專利名稱：節(jié)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種節(jié)電裝置，尤其涉及一種有源功率因數(shù)校正 型節(jié)電裝置。
背景技術(shù)：
非純電阻性負(fù)載(包括電容性和電感性負(fù)載)連接至電網(wǎng)時，電 路兩端的電壓與其中的電流一般是不同相的。在電容性負(fù)載中，電壓 滯后于電流，在電感性負(fù)載中，電流滯后于電壓。電路的輸入功率(即 一見在功率)為有功功率和無功功率之和，有功功率與3見在功率的比值 為功率因數(shù)。功率因數(shù)較低，即無功功率過大時，將造成電能的浪費(fèi)。

實(shí)用新型內(nèi)容
為了降低非純電阻性負(fù)載造成的無功功率，提供電網(wǎng)的功率因數(shù)， 從而節(jié)約電能，本實(shí)用新型提出了一種節(jié)電裝置，其能夠通過判斷電
;洛中電壓和電流的相位關(guān)系對電網(wǎng)的功率因數(shù)進(jìn)行才交正。
本實(shí)用新型的節(jié)電裝置包括節(jié)電模塊，包括第一電容組、第二
電容組、第一電感、第二電感、第三電感和第四電感，其中所述第一 電容組與所述第一電感串聯(lián)，所述第二電容組與所述第二電感串聯(lián)， 所述第一電容組與所述第二電容組具有第一公共端，所述第一電感與 所述第二電感具有第二公共端，所述第三電感的第一端連接所述第二
公共端，所述第四電感的第一端連接所述第一公共端；反饋模塊，包 括串聯(lián)連接的第五電感和第六電感，所述第五和第六電感分別與所述 節(jié)電模塊的所述第三和第四電感相互磁耦合；整流模塊，連接在所述 第三電感的第二端和所述第四電感的第二端之間；以及與所述反饋模 塊連接的脈沖位置調(diào)制模塊。當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電容性時，節(jié)電模塊通過反饋模塊、整流模塊和脈沖
位置調(diào)制模塊的調(diào)整而呈現(xiàn)電感性電抗；反之，當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電感性時， 節(jié)電模塊通過反饋模塊、整流模塊和脈沖位置調(diào)制模塊的調(diào)整而呈現(xiàn) 電容性電抗，從而使電網(wǎng)看到的負(fù)載總體呈現(xiàn)純電阻性。
本實(shí)用新型的有益效果在于，在負(fù)載兩端并聯(lián)了本實(shí)用新型的節(jié) 電裝置之后，電網(wǎng)的功率因數(shù)可達(dá)到0.97以上，增大了配電系統(tǒng)的容 量，同時使電能得到大量節(jié)約。


圖1示出了本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的使用狀態(tài)圖2示出了本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的原理圖3示出了本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的一個實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出了本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的使用狀態(tài)圖。如圖1所示， 在使用時，節(jié)電裝置1000并聯(lián)在負(fù)載的兩端。
圖2示出了本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的原理圖。如圖2所示，本實(shí) 用新型的節(jié)電裝置1000包括節(jié)電模塊100、反饋模塊200、整流模塊 300和脈沖位置調(diào)制模塊400。
來自電網(wǎng)的交流電壓信號依次進(jìn)入節(jié)電模塊100、整流模塊300、 和脈沖位置調(diào)制模塊400,脈沖位置調(diào)制模塊400通過控制反饋模塊 200中流過的電流，以調(diào)整節(jié)電模塊100的電抗。當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電容性 時，節(jié)電模塊100通過脈沖位置調(diào)制模塊400和反饋模塊200的調(diào)整 而呈現(xiàn)電感性電抗；當(dāng)負(fù)載呈現(xiàn)電感性時，節(jié)電模塊100通過脈沖位 置調(diào)制模塊400和反饋模塊200的調(diào)整而呈現(xiàn)電容性電抗。由此，使 電網(wǎng)看到的負(fù)載總體呈現(xiàn)純電阻性。
