CN101263748B - 电网激发器输出能量控制 - Google Patents

Abstract

一种电网激发器包括脉冲发生器和控制电路，其中该脉冲发生器产生双极脉冲序列，该控制电路响应于电网上的负载条件来对该电网施加从该脉冲序列得到的单极脉冲或双极脉冲。

Description

电网激发器输出能量控制

技术领域

本发明一般涉及一种电网，并且更具体地涉及控制被用于给电网供电的一个或多个激发器(energiser)的输出能量。

背景技术

电网尤其被广泛地用于牲畜控制以及安全目的。理想的是通过激发器而具有高能量输出水平以使电网激励电压更不易受电网上的电负载条件影响，并且就长的电网而言，理想的是降低激发器的数量。然而电网上普遍存在的能量输出水平必须是非致命的并且必须符合法律规定。

附图中的图1示出一种典型的现有技术装置10，其中电容为C的电容器12通过外部充电电路被充电到电压V。具有晶闸管性质的开关14以受控的方式被用于通过变压器18的初级绕组16对该电容器进行放电。然后在次级绕组20中感生被施加于电网的电压。

在该电容器12中所存储的能量E通过表达式E＝1/2CV²来给出。

显然可以通过控制该电压V或该电容C的大小来调节输出能量。在后一种情况下可以使用多个电容器来实现能量调节。

典型地，能量控制通过调节该电压V来实现。电网激励电压在启动脉冲期间被测量，并且然后根据控制算法来确定该电容器为了随后的放电脉冲而被充电到的电压。

通常，激发器通过其在500欧姆负载下的性能来表征和调节。在某些大负载条件下，例如如果在激发器的输出端子之间普遍存在低的电阻(小于500欧姆)，那么输出能量可能显著超过在激发器被加载500欧姆或更高电阻的负载的情况下将产生的水平。

这种情况的问题在于，在对施加给电网的激发器输出能量水平进行适配的过程中总是存在一个脉冲的最小延迟。因此，如果某人触到严重加载的电网并且负载条件然后变化为较轻的负载，那么在能量水平被降低之前大量能量能够被注入到该电网中，并且这可以证明对这样的人是致命的。

国际申请No.PCT/NZ99/00212通过根据由传感器所探测到的在电网上的电负载的变化速率控制激发器输出来解决上述问题。

发明内容

本发明涉及用于调节激发器的输出能量的替代方法。

首先，本发明提供一种用于对连接到电网上的电激发器的输出能量进行控制的方法，该方法包括以下步骤：监控该电网的负载条件，并且响应于监控步骤，如果该负载条件是可接受的，那么利用至少一个双极脉冲来激发该电网，并且如果该负载条件是不可接受的，那么利用至少一个单极脉冲来激发该电网。

每个脉冲都可以从相应的双极脉冲序列得到。从多个脉冲序列得到的脉冲可以按时间顺序被交织以提供激发器的输出能量的另一控制度。

每个脉冲序列可以具有任何合适的波形。优选的波形是正弦曲线。所提及的单极脉冲可以根据需求而包括正脉冲或负脉冲。

其次，本发明提供一种对连接到电网上的电激发器的输出能量进行控制的方法，该方法包括以下步骤：

(a)利用第一极性的脉冲来激发该电网；

(b)监控该电网的负载条件；

(c)只有当该电网的负载条件是可接受的时候，才利用与该第一极性相反的第二极性的脉冲来激发该电网；以及

(d)无限地重复步骤(a)、(b)和(c)。

根据本发明的不同方面，提供了一种用于电网的电激发器，该电激发器包括脉冲发生器、传感器和控制单元，其中该脉冲发生器产生具有第一极性的脉冲，该脉冲被用于激发该电网，该传感器用于监控该电网的负载条件，该控制单元响应于该传感器，只有当该电网的负载条件是可接受的时候，才控制该脉冲发生器以产生具有与该第一极性相反的第二极性的脉冲来激发该电网。

