专利名称：节电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种节电装置，尤其涉及一种有源功率因数校正 型节电装置。
背景技术：
非纯电阻性负载(包括电容性和电感性负载)连接至电网时，电 路两端的电压与其中的电流一般是不同相的。在电容性负载中，电压 滞后于电流，在电感性负载中，电流滞后于电压。电路的输入功率(即 一见在功率)为有功功率和无功功率之和，有功功率与3见在功率的比值 为功率因数。功率因数较低，即无功功率过大时，将造成电能的浪费。
实用新型内容
为了降低非纯电阻性负载造成的无功功率，提供电网的功率因数， 从而节约电能，本实用新型提出了一种节电装置，其能够通过判断电
;洛中电压和电流的相位关系对电网的功率因数进行才交正。
本实用新型的节电装置包括节电模块，包括第一电容组、第二
电容组、第一电感、第二电感、第三电感和第四电感，其中所述第一 电容组与所述第一电感串联，所述第二电容组与所述第二电感串联， 所述第一电容组与所述第二电容组具有第一公共端，所述第一电感与 所述第二电感具有第二公共端，所述第三电感的第一端连接所述第二
公共端，所述第四电感的第一端连接所述第一公共端；反馈模块，包 括串联连接的第五电感和第六电感，所述第五和第六电感分别与所述 节电模块的所述第三和第四电感相互磁耦合；整流模块，连接在所述 第三电感的第二端和所述第四电感的第二端之间；以及与所述反馈模 块连接的脉冲位置调制模块。当负载呈现电容性时，节电模块通过反馈模块、整流模块和脉沖
位置调制模块的调整而呈现电感性电抗；反之，当负载呈现电感性时， 节电模块通过反馈模块、整流模块和脉冲位置调制模块的调整而呈现 电容性电抗，从而使电网看到的负载总体呈现纯电阻性。
本实用新型的有益效果在于，在负载两端并联了本实用新型的节 电装置之后，电网的功率因数可达到0.97以上，增大了配电系统的容 量，同时使电能得到大量节约。
图1示出了本实用新型的节电装置的使用状态图2示出了本实用新型的节电装置的原理图3示出了本实用新型的节电装置的一个实施例的电路图。
具体实施方式
图1示出了本实用新型的节电装置的使用状态图。如图1所示， 在使用时，节电装置1000并联在负载的两端。
图2示出了本实用新型的节电装置的原理图。如图2所示，本实 用新型的节电装置1000包括节电模块100、反馈模块200、整流模块 300和脉冲位置调制模块400。
来自电网的交流电压信号依次进入节电模块100、整流模块300、 和脉沖位置调制模块400,脉冲位置调制模块400通过控制反馈模块 200中流过的电流，以调整节电模块100的电抗。当负载呈现电容性 时，节电模块100通过脉冲位置调制模块400和反馈模块200的调整 而呈现电感性电抗；当负载呈现电感性时，节电模块100通过脉冲位 置调制模块400和反馈模块200的调整而呈现电容性电抗。由此，使 电网看到的负载总体呈现纯电阻性。
可选地，为了将节电装置在工作时所产生的电磁辐射针对市电网 络进行屏蔽，从而保证节电装置在工作时不影响其它用电器并防止对 市电网造成干扰，本实用新型的节电装置还可包括连接在节电模块 100和整流模块300之间的抑制电》兹干扰模块。
5此外，与节电装置并联的负载在启动瞬间会产生脉沖电流，即浪
涌电流。该浪涌电流通常可高达负载额定电流的7倍，因而会降低负 载的使用寿命。为了减少浪涌电流对负载的冲击，本实用新型的节电 装置还可包括连接于整流模块300和脉冲位置调制模块400之间的抑 制浪涌电流模块。
图3示出了本实用新型的节电装置的一个优选实施例的电路图。 如图3所示，在使用时，节电装置1000并联于电网的第一端L和第 二端N之间，其中第二端N为接地端。节电装置1000包括节电模块 100、反馈模块200、抑制电磁干扰模块500、整流模块300、抑制浪 涌电流模块600和脉沖位置调制模块400。
节电模块100包括电容d-C4以及电感L广L4。应当理解，图3 所示的节电模块100中的电容和电感的数量及其连接方式是示意性的 而非限定性的。例如，节电模块IOO也可仅包括由一个电容和一个电 感串联而成的电路。
可选地，电感Li，、 L2，可分别与电感Lp L2相互》兹耦合，以吸收 节电装置在启动瞬间所产生的极强的浪涌电流。其中，电感Li和L2 为2.13H、匝数为150匝，电感L 和LZ为0.3H、匝数为14匝。
反馈模块200包括分别与节电模块100中的电感L3和L4相互磁 耦合的电感1V和L4，。其中，电感L 和L4，串联后，其一端与脉冲位 置调制模块400相连，另 一端与抑制浪涌电流模块600相连。
抑制电磁干扰模块500包括由电阻Rp电容Cs和C6以及电感L5 组成的差模电路。抑制电磁干扰模块500将节电装置在工作时所产生 的电磁辐射针对市电网络进行屏蔽，从而保证节电装置在工作时不影 响其它用电器，并防止对市电网造成干扰。
整流模块300包括由二极管VDp VD2、 VD3和VD4组成的全桥 整流电路，其中二极管VDp VD2、 VD3和VD4可以是型号为1N4007 的整流二极管。需要指出的是，除了全桥整流方式之外，整流模块300 也可以以其他方式实现。由于这一点是本领域:技术人员7>知的，因而 在此不再赘述。
抑制浪涌电流模块600包括续流电路610和积分电路620。续流