可選地，為了將節(jié)電裝置在工作時所產(chǎn)生的電磁輻射針對市電網(wǎng) 絡(luò)進(jìn)行屏蔽，從而保證節(jié)電裝置在工作時不影響其它用電器并防止對 市電網(wǎng)造成干擾，本實(shí)用新型的節(jié)電裝置還可包括連接在節(jié)電模塊 100和整流模塊300之間的抑制電》茲干擾模塊。
5此外，與節(jié)電裝置并聯(lián)的負(fù)載在啟動瞬間會產(chǎn)生脈沖電流，即浪
涌電流。該浪涌電流通?？筛哌_(dá)負(fù)載額定電流的7倍，因而會降低負(fù) 載的使用壽命。為了減少浪涌電流對負(fù)載的沖擊，本實(shí)用新型的節(jié)電 裝置還可包括連接于整流模塊300和脈沖位置調(diào)制模塊400之間的抑 制浪涌電流模塊。
圖3示出了本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的一個優(yōu)選實(shí)施例的電路圖。 如圖3所示，在使用時，節(jié)電裝置1000并聯(lián)于電網(wǎng)的第一端L和第 二端N之間，其中第二端N為接地端。節(jié)電裝置1000包括節(jié)電模塊 100、反饋模塊200、抑制電磁干擾模塊500、整流模塊300、抑制浪 涌電流模塊600和脈沖位置調(diào)制模塊400。
節(jié)電模塊100包括電容d-C4以及電感L廣L4。應(yīng)當(dāng)理解，圖3 所示的節(jié)電模塊100中的電容和電感的數(shù)量及其連接方式是示意性的 而非限定性的。例如，節(jié)電模塊IOO也可僅包括由一個電容和一個電 感串聯(lián)而成的電路。
可選地，電感Li，、 L2，可分別與電感Lp L2相互》茲耦合，以吸收 節(jié)電裝置在啟動瞬間所產(chǎn)生的極強(qiáng)的浪涌電流。其中，電感Li和L2 為2.13H、匝數(shù)為150匝，電感L 和LZ為0.3H、匝數(shù)為14匝。
反饋模塊200包括分別與節(jié)電模塊100中的電感L3和L4相互磁 耦合的電感1V和L4，。其中，電感L 和L4，串聯(lián)后，其一端與脈沖位 置調(diào)制模塊400相連，另 一端與抑制浪涌電流模塊600相連。
抑制電磁干擾模塊500包括由電阻Rp電容Cs和C6以及電感L5 組成的差模電路。抑制電磁干擾模塊500將節(jié)電裝置在工作時所產(chǎn)生 的電磁輻射針對市電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行屏蔽，從而保證節(jié)電裝置在工作時不影 響其它用電器，并防止對市電網(wǎng)造成干擾。
整流模塊300包括由二極管VDp VD2、 VD3和VD4組成的全橋 整流電路，其中二極管VDp VD2、 VD3和VD4可以是型號為1N4007 的整流二極管。需要指出的是，除了全橋整流方式之外，整流模塊300 也可以以其他方式實(shí)現(xiàn)。由于這一點(diǎn)是本領(lǐng)域:技術(shù)人員7>知的，因而 在此不再贅述。
抑制浪涌電流模塊600包括續(xù)流電路610和積分電路620。續(xù)流
6電路610包括電容C7、 Q和二極管VDs、 VD6、 VD7，用于使整流才莫 塊300輸出的電流更加平滑，從而改善節(jié)電裝置自身的功率因數(shù)。其 中，電容CV Cg可以是型號為CD121Z的電解電容。積分電路620包 括電容C9、 do和電阻R2、 R3。為了更好地吸收浪涌電流，積分電路 620的兩端還可并聯(lián)電阻R4。當(dāng)電路中出現(xiàn)浪涌電流時，抑制浪涌電 流才莫塊600中元件R3、 R4、 C9和do將浪涌電流吸收，從而保證電路 的穩(wěn)定。電容Q、 do取值為0.1 nF/630V，電阻R2和R3取值為290k Q。
脈沖位置調(diào)制模塊400包括控制芯片410,可控硅420，穩(wěn)壓二極 管430,電阻Rs、 Re，電容<3 -C13。
控制芯片410可以為NE555P時基振蕩IC芯片(以下簡稱NE555P 芯片)。NE555P芯片410的基準(zhǔn)頻率為76Hz,且自上而下包括引腳 1-8。 NE555P芯片410的第1腳接地，第3腳連接可控硅420的控制 極，第8腳為脈沖調(diào)制信號輸入端，第7腳和第8腳之間連接有電阻 R6,第5腳和第6腳分別經(jīng)電容C!2和Cn與二極管VD4的陽極相連。
可控硅420的陽極與電感L4，的一端相連，陰極與二極管VD4的 陽極相連，控制極與NE555P芯片410的第3腳相連。穩(wěn)壓二極管430 的陽極連接至NE555P芯片410的第1腳，陰極連接至NE555P芯片 410的第8腳。
下面結(jié)合圖3描述本實(shí)用新型的節(jié)電裝置的工作原理。
