[发明专利]能量转换的改进电路

说明书

本申请要求2004年5月20日提交的临时申请号No.60/573,716的优先权。

背景技术

1.技术领域

本申请通常涉及用于依据众所周知的功率方程对提供给能耗装置的能量进行控制的改进电路，该功率方程为

(1)P_o＝P_in-P_l

其中，P_o＝功率输出，P_in＝功率输入，并且P_l＝装置中的损耗。已知当装置达到其工作状态(即，温度、转速、动量等等)时，剩余功率P_r就变成上述方程(1)的因子，并且方程(1)变成

(2)P_o＝P_in-P_l+P_r

其中P_r＝剩余功率，并且在此“剩余功率”或“剩余能量”被定义为由外加功率在装置中造成的“余热”、“转动能”、“线性运动”、“动力能量”、“动能”、或者表示势能的任意其他术语。剩余功率可以被用来保存该装置所使用的能量。

在方程(2)中可以看出，如果P_in减小到等于P_l，那么剩余功率P_r就足以维持所期望的输出功率P_o。

如果剩余功率P_r很小，诸如对于小电机，由于很低的惯性和质量，剩余功率很小，因此，只能保存少量能量。

具体地，本发明涉及用于从电负载中获得所期望的输出功率P_o的方法和设备，该目的是通过以下实现的：通过向装置简单地提供充分的脉冲时间调制能量P_in来仅仅替换负载损耗P_l，仅维持剩余功率P_r，从而维持所期望的功率输出P_o，并由此节省否则将被浪费的输入能量P_in。

2.背景技术

把发热元件认为是被加热到期望温度的电负载。如果去除输入功率，则发热元件具有存储的热量或剩余功率P_r，并且继续产生热量，直到通过冷却(能量或功率损耗P_l)从该元件中消耗掉这些热量。在共同申请人的联合待审临时专利申请S.N.60/545,783中公开了一种用于自动提供在数量上等于功率损耗P_l的输入功率P_in的电路。人工调整输入功率以维持期望负载是已知的。在美国专利No.6,449,870和美国专利No.6,718,651中公开了被人工控制以设置期望温度的电路。

同样，有一种具有控制电路的焊接装置，当达到某个温度时该控制电路切断焊嘴的电源，然后在温度降到期望值以下时重新打开电源。虽然这是自动完成的，但是电源不是由这样的电路连续调节的：这种电路自动减小或者自动增大施加到负载上的脉动(脉冲时间调制)功率的速率，以持续地维持诸如温度之类的所期望的工作条件。

对于旋转装置，诸如轮子、电动机等等，当去除该旋转装置的输入功率时，电动机或轮子借助于存储的能量或动能来继续旋转，直到摩擦能(功率损耗)完全消耗掉动能或动力能量(剩余功率)。

具有以下改进电路是非常需要的：该电路向电能耗装置提供持续的电输入功率，直到该装置达到其选定的所期望的工作条件为止，然后借助于由反馈电路控制的脉冲时间调制来自动地把输入功率减少到仅足以取代功率损耗的量，以仅仅维持剩余功率，从而用最小的功率输入维持所期望的功率输出。

发明内容

采用本发明，通过施加全输入功率P_in将电能耗装置带到其所期望的工作条件。当达到所期望的工作条件时，用脉冲时间调制把输入功率P_in自动地减小到出现在装置中的功率损耗P_l的量，从而使得存储在装置中的剩余功率或能量P_r等于所期望的输出功率P_o。