CN100355175C - 室内功率分配系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种室内功率分配系统,包括:电源(4);多个并联型受控的过零开关电路(A,A,…);和各与AC电源(4)串联的电容器(C2),其中,每一个并联型受控的过零开关电路(A)包括:控制过零开关(2)的控制电路,当加在负载上的电压变得高于第一预定值时,控制电路使过零开关(2)接通,又当加在负载上的电压变得低于第二预定值时,控制电路使过零开关(2)断开,该第二预定值低于第一预定值。利用该系统,电源能够有效地向每一负载供电。此外,因为过零开关(2)工作在工业电频率,所以能够降低高频噪声和防止电磁干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种向多个负载供电的室内功率分配系统。
背景技术
近年来,用在办公室和家庭中的内装整流电路的负载,如个人计算机、音频视频设备、等等,数量不断增加。这些内装整流电路的负载,当瞬时电压值高时,具有允许大电流流过的特征。连接大量这样的负载,可能导致电压波形的失真。
此外,因为负载各有内装的整流电路,整流电路包括工作在高开关频率的逆变器,产生并辐射电磁波,导致对其他电气和电子设备的电磁干扰。
本发明的主要目的,是提供一种有不易产生波形失真和电磁干扰的室内功率分配系统。
发明内容
用于表示下面各单元的参考符号,与下面具体实施方式一段中使用的参考符号相同。
按照本发明的室内功率分配系统,包括:工作在工业电频率的AC(交流电)电源4;第二电容器C2;多个各与AC电源4串联的并联型受控开关电路A,A,...;和与各自并联型受控开关电路A,A,...连接的负载,其中,每一个并联型受控开关电路A,是包括相互并联的第一电容器C1和开关2的电路;负载各与第一电容器C1并联;且每一个并联型受控开关电路A,包括控制开关2的控制电路1,当加在负载上的电压变得高于第一预定值时,控制电路1使开关2接通,又当加在负载上的电压变得低于第二预定值时,控制电路1使开关2断开,该第二预定值低于第一预定值。
按照该系统,当并联型受控开关电路与其上各自连接的负载工作时,每一个负载能够有效地以预定电压的电源供电。此外,因为开关工作在工业电频率,当与高频开关电源电路比较时,能够降低开关接通和断开时产生的高频电压和高频电流,从而防止电磁干扰。
还有,由于作为限流阻抗单元的第二电容器的功能,当电压瞬时值高时,可以缓和导致电压波形失真的过大电流流过的现象。
按照本发明另一种室内功率分配系统,包括:工作在工业电频率的AC电源4;多个各与AC电源4并联的串联型受控开关电路B,B,...;和与各自并联型受控开关电路B,B,...连接的负载;其中,每一个串联型受控开关电路B,是包括相互串联的第二电容器C2、开关2、和第一电容器C1的电路;负载各与第一电容器C1并联;且每一个串联型受控开关电路B,包括控制开关2的控制电路1,当加在负载上的电压变得高于第一预定值时,控制电路1使开关2断开,又当加在负载上的电压变得低于第二预定值时,控制电路1使开关2接通,该第二预定值低于第一预定值。利用该室内功率分配系统,能够获得与上述那些优点相同的操作优点。
按照本发明又一个室内功率分配系统,包括:工作在工业电频率的AC电源4;多个各与AC电源4并联的并联型受控开关电路A′,A′,...;和与各自并联型受控开关电路A′,A′,...连接的负载,其中,每一个并联型受控开关电路A′,是包括第一电容器C1、与第一电容器C1并联的开关2、和与它们串联的第二电容器C2的电路;负载各与第一电容器C1并联;且每一个并联型受控开关电路A′,包括控制开关2的控制电路1,当加在负载上的电压变得高于第一预定值时,控制电路1使开关2接通,又当加在负载上的电压变得低于第二预定值时,控制电路1使开关2断开,该第二预定值低于第一预定值。同样,利用该室内功率分配系统,能够获得与上述那些优点相同的操作优点。