電網(wǎng)電壓依次進(jìn)入節(jié)電模塊100、抑制電磁干擾模塊500和整流 模塊300，經(jīng)整流模塊300整流后得到與電網(wǎng)的電壓和電流相位相關(guān) 的脈動直流電壓波形。之后，該脈動直流電壓波形進(jìn)入抑制浪涌電流 模塊600 。此波形進(jìn)入抑制浪涌電流模塊600后經(jīng)過電阻R5和電容C i i 分壓，并經(jīng)過連接至NE555P芯片410的第1腳(接地)的穩(wěn)壓二極 管430限幅，得到與電網(wǎng)電壓和電流相位相關(guān)的采樣信號。此后，該 采樣信號進(jìn)入NE555P芯片410的第8腳(脈沖調(diào)制信號輸入端)。積 分電路620和可控硅420共同構(gòu)成電感L 和L4，的接地電路，并由 NE555P芯片構(gòu)成的脈沖位置調(diào)制模塊400觸發(fā)可控硅420動作。
電感Ls，和L4，內(nèi)流過的電流可控制電感L3和U內(nèi)部磁芯的磁飽和狀態(tài)，從而改變L3和U的電感量。由于節(jié)電模塊100包括電容d、 C2、 C3、 C4以及電感L!、 L2、 L3、 L4,因此電感L3和U的變化將導(dǎo) 致節(jié)電模塊10的電抗I發(fā)生變化。當(dāng)電抗X為電容性時，可補(bǔ)償電 感性負(fù)載的電感性；反之，當(dāng)電抗X為電感性時，可補(bǔ)償電容性負(fù)載 的電容性。
脈沖位置調(diào)制模塊400根據(jù)電阻R5和電容C 得到的采樣信號通 過觸發(fā)可控石圭420動作，與積分電^各620共同調(diào)整電感IV和L4，中流 過的電流，從而調(diào)整電感L3、 L4的電感量，以達(dá)到控制節(jié)電模塊電抗 的目的。調(diào)整的結(jié)果將通過積分電路620,以及電阻Rs和電容Cu的 采樣信號共同作用反饋至脈沖位置調(diào)制模塊400。
權(quán)利要求1. 一種與負(fù)載并聯(lián)使用的節(jié)電裝置，其特征在于包括節(jié)電模塊，包括第一電容組、第二電容組、第一電感、第二電感、第三電感和第四電感，其中所述第一電容組與所述第一電感串聯(lián)，所述第二電容組與所述第二電感串聯(lián)，所述第一電容組與所述第二電容組具有第一公共端，所述第一電感與所述第二電感具有第二公共端，所述第三電感的第一端連接所述第二公共端，所述第四電感的第一端連接所述第一公共端；反饋模塊，包括串聯(lián)連接的第五電感和第六電感，所述第五和第六電感分別與所述節(jié)電模塊的所述第三和第四電感相互磁耦合；整流模塊，連接在所述第三電感的第二端和所述第四電感的第二端之間；以及與所述反饋模塊連接的脈沖位置調(diào)制模塊。
2. 如權(quán)利要求1所述的節(jié)電裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括連接 在所述節(jié)電模塊和所述整流模塊之間的抑制電磁干擾模塊。
3. 如權(quán)利要求l或2所述的節(jié)電裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括 連接在所述整流模塊和所述脈沖位置調(diào)制模塊之間的抑制浪涌電流模 塊。
4. 如權(quán)利要求3所述的節(jié)電裝置，其特征在于，所述抑制浪涌電 流模塊包括續(xù)流電路和積分電路。
5. 如權(quán)利要求4所述的節(jié)電裝置，其特征在于，所述第五電感的 一端連接所述積分電路，另一端連接所述第六電感。
6. 如權(quán)利要求5所述的節(jié)電裝置，其特征在于，所述第六電感的 一端連接所述第五電感，另一端連接所述可控硅的陽極。
7. 如權(quán)利要求1所述的節(jié)電裝置，其特征在于，所述脈沖位置調(diào)制芯片為NE555P時基振蕩芯片。
8. 如權(quán)利要求1所述的節(jié)電裝置，其特征在于，所述第一和第二電容組分別包括兩個相互并聯(lián)的電容。
專利摘要一種與負(fù)載并聯(lián)使用的節(jié)電裝置，包括節(jié)電模塊、反饋模塊、整流模塊以及與所述反饋模塊連接的脈沖位置調(diào)制模塊。所述節(jié)電模塊包括第一電容組、第二電容組、第一電感、第二電感、第三電感和第四電感。所述反饋模塊包括串聯(lián)連接的第五電感和第六電感，所述第五和第六電感分別與所述節(jié)電模塊的所述第三和第四電感相互磁耦合。所述整流模塊連接在所述第三電感的第二端和所述第四電感的第二端之間。在負(fù)載兩端并聯(lián)了本實(shí)用新型的節(jié)電裝置之后，電網(wǎng)的功率因數(shù)可達(dá)到0.97以上，增大了配電系統(tǒng)的容量，同時使電能得到大量節(jié)約。
文檔編號H02M1/42GK201243207SQ20082013265
公開日2009年5月20日 申請日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者呂淑明, 生 張 申請人:呂淑明;張 生