CN101145695B - 主动式用电补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动式用电补偿装置，并联连接于一电源系统与一非线性负载之间，以提供该非线性负载所需瞬间电流，其包括：一蓄电单元、一桥式架构切换单元及一控制单元。桥式架构切换单元电性连接该蓄电单元，用以控制该蓄电单元进行充电或放电，而控制单元用以产生控制信号以控制该桥式架构切换单元的切换。其中，通过该桥式架构切换单元的切换，使该蓄电单元进行双向电流的运作，从而以达到补偿电源系统供应瞬间电流的目的。

Description

主动式用电补偿装置 
技术领域
本发明涉及一种主动式用电补偿装置，尤其涉及一种可双向运作的主动式用电补偿装置。 
背景技术
由于现在视听器材的普及且消费者日益重视拥有较佳的影像及声音效果，因此逐渐地换用高阶或大功率的视听器材。而在音响器材方面，为了得到低噪声及宽广的线性度，所以采用不同的放大电路的设计，以通过放大电路所使用的整流形电路并在其后连接巨大的电容来保留能量以供推动喇叭，然而搭配较大功率的放大电路的音响器材虽可提供较佳的听觉效果，但这些音响器材或其它视听器材皆属于非线性负载，相对地所需瞬间电流也就越大，因此若以一般室内电路配线来使用的话，往往会因为线路过长所产生的电阻过大或者电源本身负载过多等，而导致无法提供较大的瞬间电流，而也就无法达到预期的视觉及听觉效果。 
因此大多数消费者在考虑使用大功率的视听器材之前，通常会为了视听器材所需瞬间用电而重新配置新的电源专线并且使用能容忍高电流的电源线材，如此一来则通常需进行室内配电环境的改变。另外，为了改善视听器材电源的供电质量，消费者进一步甚至加装电力电容来进行补强，但这种方式将会产生更多的虚功，进一步造成能源的损失。 
而以目前的解决方式来看，皆是属于被动式的改善，并且所需花费的成本也较昂贵，因此为了有效增进供电效果及质量同时也能考虑到配置成本及简易性，在电源供应方面便有其进一步改善的空间。 
发明内容
有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种主动式用电补偿装置，其可进行双向运作，当非线性的负载在不用电的周期时，便先将电源系统(如：市电)所提供的电源主动备份，而当非线性负载在用电周期时，可以与 电源系统同时供电给非线性负载，以增加瞬间提供电流的能力。 
为了解决上述问题，根据本发明所提出的一种方案，提供一种主动式用电补偿装置，并联连接于一电源系统与一非线性负载之间，以提供该非线性负载所需瞬间的补偿电流，其中所述的电源系统所提供的电流周期是包含有一负载电流及一无负载电流，而在配置上，主动式用电补偿装置设计为靠近非线性负载，其包括：一蓄电单元、一桥式架构切换单元及一控制单元。其中，桥式架构切换单元电性连接蓄电单元，并且用以控制蓄电单元存放电源系统所产生的一无负载电流，以及控制该蓄电单元输出该补偿电流，使得主动式用电补偿装置对蓄电单元进行充电及放电的双向工作，此外，桥式架构切换单元由控制单元进行控制开关切换动作；控制单元用以产生控制信号以控制该桥式架构切换单元的开关切换动作；蓄电单元将无负载电流区域进行储存，在非线性负载需要较大的瞬间电流时，蓄电单元输出补偿电流以辅助负载电流。 
以上的概述与接下来的详细说明及附图，皆是为了能进一步说明本发明为达成预定目的所采取的方式、手段及功效。而有关本发明的其它目的及优点，将在后续的说明及图例中加以阐述。 
附图说明
图1为本发明主动式用电补偿装置的实施例方块图； 
图2A为整体电流运作波形示意图； 
图2B为本发明主动式用电补偿装置的电流运作波形示意图； 
图3A为本发明第一实施例的电路架构图； 
图3B为本发明第二实施例的电路架构图；及 
图3C为本发明第三实施例的电路架构图。 
图中 
主动式用电补偿装置1    电源系统2 
非线性负载3            桥式架构切换单元10 
蓄电单元20             滤波单元30 
控制单元40             第一负载电流A 
无负载电流B            补偿电流C 
具体实施方式
请参见图1，为本发明主动式用电补偿装置的实施例方块图，如图所示，本发明提供一种主动式用电补偿装置1，并联连接于一电源系统2与一非线性负载3之间，用以提供该非线性负载3所需瞬间的补偿电流C，其中非线性负载3可以是需耗费较大瞬间电流的影音设备。并且主动式用电补偿装置1在配置上需要靠近非线性负载3，以避免电源线路上过长而降低用电补偿的效果。而主动式用电补偿装置1包括：一桥式架构切换单元10、一蓄电单元20及一控制单元40，其中桥式架构切换单元10电性连接蓄电单元20，用来控制蓄电单元20存放该电源系统2所产生的一无负载电流B，并且也可控制蓄电单元20输出非线性负载3瞬间所需的补偿电流C，而桥式架构切换单元10包含有多个切换开关，进而切换开关可以例如为绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)或者IGBT搭配二极管(Diode)使用，进一步或者可单纯为金属氧化半导体场效晶体管(MOSFET)；另外，蓄电单元20可以是电池或电容器等。 
而控制单元40电性连接桥式架构切换单元10，用以产生控制信号来控制桥式架构切换单元10的开关切换动作，使得本发明主动式用电补偿装置1可以针对蓄电单元20进行充电及放电的双向工作。此外，主动式用电补偿装置1更可包括一滤波单元30，其电性连接于桥式架构切换单元10，以作为桥式架构切换单元10在输出补偿电路C给非线性负载3时，得以进一步滤除高频突波电流。而该滤波单元30可以是一电感器。 
请再同时参见图2A及图2B，为整体电流运作波形示意图及本发明主动式用电补偿装置的电流运作波形示意图，如图2A所示，电源系统2所提供的电流周期通常都会包含有第一负载电流A区域及无负载电流B区域，第一负载电流A直接输入给非线性负载3使用，而就无负载电流B而言无形中形成浪费，因此本发明主动式用电补偿装置1便会主动将无负载电流B区域进行储存在蓄电单元20，而当非线性负载3需要较大的瞬间电流时，第一负载电流A会形成供应不足的情形，此时主动式用电补偿装置1便会从蓄电单元20输出补偿电流C以辅助第一负载电流A来同时提供给非线性负载3。而图2B所示便是当主动式用电补偿装置1提供补偿电流C时，由于会和第一负载 电流A进行合并提供给非线性负载3，因此会产生平衡效果而使整个波形较为平坦且稳定地输出。 
请参见图3A，为本发明第一实施例的电路架构图，其中主动式用电补偿装置1并联连接电源系统2与整流系负载3，而桥式架构切换单元10采用全桥方式连接，且其中所使用的切换开关为IGBT与Diode的搭配使用以对蓄电单元20进行电源充电或放电的切换，而IGBT更可通过控制单元40(如图1所示)来分别进行控制切换。而此实施例所使用的蓄电单元20设计为使用电容器。 
请再参见图3B，为本发明第二实施例的电路架构图，其与图3A的设计不同处在于其中的桥式架构切换单元10采用半桥方式连接，因此在蓄电单元20中的设计便配置有两个电容器。 
请再参见图3C，为本发明第三实施例的电路架构图，而其与图3A的设计不同处在于其中的蓄电单元20使用电容器及电池并联连接来使用，以此更能有效率地进行能量补充以瞬间提供补偿电流C给非线性负载3。 
综上所述，本发明主动式用电补偿装置1主要可将一般在电流传输时所产生的无负载电流B区域主动进行备份储存，以避免电源浪费，并且可在所连接的非线性负载3瞬间需要较大电流时，随时提供补偿电流C以补偿原本电流瞬间电流的不足，因此本发明除了可单独配置以改善电源配线所导致的瞬间电流不足的问题，更可搭配设计于各种电源供应装置中(如：不断电系统)，使得原本的不断电系统除了拥有在有电时进行充电，而在断电时进行供电的功能，更可因搭配设计主动式用电补偿装置1而随时可因外接于不断电系统的装置瞬间所需较大电流，而提供瞬间电流的补偿以弥补原本正常电流的不足。以此，不仅可以不需花费太多成本(重新配置电源专线)便可拥有足够的电流效能及供电质量，更可以减少能源的浪费，再加上本身设计的组件简单使得更具有弹性及灵活性来搭配于其它相关电源供应装置的使用。 
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施例的详细说明与图例，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以本发明的权利要求书为准，任何熟悉该技术领域的技术人员在本发明的领域内，可轻易想到的变化或修饰都可涵盖在本发明的权利要求要求保护的范围之内。 