当用过零开关作为上述开关时,还可能进一步抑制谐波噪声和防止起动电流。
在要求DC(直流电)电源的负载的情形下,向负载提供DC电源的整流电路,可以置于开关与第一电容器之间。
附图说明
图1是按照本发明的室内功率分配系统的布线图。
图2画出图1室内功率分配系统中控制电路1的工作特性。
图3(a)是图1室内功率分配系统中电压V2的波形图。
图3(b)是图1室内功率分配系统中电压V1的波形图。
图4是按照本发明另一个实施例的室内功率分配系统的布线图。
图5画出图4室内功率分配系统中控制电路1的工作特性。
图6(a)是图4室内功率分配系统中电压V2的波形图。
图6(b)是图4室内功率分配系统中电压V1的波形图。
图7是按照本发明又一个实施例的室内功率分配系统的布线图。
图8画出图7室内功率分配系统中控制电路1的工作特性。
图9(a)是图7室内功率分配系统中电压V2的波形图。
图9(b)是图7室内功率分配系统中电压V1的波形图。
具体实施方式
<室内功率分配系统1>
图1是按照本发明的室内功率分配系统的布线图。该室内功率分配系统,包括多个相互串联并通过串联电容器C2与AC电源连接的并联型受控开关电路A,A,...。串联电容器C2的安装位置,可以在AC电源4与并联型受控开关电路A之间,如图1所示,或者,可以在一个并联型受控开关电路A与另一个并联型受控开关电路A之间。
“负载”是指要求直流电的负载,如个人计算机、音频-视频设备、等等,或交流和直流兼容的负载,如加热器、灯泡、等等。
并联型受控开关电路A包括并联过零开关2、整流电路3、与平滑电容器C1的组合(见Japanese Unexamined Patent Publication No.H4-46565)。因为平滑电容器C1置于整流电路3之后,可以使用电解电容器。但是,也可以用非电解电容器。
过零开关2的开关作用,是通过设在并联型受控开关电路A中的控制电路1实现的。
平滑电容器C1的电压,即加在负载上的电压,以V1表示,而加在整流电路3输入上的电压,以V2表示。
图2画出控制电路1的工作特性。控制电路1有滞后,该滞后控制过零开关2的工作,如果加在负载上的电压V1在某一时间点变得高于预定值EU,过零开关2在该时间点之后电压V2的第一个过零点接通(导通),又如果加在负载上的电压V1在某一时间点变得低于预定值EL(EL<EU),过零开关2在该时间点之后电压V2的第一个过零点断开(断路)。
图3(a)是电压V2的波形图,而图3(b)是电压V1的波形图。控制电路1控制过零开关2的工作,如果加在负载上的电压V1在某一时间点变得高于预定值EU,过零开关2在该时间点之后电压V2的第一个过零点接通。这样使电压V2在过零开关2接通之后的一段时间上保持为0。结果,停止向平滑电容器C1输送功率,导致电压V1下降。如果电压V1在某一时间点变得低于预定值EL,过零开关2在该时间点之后电压V2的第一个过零点断开。恢复向平滑电容器C1输送功率,于是电压V1开始增加。
通过这种控制,能够把加在负载上的电压V1维持在预定值EU和EL之间。对预定值EU和EL设置的具体数值,按照各个负载确定。
由于过零开关2的操作,从AC电源看进去,并联型受控开关电路A的阻抗,是在时间上变化的。当过零开关2接通时,它是0,而当过零开关2断开时,它的值与负载的阻抗有关。
