交流穩壓電源中「電力空耗」消除方法
2023-04-28 09:53:26 2
專利名稱：交流穩壓電源中「電力空耗」消除方法
技術領域：
本發明涉及交流配電網絡供電的電路技術，具體地是指一種交流穩壓電源中「電力空耗」消除方法。
交流穩壓電源已為大家所熟知，從工業用的大功率交流穩壓電源到小功率的穩壓電源幾乎是隨處可見，尤其是計算機和精密儀器的普及以及高檔家電走近千家萬戶，各種交流穩壓電源更是會不斷出現在不同的用戶中，但無論什麼交流穩壓電源，調升壓主變壓器是各種穩壓電源所不可缺少的，「電力空耗」的現象在各種穩壓電源中是普遍存在的，「電力空耗」的含義是指沒有任何經濟效益的電力消耗，凡是其主變壓器用自耦變壓器的各類交流穩壓電源都存在「電力空耗」這一現象，究其原因，主要有以下幾種情況當變壓器接上電源，就有空載電流，不論電源工作與否就消耗電力，而且所消耗的功率與容量成正比；另外，很多的電子設備如計算機、冰櫃等，在工作時，要求穩定供電，但工作時間少，休閒時間多，休閒時本身不耗電或者耗電少，此時，亦不強調穩定供電，但使用了交流穩壓電源後，不論工作與否，均有「電力空耗」；再就是電網在24小時供電中，有若干時間電壓是穩定在要求的標準範圍內，這時，交流穩壓電源沒有必要參與工作，但是它不自覺地參與了工作，因此不自覺地浪費了電力。而現有的介決這一問題的方法是A.普遍著重於變壓器的材質、結構、形狀和磁路間隙等方面的改進，所採取措施只能降低空載電流和減少損耗；B.少數穩壓電源對特定結構狀態採取局部的節電措施，技術使用面狹窄、實施複雜根本無法消除上述存在的「電力空耗」，因此節電效果不顯著。
本發明的目的是提供一種交流穩壓電源中「電力空耗」消除方法，使用該方法後，在無負載或負載不工作，供電網電壓無波動(或波動小)時，穩壓電源的主變壓器不工作、不耗電，依此來消除了「電力空耗」問題。
為了實現上述目的，本發明採用如下技術方法在現有的交流穩壓電源中並接有一電壓檢測控制電路和串接有一電流檢測控制電路，在穩壓電源的主變壓器的接零線端與零線之間串接有兩隻開關，這兩隻開關分別由電壓檢測控制電路和電流檢測控制電路控制其開啟與閉合。當輸入電網的供電電壓的波動超過電壓檢測控制電路設定的範圍和當負載接上工作時，電壓檢測控制電路和電流檢測電路控制的開關同時閉合，主變壓器開始工作，而在不滿足這兩個條件的情況下主變壓器不工作。
由於本發明採用了在現有的交流穩壓器中增加了並接的電壓檢測控制電路和串接的電流檢測控制電路以及在主變壓器的接零線端與零線之間串接有由這兩個控制電路所控制的開關，使得交流穩壓電路僅在供電網上的電壓變化超過所設定的範圍時和輸出端負載接上工作後才開始工作，避免了變壓器一直處於工作狀態，消除了「電力空耗」問題。
下面結合附圖和實施例，對本發明作進一步的詳細說明
圖1是本發明電路原理框示意圖。
圖2是本發明所採用的一種電壓檢測控制電路原理示意圖。
圖3是本發明所採用的電流檢測控制電路原理示意圖。
圖4是本發明用於UPS-500型不間斷電源的原理示意圖。
現有的大都數交流穩壓電源主要含有一自耦式主變壓器，為多級抽頭，主變壓器是交流穩壓電源的核心部件，也是交流穩壓電源主要消耗電力能量的部件，同時也是穩壓電源的「電力空耗」產生的部件，「電力空耗」產生的原因是穩壓電源不管有無負載或負載工作與否、還是供電網上的電壓有無波動，只要被接上供電網，主變壓器就一直處在工作狀態，即一直在消耗電力能量，若要降低整個交流穩壓電源的功耗，則首先要控制變壓器工作狀態，使其輸入電壓波動超過一定波動幅度、或負載處於工作狀態時，變壓器才工作，基於這一思路，本發明採用如下技術方法在現有的交流穩壓電源中並接有一電壓檢測控制電路和串接有一電流檢測控制電路，在穩壓電源的主變壓器的接零線端與零線之間串接有兩隻開關，這兩隻開關分別由電壓檢測控制電路和電流檢測控制電路控制其開啟與閉合，當輸入電網的供電電壓的波動超過電壓檢測控制電路設定的範圍和當負載接上工作時，電壓檢測控制電路和電流檢測電路控制的開關吸合，主變壓器開始工作，而在不滿足這兩個條件的情況下主變壓器不工作。現有的穩壓電源通常含有輸入電路、抗幹擾濾波電路、調壓控制電路、輸出電路，電壓檢測控制電路可以並接在輸入電路後，也可以並接在抗幹擾濾波電路後；同樣電流檢測控制電路可串接於輸入電路後或抗幹擾濾波電路後、也可以串接於調壓控制電路或輸出電路後，也就是說電流檢測電路可以串接於交流穩壓電源的任何一個電路中。下面我們以電壓檢測控制電路和電流檢測控制電路分別並接和串接於抗幹擾濾波電路後為例說明本發明的具體實施，請參考圖1，我們在交流穩壓電源的抗幹擾濾波電路2與調壓控制電路5之間並接一電壓檢測控制電路3、串接一電流檢測控制電路4，在變壓器原接零線端與零線之間串接有兩個開關K1、K2，開關K1、K2分別由電壓檢測控制電路3和電流檢測控制電路4所控制，控制其接通與斷開，也就是說變壓器不是一直處於工作狀態。