CN114336649A - 一种配电降压节电装置及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种配电降压节电装置及控制方法，其中控制方法包括：给所述配电降压节电装置中降压变压器初级线圈提供负载后切换所述配电降压节电装置的配电模式，并当所述负载的接通时间达到预设时间时，切断所述负载；来回切换到所述配电模式时，所述配电降压节电装置采集每个采样时间段的电压电流值；并在每个所述配电模式下计算出相应的有功功率和/或有功电度示值，进而计算出总节电量和总节电率。本发明的有益效果：避免配电降压节电装置在切换配电模式时降压变压器瞬间初级线圈开路而产生的极高电压，进而对配电降压节电装置起到保护作用，实时采集每个采样时间段的电压电流值并计算出在不同配电模式下的有功功率和/或有功电度示值，进而可以实现实时计算总节电量和总节电率。
Description
技术领域
本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种配电降压节电装置及控制方法。
背景技术
随着国家完成对城市电网和农村电网的改造，以改善原来的城市电网和农村电网的末端电压偏低的现象，但导致了城市电网和农村电网的电压普遍偏高；
国网低压配电网根据线损因素将供电线间电压设置为400V，而用户的用电设备的额定电压为380V/220V，从而提高了上述用电设备的单相电压，特别用电设备在夜晚的单相电压可以达到240V-250V，进而导致用电设备在运行时增加额外的功率和发热量，进一步降低用电设备的使用寿命。
因此如何降低额外电压成为了目前亟需解决的问题，其中额外电压为高于额定电压的电压。
现有技术中通常采用自耦降压调控的技术方案，现有技术中的自耦降压调控技术方案有下列几种方式：
第一种、固定调控方式；
优点：电路简单，成本低，可靠性高，无换挡机械噪声，本机功耗低；
缺点：只能固定降压，电压不能根据输出电压的变化进行调节，不能实时计算节电率以及节电量。
第二种、可控硅自动换档调控方式；
优点：无换档机械噪声，电压可以根据输出电压的变化进行调节；
缺点：电路复杂，成本高，本机功耗大，不能实时计算节电率以及节电量。
第三种、接触器自动换档调控方式；
优点：电压可以根据输出电压的变化进行调节；
缺点：有接触器换档机械噪声，换档时自耦变压器初级侧会有瞬间开路产生的高压，可靠性安全性差，不允许频繁切换，成本略高，本机功耗中等，不能实时计算节电率以及节电量。
第四种、变压器初级滑动触头调控方式；
优点：无换档机械噪声，电压可以根据输出电压的变化进行调节；
缺点：成本高，需要定期停电更换触头和清除积垢，不能实时计算节电率以及节电量。
由此可见，上述四种技术方案共有的缺陷在于：不能实时计算节电率以及节电量。配电节电装置的核心指标是节电率，想要获得装置的这项指标，一般需要在现场是恒定负载的条件下进行对比测试才能获得，或者是在实验室条件下进行对比测试才能获取。以往已经安装好装置的用户需要直观看到节电效果，往往需要到月度电费结账时经过对比计算才能知道节电率或省电量，不能实时看到装置节电率；也不能知道任意一段时间累计节省了多少度电，当用户因为用电量变化较大时就更加不能看出节电效果，因而质疑节电装置。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种配电降压节电装置的控制方法。
具体技术方案如下：
一种配电降压节电装置的控制方法，其中，应用于配电降压节电装置中；控制方法包括以下步骤：
给配电降压节电装置中的降压变压器初级线圈提供负载后切换配电降压节电装置的配电模式，并当负载的接通时间达到预设时间时，切断负载；来回切换每个配电模式，并在切换到对应的配电模式时对采样时间段进行采集电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值；设定起始时间和间隔时间，并根据起始时间和间隔时间控制来回切换配电模式；
切换到配电模式时，配电降压节电装置根据每个采样时间段内的电压、电流值计算有功功率和/或有功电度示值；
根据在每个配电模式下的每个采样时间段内的有功功率和/或有功电度示值计算总节电量和总节电率。
优选的，配电降压节电装置的控制方法，其中，给配电降压节电装置中的降压变压器初级线圈提供负载后切换配电降压节电装置的配电模式，并当负载的接通时间达到预设时间时，切断负载，包括：
接通一负载电路，使得负载电路给降压变压器的初级线圈提供负载，并记录负载电路的接通时间；