因此,整个室内功率分配系统的阻抗,也是在时间上变化的。如果有某一瞬间,所有过零开关2碰巧接通,则在该瞬间,整个室内功率分配系统的阻抗,是串联电容器C2的阻抗,且全部电源电压都加在串联电容器C2上。如果有某一瞬间,所有过零开关2碰巧断开,则在该瞬间,整个室内功率分配系统的阻抗为最大,且加在串联电容器C2上的电源电压为最小。
按此方式,串联电容器C2吸收加在整个室内功率分配系统的电压。
此外,串联电容器C2起到保持电流恒定的限流阻抗单元的作用。串联电容器C2的限流功能,使它能在电源电压瞬时值高时,缓和导致电压波形失真的电源过大电流现象。
因为过零开关2适合在工业电频率上执行开关操作,当与工作在高频的开关电源比较时,能够降低开关接通和断开时产生的高频电压和高频电流。因此能抑制电磁波的产生,从而防止电磁干扰。还有,由于在过零点上开关,所以还能防止起动电流。
<室内功率分配系统2>
图4是按照本发明另一个实施例的室内功率分配系统的布线图。该室内功率分配系统,包括多个与AC电源4并联的串联型受控开关电路B,B,...。
每一个串联型受控开关电路B包括串联电容器C2、串联过零开关2、整流电路3、平滑电容器C1、和负载的组合。过零开关2的开关作用,是通过控制电路1实现的。
平滑电容器C1的电压,即加在负载上的电压,以V1表示,而加在整流电路3输入上的电压,以V2表示。
图5画出控制电路1的工作特性。控制电路1控制过零开关2的工作,如果加在负载上的电压V1在某一时间点变得高于预定值EU,过零开关2在该时间点之后电压V2的第一个过零点断开(断路),又如果加在负载上的电压V1在某一时间点变得低于预定值EL,过零开关2在该时间点之后电压V2的第一个过零点接通(导通)。
图6(a)是电压V2的波形图,而图6(b)是电压V1的波形图。如果加在负载上的电压V1在某一时间点变得高于预定值EU,过零开关2在该时间点之后电压V2的第一个过零点断开。这样使电压V2在一段时间上保持为0。结果,停止向平滑电容器C1输送功率,导致电压V1下降。如果电压V1在某一时间点变得低于预定值EL,过零开关2在该时间点之后电压V2的第一个过零点接通。恢复向平滑电容器C1输送功率,于是电压V1开始增加。
通过这种控制,能够把加在负载上的电压V1维持在预定值EU和EL之间。
由于过零开关2的操作,串联型受控开关电路B的阻抗,是在时间上变化的。当过零开关2断开时,它是无限大,而当过零开关2接通时,它的值与负载阻抗及串联电容器C2有关。
因此,整个室内功率分配系统的阻抗,也是在时间上变化的。如果有某一瞬间,所有过零开关2碰巧断开,则在该瞬间,整个室内功率分配系统的阻抗,是无限大,没有电流流过。如果有某一瞬间,所有过零开关2碰巧接通,则在该瞬间,整个室内功率分配系统的阻抗为最小,且流过的电流为最大。
如上所述,整个室内功率分配系统的阻抗,也是在时间上变化的。但是,加在室内功率分配系统的电压起伏,能够被串联电容器C2吸收。
在每一个串联型受控开关电路B中的每一个串联电容器C2,起到限流阻抗单元的作用,以降低电流的起伏。串联电容器C2的限流功能,使它能在电源电压瞬时值高时,缓和导致电压波形失真的过大电流流过现象。
正如图1所示的室内功率分配系统的情形,本系统能够降低开关接通和断开时产生的高频电压和高频电流。因此能抑制电磁波的产生,从而防止电磁干扰。
<室内功率分配系统3>
图7是按照本发明又一个实施例的室内功率分配系统的布线图。该室内功率分配系统,包括多个与AC电源4并联的并联型受控开关电路A′,A′,...。
每一个并联型受控开关电路A′,包括串联的电容器C2、并联的过零开关2、整流电路3、平滑电容器C1、和负载的组合。过零开关2的开关作用,是通过控制电路1实现的。
平滑电容器C1的电压,即加在负载上的电压,以V1表示,而加在整流电路3输入上的电压,以V2表示。
图8画出控制电路1的工作特性。这里画出的操作,与参考图2说明的控制电路1的操作相同。