6电路610包括电容C7、 Q和二极管VDs、 VD6、 VD7，用于使整流才莫 块300输出的电流更加平滑，从而改善节电装置自身的功率因数。其 中，电容CV Cg可以是型号为CD121Z的电解电容。积分电路620包 括电容C9、 do和电阻R2、 R3。为了更好地吸收浪涌电流，积分电路 620的两端还可并联电阻R4。当电路中出现浪涌电流时，抑制浪涌电 流才莫块600中元件R3、 R4、 C9和do将浪涌电流吸收，从而保证电路 的稳定。电容Q、 do取值为0.1 nF/630V，电阻R2和R3取值为290k Q。
脉冲位置调制模块400包括控制芯片410,可控硅420，稳压二极 管430,电阻Rs、 Re，电容<3 -C13。
控制芯片410可以为NE555P时基振荡IC芯片(以下简称NE555P 芯片)。NE555P芯片410的基准频率为76Hz,且自上而下包括引脚 1-8。 NE555P芯片410的第1脚接地，第3脚连接可控硅420的控制 极，第8脚为脉冲调制信号输入端，第7脚和第8脚之间连接有电阻 R6,第5脚和第6脚分别经电容C!2和Cn与二极管VD4的阳极相连。
可控硅420的阳极与电感L4，的一端相连，阴极与二极管VD4的 阳极相连，控制极与NE555P芯片410的第3脚相连。稳压二极管430 的阳极连接至NE555P芯片410的第1脚，阴极连接至NE555P芯片 410的第8脚。
下面结合图3描述本实用新型的节电装置的工作原理。
电网电压依次进入节电模块100、抑制电磁干扰模块500和整流 模块300，经整流模块300整流后得到与电网的电压和电流相位相关 的脉动直流电压波形。之后，该脉动直流电压波形进入抑制浪涌电流 模块600 。此波形进入抑制浪涌电流模块600后经过电阻R5和电容C i i 分压，并经过连接至NE555P芯片410的第1脚(接地)的稳压二极 管430限幅，得到与电网电压和电流相位相关的采样信号。此后，该 采样信号进入NE555P芯片410的第8脚(脉冲调制信号输入端)。积 分电路620和可控硅420共同构成电感L 和L4，的接地电路，并由 NE555P芯片构成的脉冲位置调制模块400触发可控硅420动作。
电感Ls，和L4，内流过的电流可控制电感L3和U内部磁芯的磁饱和状态，从而改变L3和U的电感量。由于节电模块100包括电容d、 C2、 C3、 C4以及电感L!、 L2、 L3、 L4,因此电感L3和U的变化将导 致节电模块10的电抗I发生变化。当电抗X为电容性时，可补偿电 感性负载的电感性；反之，当电抗X为电感性时，可补偿电容性负载 的电容性。
脉冲位置调制模块400根据电阻R5和电容C 得到的采样信号通 过触发可控石圭420动作，与积分电^各620共同调整电感IV和L4，中流 过的电流，从而调整电感L3、 L4的电感量，以达到控制节电模块电抗 的目的。调整的结果将通过积分电路620,以及电阻Rs和电容Cu的 采样信号共同作用反馈至脉沖位置调制模块400。
权利要求1. 一种与负载并联使用的节电装置，其特征在于包括节电模块，包括第一电容组、第二电容组、第一电感、第二电感、第三电感和第四电感，其中所述第一电容组与所述第一电感串联，所述第二电容组与所述第二电感串联，所述第一电容组与所述第二电容组具有第一公共端，所述第一电感与所述第二电感具有第二公共端，所述第三电感的第一端连接所述第二公共端，所述第四电感的第一端连接所述第一公共端；反馈模块，包括串联连接的第五电感和第六电感，所述第五和第六电感分别与所述节电模块的所述第三和第四电感相互磁耦合；整流模块，连接在所述第三电感的第二端和所述第四电感的第二端之间；以及与所述反馈模块连接的脉冲位置调制模块。
2. 如权利要求1所述的节电装置，其特征在于，进一步包括连接 在所述节电模块和所述整流模块之间的抑制电磁干扰模块。
3. 如权利要求l或2所述的节电装置，其特征在于，进一步包括 连接在所述整流模块和所述脉冲位置调制模块之间的抑制浪涌电流模 块。
4. 如权利要求3所述的节电装置，其特征在于，所述抑制浪涌电 流模块包括续流电路和积分电路。
5. 如权利要求4所述的节电装置，其特征在于，所述第五电感的 一端连接所述积分电路，另一端连接所述第六电感。
6. 如权利要求5所述的节电装置，其特征在于，所述第六电感的 一端连接所述第五电感，另一端连接所述可控硅的阳极。
7. 如权利要求1所述的节电装置，其特征在于，所述脉冲位置调制芯片为NE555P时基振荡芯片。
8. 如权利要求1所述的节电装置，其特征在于，所述第一和第二电容组分别包括两个相互并联的电容。
专利摘要一种与负载并联使用的节电装置，包括节电模块、反馈模块、整流模块以及与所述反馈模块连接的脉冲位置调制模块。所述节电模块包括第一电容组、第二电容组、第一电感、第二电感、第三电感和第四电感。所述反馈模块包括串联连接的第五电感和第六电感，所述第五和第六电感分别与所述节电模块的所述第三和第四电感相互磁耦合。所述整流模块连接在所述第三电感的第二端和所述第四电感的第二端之间。在负载两端并联了本实用新型的节电装置之后，电网的功率因数可达到0.97以上，增大了配电系统的容量，同时使电能得到大量节约。
文档编号H02M1/42GK201243207SQ20082013265
公开日2009年5月20日 申请日期2008年8月15日 优先权日2008年8月15日
发明者吕淑明, 生 张 申请人:吕淑明;张 生