低。 如图4所示，内置的瞬变过滤专用器件能对电网电路产生的瞬变、浪涌、尖峰等干
扰杂波有效波除；对电压跌落、下陷、谐波等波形畸变有效矫正，从而有效提高电力品质，改
善供电质量。 本发明的主要功能有自动跟踪和运算精确电力系统的变化，随时优化电力系统 的运行，系统综合节电率达10% _40%之间；抑制谐波，缓解公共电网对终端负载的冲击， 降低设备运行噪音，延长设备的使用寿命；吸收杂乱波形，经过整流逆变重新反馈给电网， 提高节电率；系统增加过流、过热、欠压、短路等保护功能，使系统的运转率和安全可靠性大 大提高；可以按应用行业的特殊要求，增添其他辅助功能。 如图5-6所示，所述谐波抑制能量回馈单元4主要包括谐波采样模块8、分析检测 模块9和控制信号发生模块10，可根据电网的情况调整电压与电流波形的相位角，修正电 流波形，提高功率因数，有效地抑制谐波干扰。
权利要求
一种智能节电设备，主要由主电路、控制回路和控制软件组成，所述主回路包括磁电转换单元，其特征在于还包括谐波抑制能量回馈单元。
2. 根据权利要求1所述的智能节电设备，其特征在于所述谐波抑制能量回馈单元与 磁电转换单元并联。
3. 根据权利要求1所述的智能节电设备，其特征在于控制回路包括信号检测单元、 CPU控制单元，信号检测单元将旁路指令发送给CPU控制单元，所述CPU控制单元将节点指 令发送给磁电转换单元。
4. 根据权利要求1或3所述的智能节电设备，其特征在于所述CPU控制单元控制谐 波抑制能量回馈单元。
5. 根据权利要求l-4任意一项所述的智能节电设备，其特征在于还包括一个自动旁 路系统。
6. 根据权利要求5所述的智能节电设备，其特征在于所述自动旁路系统由一个接触 器组成。
全文摘要
本发明公开了一种智能节电设备，主要由主电路、控制回路和控制软件组成主回路包括磁电转换单元和谐波抑制能量回馈单元，所述谐波抑制能量回馈单元与磁电转换单元并联；控制回路包括信号检测单元、CPU控制单元，信号检测单元将旁路指令发送给CPU控制单元，所述CPU控制单元将节点指令发送给磁电转换单元，并且控制谐波抑制能量回馈单元；还包括一个自动旁路系统，由一个接触器组成。本发明的有益效果为可以抑制瞬变冲击、治理谐波污染、平抑电压波动、提高功率因数和用电效率，从而节约用电成本、改善用电质量、保护设备安全并延长设备使用寿命。
文档编号H02J3/18GK101764408SQ200810172128
公开日2010年6月30日 申请日期2008年11月11日 优先权日2008年11月11日
发明者韦锋 申请人:韦锋