CN103904906A - 谐振电路电能倍增装置 - Google Patents

Abstract

谐振电路电能倍增装置，通过适当延长谐振电路的暂态过程，可以使暂态过程中电感，电容上存储的能量大于电源同期消耗的能量，从而实现电能的倍增，本装置适用于用电，节电等场合以及电池的自充电。

Description

谐振电路电能倍增装置

所属技术领域

本发明涉及一种可以提高谐振电路输出电能与输入电能之比的装置。

背景技术

目前各种谐振电路的输出电能与输入电能之比是不高的。

发明内容

本发明的目的是要提供一种可以提高谐振电路输出电能与输入电能之比的装置。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：目前的谐振电路无论是串联还是并联，因为其由初态到稳态的暂态过程十分短暂，在此过程中没有谐振发生便已达到稳态。所以电感、电容上存储的能量不会大于同期电源消耗的能量。

我们把谐振电路两端连接在调压器上，在设定的时间内，使调压器的电压线性升高到稳态电压，谐振电路两端的电压也就逐渐增高，这样谐振电路的暂态过程就被适当延长。在此延长了的暂态过程中，谐振电路始终处于谐振状态。以并联谐振电路为例，随着并联谐振电路两端电压逐渐增高，两支路里的电流就逐渐增大，由于电路存在谐振，干路里则是两支路的部分电流相互柢消后的剩余电流。该剩余电流小于支路电流。如果谐振电路品质因数足够高，设定的时间适当，当此暂态过程结束时，干路电流在暂态过程中作的总功会小于支路电流在最后时刻所作的功。也就是说电感、电容上存储的能量会大于同期谐振电路从电源吸取的能量，这样就实现了电能的倍增。

上述过程遵守能量守恒定律。只是由于暂态过程中的电路谐振，使支路中的部分电流相互抵消，从结果上看电感，电容上存储的电能大于电源消耗的电能，从而实现电能倍增。

串联谐振电路电能倍增原理与并联谐振电路电能倍增原理相同，相互柢消的是电感、电容上的电压。

本发明的有益效果是：适用于所有用电及节电场合，并可较好解决电池自充电问题。

附图说明

下面结合附图和以下实施例对本发明进一步说明。

谐振电路电能倍增装置依据其谐振方式分为并联谐振电路电能倍增装置和串联谐振电路电能倍增装置。

图1是有调压器(1)的并联谐振电路电能倍增装置示意图。

图2是有调压器(1)的串联谐振电路电能倍增装置示意图。

图3是无调压器(1)的串联谐振电路电能倍增装置示意图。

图4是无整流电路(7)，整流电路(8)的串联谐振电路电能倍增装置示意图。

图5是串联谐振电路电能倍增装置电池自充电示意图。

在图1、图2、图3、图4、图5中：自动调压器(1)，开关(2)，交流电源(3)，开关(4)，电感(5)，电容(6)，整流电路(7)，整流电路(8)，开关(9)，用电负荷(10)，变阻器(11)，电池(12)，逆变器(13)，开关(14)，用电负荷(15)。

具体实施方式

下面结合图1详细说明：

开关(2)、开关(4)、和开关(9)为自动开关且相互联锁，自动调压器(1)为自动调压。它们的自动控制电路图中未绘出。

开关(2)与电感(5)电容(6)组成的谐振电路串联在自动调压器(1)的次级，自动调压器(1)的初级与交流电源(3)连接；电感(5)、电容(6)的两端分别经整流电路7、整流电路(8)再经开关(9)与用电负荷(10)连接。

自动调压器(1)可为各种类别的自动调压器。

电感(5)和电容(6)组成的并联谐振电路其任一支路中接有开关(4)，图1所示开关(4)接在电感(5)的支路里。

在设定的时间内，开关(2)，、开关(4)闭合，开关(9)断开，调压器(1)工作使谐振电路两端电压逐渐升高，电路开始谐振。虽然谐振电路两支路里的电流是逐渐增大的，但干路上是两支路的部分电流相互抵消后的剩余电流，该剩余电流小于支路电流，也就是说电源(3)流出的电流比较小。如果谐振电路品质因数比较高，设定的时间适当，电感(5)、电容(6)上存储的电能会大于电源(3)同期消耗的电能，从而实现电能的倍增。

