[发明专利]全智能节电器

说明书

一、所属技术领域

本发明是用于工业和家用电器设备的无功功率补偿以及消除电网浪涌和高次谐波干扰，从而实现用户的高效率节电。

二、背景技术

目前，市场上工业用无功功率补偿设备普遍价格较高，一套补偿设备少则上万，多则上百万，只有少数大型企业能够购置，并且还存在设备体积大、维护难度大等问题，使得节电的主要方法“无功功率补偿”技术难以普遍推广；另一方面在家用节电器市场上，该类产品多是些消除电网浪涌和高次谐波干扰的初级产品，节电效果也不是很理想，也成为家用节电器难以广泛应用的主要原因；而节电又是企业、家庭和社会的迫切需求，尤其是在当前能源紧张和能源价格高涨的情况下，他们急切需要一种成本低、节电效率更高的节电器。

三、发明内容

1、所要解决的技术问题

为了解决目前市场上节电器成本高、体积大的难题，本发明运用内置受控源的复合控制技术，不仅大幅度降低了产品成本、体积更小，而且节电率大为提高，可将功率因数提高到0.95以上，并实现了智能化控制。

2、技术方案

本发明的技术原理是：运用电学理论的克希荷夫电流定律，流进任一个节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，设用户所有电器进线端支路为L1(设L1上的无功电流为I1)，从进线端分出两条支路，即一条为负载支路L2(设L2上的无功电流为I2)，一条为补偿支路L3(设L3上的无功电流为I3)，对所有无功电流，有关系式：I1＝I2+I3，此发明就是运用此关系式，将负载支路(假定为一感性负载)与节电器补偿支路(假定为一电容)并联，再在补偿支路上串入一可控电压源(设电压为Ua)。其节电原理是：设补偿支路补偿电容电抗为Za，负载(感性负载)电抗为Zb，用户电源电压为Us，则可得：I2＝Us/Zb，I3＝Us/Za+Ua/Za，由电学理论可知，I2与I3相位相反，设Us/Za＝Ia，Ua/Za＝Ib，则有关系式：I3＝Ia+Ib，其中Ia为固定值，而Ib是变量，跟随Ua变化，适当调节Ua，便可实现I2＝-I3，根据I1＝I2+I3，可得I1几乎为零，从而消除了进线端支路L1上的无功电流，以达到负载上的无功电流全部由电容补偿，从而实现节电。

本发明包括电子线路及其相应的外壳，它们构成一个整体。电子线路包括两个信号采集器、中心控制电路、补偿电路支路L3、消除电网浪涌电路支路L4、内需电压源，其中，两个信号采集器是N1和N2，N1串接于进线端支路L1上，N2串接于负载端支路L2上，L1与L2串联，L3与L2并联，L3与L4相互并联于N1和N2之间的串联线路上，N1和N2向中心控制电路提供节电器工作状态信号，中心控制电路向L3和L4输出控制信号，补偿电路支路L3由补偿器件与可控电压源Ua串联组成，内需电压源向中心控制电路、L3和所有晶体管静态工作点偏置提供直流电压。本节电器的初始状态是补偿电路支路L3与用电网络断开，中心控制电路利用在L1和L2上采集到的信号，对L3上的可控电压源Ua输出控制信号，从而对负载进行无功补偿，其具体工作过程是：

(1)首先中心控制电路从L2上采集信号，当采集到无电流(或极小电流)通过的信号，即用户所有电器都不工作时，中心控制电路利用该信号输出控制信号，使L3与用电网络断开(即可控电压源Ua不工作)，从而消除无功功率倒送，并将节电器内耗降到最低。

(2)当中心控制电路从L2上采集到有电流通过并在10秒内不变化的信号，即用户有电器工作时，中心控制电路输出控制信号将L3与用电网络接通(即可控电压源Ua进入工作状态)，并从L1上时刻不停地采集信号传送给中心控制电路，中心控制电路根据采集到的信号，对L3上的补偿器件输出控制信号，同时对L3上的可控电压源Ua进行电压调节，最终达到进线端上的电流值最小。

(3)当中心控制电路从L2上采集到有电流通过并在10秒内有变化的信号时，中心控制电路输出控制信号将L3与用电网络接通，并按一定的时间间隔不停地从L1上采集信号传送给中心控制电路，中心控制电路根据采集到的信号，对L3上的补偿器件输出控制信号，同时对L3上的可控电压源Ua进行电压调节，，最终达到进线端上的电流值最小。

(4)中心控制电路时刻不停地采集L2和L3上的信号，若任一信号有变化，就按上述情况进行调节。