该脉冲发生器优选地产生双极脉冲序列，并且具有第一极性的脉冲和第二极性的脉冲都从该双极脉冲序列得到。

每个脉冲都可以具有任何合适的波形，并且该脉冲序列优选地是正弦的，其中单极脉冲是半正弦的。

多个脉冲发生器可以被使用并且相互连接，使得来自脉冲发生器所输出的相应脉冲序列的脉冲可以按时间被交织，从而提供对施加给该电网的能量水平的另一控制度。

附图说明

本发明进一步借助实例参考附图来进行描述，其中：

图1示出了常规的激发器的电路，并且已经在前言中对此进行了描述；

图2是根据本发明的激发器的电路；

图3示出图2的激发器的一种输出波形；

图4示出了根据本发明的、基于对图2的电路的改进的激发器电路；以及

图5示出了由图4的电路所产生的输出波形。

具体实施方式

为激励电网而使用产生单极脉冲的激发器是相当标准的。然而这种激发器在能量利用方面不是非常有效，难以获得超过70％的能量转换系数。该系数通过激发器输出能量与所存储的能量之比来给出。

本发明基于双极和单极脉冲序列的使用，这能够达到大约90％的能量转换系数。

在宽泛的意义上，根据本发明的原理，利用从双极脉冲序列中所选择的脉冲来激发电网。在双极波形的第一半期间监控电网加载，并且如果该加载是可接受的，那么为极性与该第一半相反的脉冲的该波形的第二半被生成并被施加给该电网。然而如果在该双极波形的第一半期间负载条件不利地发生变化，那么不生成该波形的第二半，从而有效地使该激发器的能量输出减半。如果激发器设计使得双极波形的能量减半符合法律要求，那么在不引起一个脉冲延迟的情况下提供有效的能量控制装置。

图2示出了根据本发明的激发器30的一部分，该激发器包括半桥电路32、控制单元34和传感器36，该传感器连接到电网38上，该电网还连接到该半桥电路中的端子40上。

该电路32分别包括两个能量存储电容器42和44，这两个能量存储电容器以受控的方式使用常规的技术通过合适的充电电路(未示出)来充电。两个晶闸管46和48或者其它电子开关随意地通过控制单元34来开关，以使电容器通过脉冲变压器52的初级绕组50来进行放电。该端子40是该脉冲变压器的次级绕组54的输出端子。

如果该电容器42通过操作该晶闸管46来放电，那么第一极性的脉冲60(参见图3)被产生，而如果在仔细控制的时间该晶闸管48被闭合以使电容器44放电，那么产生相反极性的脉冲62。基本上，该脉冲60和62构成正弦波形。

这些脉冲被施加给该电网38。该传感器36监控该电网的负载条件。这可以以任何适当的方式来进行，例如在该电网上普遍存在的电压或者流过该电网的电流可以被测量，或者这两种技术都可以被使用。在这方面，本发明并不受限制。

当该脉冲60被施加给该电网38时，该电网的负载条件被监控。如果出现不期望的负载变化，那么这通过该传感器36被探测到，并且该控制单元运行以防止产生该第二脉冲62。该激发器设计使得图3中所示的双极波在半周期(也即该脉冲60或该脉冲62)内所放电的最大能量符合法律要求，并且如果该电网被轻微加载，那么在该电网上普遍存在的能量水平在安全极限内。

如果该电网被严重加载，那么这通过该传感器36被探测到。该双极波形的两半60和62被生成并被施加给该电网。这使激发器输出能量加倍，而没有激发器违反法律的危险。

当该脉冲62被施加给该电网时，该负载条件再次被监控，并根据该负载条件，下一脉冲被施加给该电网，或者不被施加。该过程以这种方式无限地继续。

第一益处是所谈及的一个脉冲延迟问题被避免。其次，能量转换效率(激发器输出能量与所存储的能量之比)是高的，典型地在90％的区域内。这超过通过单独使用单极脉冲序列通常能够达到的效率。