Claims (9)

1.一种主动式用电补偿装置，其特征在于，并联连接于一电源系统与一非线性负载之间，以提供该非线性负载所需瞬间的补偿电流，其中所述的电源系统所提供的电流周期是包含有一负载电流及一无负载电流，该主动式用电补偿装置包括：
一蓄电单元；
一桥式架构切换单元，电性连接该蓄电单元，用以控制该蓄电单元储存该电源系统所产生的一无负载电流，并且控制该蓄电单元输出该补偿电流，使得主动式用电补偿装置对蓄电单元进行充电及放电的双向工作；及
一控制单元，用以产生控制信号以控制该桥式架构切换单元的开关切换动作；
其中，蓄电单元将无负载电流区域进行储存，在非线性负载需要较大的瞬间电流时，蓄电单元输出补偿电流以辅助负载电流。
2.如权利要求1所述的主动式用电补偿装置，其特征在于，所述的非线性负载为影音设备。
3.如权利要求1所述的主动式用电补偿装置，其特征在于，所述的蓄电单元是电池或电容器。
4.如权利要求1所述的主动式用电补偿装置，其特征在于，所述的桥式架构切换单元包含多个切换开关。
5.如权利要求4所述的主动式用电补偿装置，其特征在于，所述的切换开关为绝缘栅双载子晶体管或绝缘栅双载子晶体管搭配二极管。
6.如权利要求4所述的主动式用电补偿装置，其特征在于，所述的切换开关为金属氧化半导体场效晶体管。
7.如权利要求1所述的主动式用电补偿装置，其特征在于，所述的桥式架构切换单元为全桥方式连接或半桥方式连接。
8.如权利要求1所述的主动式用电补偿装置，其特征在于，进一步包含一滤波单元，电性连接该桥式架构切换单元，用以滤除该补偿电流所产生的高频突波电流。
9.如权利要求8所述的主动式用电补偿装置，其特征在于，所述的滤波单元为电感器。
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