图9(a)是电压V2的波形图,而图9(b)是电压V1的波形图。这些波形分别与参考图3说明的电压V2和V1的相同。
通过图8和9所示的控制,能够把加在负载上的电压V1维持在预定值EU和EL之间。
由于过零开关2的操作,并联型受控开关电路A′的阻抗,是在时间上变化的。当过零开关2接通时,它是串联电容器C2的阻抗,而当过零开关2断开时,它的值与串联电容器C2及负载的阻抗有关。
因此,整个室内功率分配系统的阻抗,也是在时间上变化的。但是,加在室内功率分配系统的电压起伏,能够被串联电容器C2吸收。
作为限流阻抗单元的串联电容器C2的功能,使它能在电源电压瞬时值高时,缓和导致电压波形失真的过大电流流过现象。
此外,本系统能够降低开关接通和断开时产生的高频电压和高频电流。因此能抑制电磁波的产生,从而防止电磁干扰。
虽然至此已经说明本发明的具体实施例,但本发明的实施方案,不受这些实施例的限制。例如,工作在交流电上的负载(包括感性电机如洗衣机、致冷器、等等),可以作为负载使用。在这种情形下,上述的整流电路不再是必需的。除此之外,在本发明的范围内,还可以作出各种其他的修改。
Claims (9)
1、一种室内功率分配系统,包括:工作在工业电频率的AC电源;多个并联型受控开关电路,每个并联型受控开关电路与AC电源串联;和与各自并联型受控开关电路连接的负载,
其中,在AC电源与并联型受控开关电路之间,或在并联型受控开关电路之间,串联第二电容器;
每一并联型受控开关电路,是包括相互并联的第一电容器和开关的电路;
每一个负载均与第一电容器并联;和
每一个并联型受控开关电路包括控制该开关的控制电路,当加在负载上的电压变得高于第一预定值时,控制电路使该开关接通,又当加在负载上的电压变得低于第二预定值时,控制电路使该开关断开,该第二预定值低于第一预定值。
2、一种室内功率分配系统,包括:工作在工业电频率的AC电源;多个串联型受控开关电路,每个串联型受控开关电路与AC电源并联;和与各自串联型受控开关电路连接的负载,
其中,每一串联型受控开关电路是包括相互串联的第二电容器、开关和第一电容器的电路;
每一个负载均与第一电容器并联;和
每一个串联型受控开关电路包括控制该开关的控制电路,当加在负载上的电压变得高于第一预定值时,控制电路使该开关断开,又当加在负载上的电压变得低于第二预定值时,控制电路使该开关接通,该第二预定值低于第一预定值。
3、一种室内功率分配系统,包括:工作在工业电频率的AC电源;多个并联型受控开关电路,每个并联型受控开关电路与AC电源并联;和与各自并联型受控开关电路连接的负载,
其中,每一并联型受控开关电路是包括第一电容器、与第一电容器并联的开关和与该开关和AC电源串联的第二电容器的电路;
每一个负载均与第一电容器并联;和
每一个并联型受控开关电路包括控制该开关的控制电路,当加在负载上的电压变得高于第一预定值时,控制电路使该开关接通,又当加在负载上的电压变得低于第二预定值时,控制电路使该开关断开,该第二预定值低于第一预定值。
4、按照权利要求1的室内功率分配系统,其中的开关是过零开关。
5、按照权利要求1的室内功率分配系统,还包括整流电路,用于向置于该开关与第一电容器之间的负载提供直流电。
6、按照权利要求2的室内功率分配系统,其中的开关是过零开关。
7、按照权利要求3的室内功率分配系统,其中的开关是过零开关。
8、按照权利要求2的室内功率分配系统,还包括整流电路,用于向置于该开关与第一电容器之间的负载提供直流电。
9、按照权利要求3的室内功率分配系统,还包括整流电路,用于向置于该开关与第一电容器之间的负载提供直流电。
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