[发明专利]具有控制的负载识别AC电源及方法

说明书

描述了一种改进的AC电源。所述电源通过监控与AC干线相关的电流和电压的波形和相位来识别负载。在以下条件下进行比较：通过使用位于在AC干线和负载之间的电路和中性线中的控制开关来可编程地改变提供给负载的功率。控制开关的程序是变化的，以优化区分相似负载类型的能力。该开关可以进一步用于控制提供给负载的功率，其根据基于负载特性的一组规则而变化。在优选的实施例中，该设计使得以可以完全地集成到硅上的最少的部件得到高的效率。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年10月28日提交的发明名称为High Efficiency AC to DCConverter and Methods(高效交流到直流转换器和方法)的美国临时申请62/414467，以及于2016年12月9日提交的发明名称为Electronic Switch and Dimmer(电子开关和调光器)的美国临时申请62/431926的优先权。这两项申请包括共同的发明人并且目前正在审查中。

关于联邦政府资助的研究或开发的声明

不适用

技术领域

本发明涉及用于识别连接的电子负载并且基于对负载的识别来控制到负载的AC功率的AC电源及方法。

背景技术

传统的从AC干线向家庭内的设备提供AC功率的方法是通过插入的插座。典型地插座不包括有源电子器件，并且仅仅是连接器。较新的插座包括故障检测电路，但很少提供任何方法来测量或控制传递到所连接的设备的AC功率。最近的用于改进家庭内的电力分配的方法包括家庭区域网络，该网络与包括诸如有线和无线局域网的通信手段相互作用。通常通过在诸如智能手机或平板计算机的个人计算机和个人设备上编程的应用进行控制。另一种方法是通过在墙壁开关中包括额外的电子器件。较新的可编程恒温器用于控制中央暖气和空调。尽管这些设备提供了改进的控制以及能量使用的反馈，但是它们依赖于设备本身内的改进的电子器件，而没有改进对插进墙壁插座内的较旧的遗留设备的AC功率的分配。

诸如美国能源部的政府机构通过诸如Energy 程序(Energy Star为美国能源部注册的商标)的程序为认证为低能耗的新的设备和电气用具设立标准。在很多情况下，通过当设备处于空闲或睡眠模式时减少的能量使用来智能管理提供给设备的AC电源，从而减少能量消耗。同样地，焦点在于新的设备和电气用具，而没有对大量已安装的设备采取措施。对新设备的智能控制通常需要了解设备的性质。由设备消耗的功率通过内置的规则组进行管理，该规则组被编程在位于控制AC功率的设备内的微处理器上。例如，在空闲时间中，洗衣机可能完全地从电源被断开，并等待手动开启下一个加载。然而，冰箱无法像这样被断开，因为必须保持电源以监控温度并启动压缩机以保持设定点。诸如电视、计算机、显示器以及打印机的其他设备与电气用具可能具有一组通过监控一天中的使用情况和时间而制定的规则。当从过去的使用历史得知设备典型地没有在使用时，给该设备的电源可能会显著地减少。在某些情况下，存在一些允许用户选择设备进入低功耗的睡眠模式的速度的用户设置。同样，所有的这些能量使用的改进通常都包含于设备本身。通过对电源的外部控制来改进功耗虽然是可能的，但是需要了解设备的性质。在某些情况下，诸如照明、冰箱等的设备类型的一般种类足以提供将会通过降低的功耗改进性能的一组规则。第一步是能够识别负载设备。需要一种在AC干线和电气负载设备之间的以智能插座或连接器的形式的电源，且其包括一种识别相互连接的设备的手段，使得该识别可以用于控制提供给设备的功率。

传统的识别负载的手段是不够的。查询由负载引起的相位偏移的波形分析是众所周知的。更加奇特的系统使用波形分析，包括电流和电压波形上存在的高频模式的模式匹配。尽管这些提供了改进，但是在诸如主要为电阻的两个负载或均包括电子马达的两个负载的相似负载之间进行区分方面仍然存在困难。应用于波形的高频分量的深度学习方法仍然不足以完全地识别所连接的电子负载。需要改进的波形分析以识别连接到AC干线电源的负载。需要一种AC电源，其能够完全地集成到以下任何一个中：电源面板、连接到电源面板的插座盒、接线板或附接于插座盒的延长线。需要一种可以完全地集成到硅上的负载识别以及控制系统。

发明内容