請閱圖2，電壓檢測控制電路3含有依次連接的比較電路31、執行電路32，比較電路31的輸出接至執行電路33，比較電路31是通用的雙極限電壓比較器，執行電路23是由一三極體T1和繼電器J1構成，在三極體T1的基極與發射極之間接有電阻R.11，繼電器J1接在三極體T1的集電極與電源正極之間，三極體T1的導通與截止決定繼電器J1的吸合與打開，J1的常開開關K1接在變壓器與地之間，原理為設定電壓的波動範圍在215V-225V，上限為225V，下限在215V，輸入電壓在上下限範圍內，電壓檢測控制電路3的比較電路32輸出為低電平，執行電路33的繼電器J1的觸點開關K1處於常開狀態，當供電網的電壓波動超過所設定的上限225V、下限215V範圍時，比較電路32輸出為高電平，三極體T1導通，繼電器J1吸合觸點開關K1合閉。
請參閱圖3所示，電流檢測控制電路4可以採用施密特觸發電路，具體在這裡採用電流互感器L，互感器L一端通過二極體D6一路接至電阻R12、穩壓管W3到三極體T2的基極，另一路通過電容C3接地，三極體T2的發射極接地，繼電器J2接於集電極與電源正極之間，在穩壓管W3負極與地之間接有一可變電阻Rw；互感器L的另一端接地，一電阻R13並接於電容C3兩端，由於互感器L串接於濾波電路2後，互感器L上感應的電壓大小反映穩壓電源所接的負載大小，當互感器L上感應的電壓超過一定值時(該值通過互感器L來設定)，三極體T2導通，繼電器J2動作，常開觸點K2閉合。當然，電流檢測控制電路亦可採用窗口式電壓比較器來實現，該比較器是常見的電路，具體電路就不展開了。請再參閱圖1，繼電器J1、J2的常開開關K1、K2與主變壓器線圈串聯，兩個開關呈「與」的關係，只有同時滿足供電網的電壓波動超過設定的範圍以及在接上穩壓電源的負載這兩個條件，K1、K2吸合(閉合)，主變壓器才開始工作，否則，穩壓電源直接將濾波電路2的電壓提供給負載。請參閱圖4，我們以UPS-500型不間斷電源為例，該電源的主變壓器為B，主變壓器B為一自耦變壓，也是「空耗」的主要部件，在抗幹擾濾波電路後分別並接和串接有電壓檢測控制電路3和電流檢測控制電路4，在主變壓器B與零線之間串接有電壓檢測控制電路3和電流檢測控制電路4的繼電器開關K1和K2，只有這兩個開關同時閉合，主變壓器B才工作，對於檢測控制電路3，可以根據輸入電壓的波動情況設定上下限，確定比較電路的比較電平，決定三極體T1導通與截止以及繼電器J1的吸合與否；對於檢測控制電路4，可以根椐接負載的情況，用互感器L的設定來決定三極體T2的導通與截止以及繼電器J2的吸合與否，也就是說只有滿足在一定的負載情況下、供電電壓波動的幅度超過一定的限度後主變壓器B才開始工作，才消耗功率，否則不消耗功率，不存在「空耗」現象。圖中主變壓器B的次級為逆變器的線圈，一但停電就由逆變器來提供供電電源，這屬於已知技術。
權利要求
1.一種交流穩壓電源中「電力空耗」消除方法，其特徵在於在現有的交流穩壓電源中並接一電壓檢測控制電路和串接一電流檢測控制電路，在穩壓電源的主變壓器的接零線端與零線之間串接有兩隻開關，這兩隻開關分別由電壓檢測控制電路和電流檢測控制電路控制其開啟與閉合。
2.一種如權利要求1所述的「電力空耗」消除方法，其特徵在於電壓檢測控制電路可以並接在輸入電路後，也可以並接在抗幹擾濾波電路後。
3.一種如權利要求2所述的「電力空耗」消除方法，其特徵在於電流檢測控制電路可串接於輸入電路後或抗幹擾濾波電路後、也可以串接於調壓控制電路或輸出電路後。
4.如權利要求1或2所述的「電力空耗」消除方法，其特徵在於電壓檢測控制電路含有依次連接的比較電路、執行電路，比較電路的輸出接至執行電路，比較電路是通用的雙極限電壓比較器。
5.如權利要求1或3所述的「電力空耗」消除方法，其特徵在於電流檢測控制電路可以採用窗口式電壓比較器。
6.如權利要求1或3所述的「電力空耗」消除方法，其特徵在於電流檢測控制電路可以採用施密特觸發電路。
全文摘要
本發明公開了一種交流穩壓電源中「電力空耗」消除方法,在現有的交流穩壓電源中並接一電壓檢測控制電路和串接一電流檢測控制電路,在穩壓電源的主變壓器的接零線端與零線之間串接有兩隻開關,這兩隻開關分別由電壓檢測控制電路和電流檢測控制電路控制其開啟與閉,只有在接上負載時並且供電電壓波動超過一定的範圍時,主變壓器才工作,從而消除了「空耗」的現象,具有無「空耗」的優點。
文檔編號H02M5/00GK1194491SQ9710633
公開日1998年9月30日 申請日期1997年3月25日 優先權日1997年3月25日
發明者孫文耀, 孫昊 申請人:孫文耀, 孫昊