[发明专利]一种非电磁式连续调节的智能节电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种节电装置，用于电压调节。

背景技术

目前，市场上广泛使用的降压节电产品，在实现方法上大部分采用电磁变压器式抽头技术，用这种技术制作的降压节电产品虽然是纯正弦波输出，可靠性高，负载能力强，但缺点也非常明显。首先由于都采用电磁变压器，体积大，笨重，采用大量的高能耗且稀有的铜和矽钢片等金属，成本不断上升，违背产品本身的节能理念。由于采用变压器抽头式调压，属于有级调节，在调节过程中，会出现瞬间的停电现象。尽管采用电机伺服式电磁感应变压器可实现连续调节，但这种方式不便于三相独立调节，无法适应三相不平衡负载，还由于存在机械触点，寿命较短。

本发明克服了以上产品缺点，采用最新电子电力控制技术，实现了照明节电装置的革命性变化。首先，它实现了降压过程中的无触点连续平滑调节，在调节过程中，没有电压突变现象，不影响负载寿命。由于不采用笨重的电磁变压器，产品重量、体积、成本大大降低，节约了资源。在产品的使用过程中，根据现场实际情况，可灵活的设置节电模型，达到最佳的节电效果。

发明内容

本发明是一种非电磁式连续调节的智能节电装置。该装置弃用传统的电磁变压器，用大功率器件IGBT作为功率调整器件。通过显示操作界面，设置电压-时间曲线，根据设置的电压-时间曲线，对输出电压进行自动连续调节。其特点是体积小，重量轻，成本低，连续调节，调节范围宽，输出为纯正弦波，无畸变，无电磁污染，适合各类负载，控制灵活，可任意设置节电率。本发明是通过如下方法实现的：

本装置通过高频切割输入电压，再经滤波网络滤除高频部分，得到调节后的正弦波输出。首先通过键盘来设定若干个时间段及其每个时间段的输出电压目标值，在每个时间段，设定的电压目标值和实际输出电压值进行比较，如果实际电压值高于设定值，则PWM脉宽调整模块输出的PWM信号占空比增大，反之，则减小，这个PWM信号经隔离，放大，驱动执行器件IGBT，直至输出电压与设定电压相等，从而达到调节电压的目的。

本装置采用模块化结构设计。包括信号采集模块、PWM脉宽调整模块、键盘显示模块、CAN总线通讯模块等。各模块之间通过CAN总线实现彼此间的通讯，使硬件线路更加简洁。

针对本装置内部谐波干扰大的特点，主控芯片采用高可靠性的CPLD逻辑器件实现PWM脉冲控制，避免了一般单片机抗干扰能力差和FPGA成本高的缺点，提高了整机的可靠性，降低了成本。

本装置设有过压、欠压、超温、缺相、过流等保护功能，当工作中出现异常时，自动发出声光报警，并自动切入旁路工作状态。

本装置的关键部分即功率调节执行部分由IGBT实现。IGBT按特定的架构形式连接，根据输入电压的相位控制主控IGBT和续流IGBT的工作时序，完成对输入电压的有效切割，再通过低通滤波网络滤除高频部分，实现正弦波电压的输出。

附图说明

附图1：控制原理图①键盘显示模块②信号采集模块③PWM脉宽调整模块④CAN总线通讯模块⑤电压调整模块

附图2：电压调整电路图⑥低通滤波电路⑦输入滤波电路⑧脉宽调制电路1⑨脉宽调制电路2⑩输入电压相位采样电路续流电路

具体实施方式

本装置采用模块化结构，CAN总线通讯方式。PWM脉宽调整模块通过CAN总线，将键盘设置的电压和信号采集模块采集的输出电压进行比较，计算，输出PWM信号到电压调整模块，进行电压调整，输出调节后的正弦波电压。在运行过程中，可实时的显示装置的运行参数，如输出电压，输出电流，装置内部温度等。如果出现过压、过流、超温等异常时，进行声光报警并自动切入旁路工作状态。

本装置的电压调整电路采用功率器件IGBT按共发射极连接成双向导通方式，并设有续流电路，根据输入电压相位信号，使主控回路和续流回路按正确时序交替工作，对输入电压进行高频斩波，再通过低通滤波电路滤除高频谐波，输出调节后的正弦波电压。输入端设有滤波电路，抑制谐波对电网的干扰。