图4中所示的改进电路30A实现对施加给该电网的能量水平的进一步控制。

该电路30A与该电路30有多个相似点，并且因此同样的参考数字被用于标明同样的部件。两个附加的存储电容器42A和44A分别被包括在该电路30A中。一方面在该电容器42和44与该脉冲变压器之间，另一方面在该电容器42A和44A与该脉冲变压器之间分别设置有被标明为70和72的第一和第二开关。

各电容器使用常规的技术以受控的以及受调节的方式由未示出的外部充电电路来进行充电。

如果该第一开关70被闭合并且该第二开关被打开，那么该电容器42和44可以使用该晶闸管46和48以受控的方式来放电。这与在图2的电路中所进行的相似，并且参考图5，这些电容器的放电分别导致相应的半正弦曲线60A和62A，该半正弦曲线共同组成完整的正弦波形。

如果该第一开关被打开并且该第二开关72被闭合，那么该电容器42A和44A被放电，从而导致具有组成部分60B和62B的第二个完整的正弦波形，如图5中所示。根据需要，该过程可以被重复，以使由该电容器42A和44A所产生的波形60B和62B与由该电容器42和44所产生的波形60A和62A交错。

关于每个完整的正弦波形，可以根据该电网上的加载来产生单极和双极脉冲。利用图2的配置，被施加给该电网的能量可以在最大水平和为该最大水平的50％的水平之间进行切换。利用图4的配置，该能量水平可以为最大值，或者可以根据每单位时间所生成的半脉冲的数目而为最大水平的75％、50％或25％。

Claims (8)

1.一种对连接到电网的电激发器的输出能量进行控制的方法，该方法包括以下步骤：监控所述电网的负载条件，并且响应于监控步骤，如果该负载条件是可接受的，那么利用至少一个双极脉冲来激发所述电网，并且如果该负载条件是不可接受的，那么利用至少一个单极脉冲来激发所述电网，其中每个脉冲都从双极脉冲序列得到。

2.根据权利要求1所述的方法，该方法包括以下步骤：通过使从多个脉冲序列中所选择的脉冲按时间顺序交织来控制所述输出能量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述双极脉冲具有正弦波形，并且所述单极脉冲具有半正弦波形。

4.一种对连接到电网的电激发器的输出能量进行控制的方法，该方法包括以下步骤：

(a)利用第一极性的脉冲来激发所述电网；

(b)监控所述电网的负载条件；

(c)只有当所述电网的负载条件是可接受的，才利用与所述第一极性相反的第二极性的脉冲来激发所述电网；以及

(d)无限地重复步骤(a)、(b)和(c)；

其中每个脉冲都从双极脉冲序列得到。

5.一种用于电网的电激发器，该电激发器包括脉冲发生器、传感器和控制单元，其中该脉冲发生器产生具有第一极性的脉冲，该脉冲被用于激发该电网，该传感器用于监控该电网的负载条件，该控制单元响应于该传感器，只有当该电网的负载条件是可接受的，才控制该脉冲发生器产生具有与该第一极性相反的第二极性的脉冲来激发该电网；其中每个脉冲都从双极脉冲序列得到。

6.根据权利要求5所述的用于电网的电激发器，其中所述双极脉冲序列是正弦的。

7.根据权利要求5所述的用于电网的电激发器，其包括产生相应脉冲序列的多个脉冲发生器，并且所述控制单元可操作用于使从所述脉冲序列中所选择的脉冲按时间顺序交织。

8.一种电网激发器，该电网激发器包括脉冲发生器和控制电路，该脉冲发生器产生双极脉冲序列，该控制电路响应于电网上的负载条件来对该电网施加从该双极脉冲序列得到的单极脉冲或双极脉冲，其中，如果该负载条件是可接受的，那么利用至少一个双极脉冲来激发所述电网，并且如果该负载条件是不可接受的，那么利用至少一个单极脉冲来激发所述电网。

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