经过一段时间，暂态过程结束。开关(2)、开关(4)断开，开关(9)闭合，电感(5)、电容(6)上存储的电能通过整流电路(7)，整流电路(8)，开关(9)向用电负荷(10)放电。

如此周而复式，用电负荷(10)就不断获得大于电源(3)消耗的电能。

图2所示的串联谐振电路电能倍增装置因为没有并联支路，所以去掉开关(4)。

调压器(1)用于调节谐振电路两端的电压。也可以不用调压器(1)而将开关(2)、变阻器(11)与电感(5)电容(6)组成的谐振电路串联后接在交流电源(3)的电路里。电路如图3所示。由于变阻器(11)的变阻作用，同样可以使谐振电路的暂态过程延长并发生谐振，实现电能倍增。但由于增加了变阻器(11)，损耗增加，效率有所降低。

图3所示为无调压器(1)的串联谐振电路电能倍增装置示意图，无调压器(1)的并联谐振电路电能倍增装置与此相同。

如果谐振电路品质因数足够高，接近理想状态。此时则可以通过控制电路使暂态过程结束时，使电感(5)、电容(6)两个元件中任意一个元件上存储的能量相对最大，另一个元件上存储的能量相对最小，甚至小到可以忽略。这时就可以就存储能量最小的元件上的放电电路去掉，只保留存储能量最大的元件上的放电电路，也就是或者电感(5)的两端经整流电路(7)、开关(9)与用电负荷(10)连接，或者电容(6)的两端经整流电路(8)、开关(9)与用电复荷(10)连接。这样可达到同样的倍增效果。

如果用电负荷不要求必须是直流电，那么所有的谐振电路电能倍增装置均可去掉整流电路(7)、整流电路(8)，而将电感(5)、电容(6)的两端分别经开关(9)、开关(14)与用电负荷(10)、用电负荷(15)连接。用电负荷(10)和用电负荷(15)为两个独立的用电负荷。

图4所示为无整流电路的串联谐振电路倍增装置示意图，无整流电路的并联谐振电路电能倍增装置与此同理，图中未绘出。

因为逆变器也是一种交流电源，电池被充电时也被看作为用电负荷。所以谐振电路倍增装置里的交流电源(3)或为逆变器(13)，用电负荷(10)或为逆变器(13)的电池(12)，这样就成了谐振电路电能倍增装置的电池自充电实施例。利用谐振电路电能倍增的作用就可以使电池自行充电。

图5所示为串联谐振电路电能倍增装置的电池自充电示意图，并联谐振电路电能倍增装置电池自充电与此相同，图中未绘出。

为增大使用功率，谐振电路电能倍增装置可多个组合使用。

Claims (6)

1.一种可以使电能倍增的谐振电路电能倍增装置，其特征是：开关(2)与电感(5)电容(6)组成的谐振电路串联在自动调压器(1)的次级，自动调压器(1)的初级与交流电源(3)连接；电感(5)、电容(6)的两端分别经整流电路(7)、整流电路(8)再经开关(9)与用电负荷(10)连接。 

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是：电感(5)和电容(6)组成的并联谐振电路中任一支路接有开关(4)。 

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是：开关(2)、变阻器(11)与电感(5)电容(6)组成的谐振电路串联后接在交流电源(3)的电路里。 

4.根据权利要求1，2，3所述的装置，其特征是：或者电感(5)的两端经整流电路(7)、开关(9)与用电负荷(10)连接，或者电容(6)的两端经整流电路(8)、开关(9)与用电负荷(10)连接。 

5.根据权利要求1，2，3所述的装置，其特征是：电感(5)、电容(6)的两端可以分别经开关(9)、开关(14)与用电负荷)10)和用电负荷(15)连接。 

6.根据权利要求1，2，3，4所述的装置，其特征是：交流电源(3)或为逆变器(13)，用电负荷(10)或为逆变器(13)的电池(12)。 

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