切换降压变压器的配电模式，使得降压变压器将输入电压转换为对应于配电模式的输出电压；
当接通时间达到预设时间时，切断负载电路。
优选的，配电降压节电装置的控制方法，其中，配电模式包括节电模式和市电模式。
优选的，配电降压节电装置的控制方法，其中，根据每个采样时间段在每个配电模式下的电压、电流值计算有功功率和/或有功电度示值进而计算总节电量和总节电率，包括以下步骤：
计算得到每个采样时间段切换到市电模式和节电模式下的有功功率，并将市电模式下的有功功率设置为市电有功功率，将节电模式下的有功功率设置为节电有功功率，将节电模式下的有功电度示值设置为节电有功电度示值；
根据每个采样时间段的起始节电有功电度示值和结束节电有功电度示值计算在节电模式下的节电有功电度；
根据每个采样时间段的市电有功功率和节电有功功率计算实时节电率；
根据每个采样时间段的实时节电率和节电有功电度计算在市电模式下的市电有功电度；
根据每个采样时间段对应的市电有功电度和节电有功电度计算总节电量；
根据每个采样时间段的市电有功电度和实时节电率计算总节电率。
优选的，配电降压节电装置的控制方法，其中，计算得到每个采样时间段切换到市电模式和节电模式下的有功功率，包括以下步骤：
根据在市电模式下的当前采样时间段采集到的电压和电流计算得到市电有功功率；
切换到节电模式，并根据节电模式下的当前采样时间段采集到的电压和电流计算得到节电有功功率和节电有功电度示值；
将下一个采样时间段设置为当前采样时间段，并返回步骤S311，直到计算得到每个采样时间段的市电有功功率、节电有功功率和节电有功电度示值。
还包括一种配电降压节电装置，其中，包括：
输入端，用于提供一输入电压；
输出端，用于输入一输出电压；
降压电路，连接在输入端和输出端之间，用于来回切换配电降压节电装置的配电模式，使得输入电压转换为对应于配电模式的输出电压；配电模式中的节电模式设置有多个档位，得到几种不同的输出电压；
自动控制器，连接在输入端和输出端之间，并与降压电路连接，用于控制降压电路来回切换配电模式，并在对应配电模式下获取每个采样时间段的有功功率和/或有功电度示值，以及根据每个采样时间段的有功功率和/或有功电度示值计算总节电率和总节电量。
优选的，配电降压节电装置，其中，降压电路包括：
降压变压器，降压变压器连接在输入端和输出端之间，降压变压器用于将输入电压转换为对应于配电模式的输出电压；
开关电路，开关电路连接在输入端和电源线之间，并且开关电路连接降压变压器，开关电路用于切换降压变压器的配电模式，使得降压变压器将输入电压切换到对应于配电模式的输出电压；
负载电路，负载电路连接在开关电路和电源线之间，负载电路与降压变压器连接，用于在开关电路切换降压变压器的配电模式之前给降压变压器的初级线圈提供负载。
优选的，配电降压节电装置，其中，负载电路包括第一开关和负载元件，第一开关的一端连接降压变压器的第一端，第一开关的另一端通过负载元件连接电源线。
优选的，配电降压节电装置，其中，开关电路包括：
第二开关，第二开关的一端连接降压变压器的第一端，第二开关的另一端连接输入端；
第三开关，第三开关的一端连接降压变压器的第一端，第三开关的另一端连接电源线；
第四开关，第四开关的一端连接降压变压器的第二端，第四开关的另一端连接输入端；
第五开关，第五开关的一端连接降压变压器的第三端，第五开关的另一端连接输入端；
第一端和第四端设置在降压变压器的初级线圈的两端；
第二端和第三端依次设置在第一端和第四端之间。
优选的，配电降压节电装置，其中，还包括一开关驱动电路，分别与自动控制器和降压电路连接，使得自动控制器通过控制开关驱动电路来控制降压电路。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
通过在切换配电降压节电装置的配电模式之前给配电降压节电装置的降压变压器提供负载，从而避免配电降压节电装置在切换配电模式时的瞬间初级开路而产生的极高电压，进而对配电降压节电装置起到保护作用；
通过在预设时间范围内切断负载，以降低负载的使用功耗，从而降低负载的使用成本，并且提高切换配电降压节电装置的配电模式的安全度；
通过来回切换每个配电模式，并在切换到对应的配电模式时在采样时间段内进行采集电压电流值，以得到采样时间段的有功功率和/或有功电度示值，从而实现在接近同一时刻下得到在不同配电模式下的每个采样时间段内的有功功率和/或有功电度示值；
根据实时采集每个配电模式在每个采样时间段内的电压电流值计算得到的有功功率和/或有功电度示值，进而可以实现实时计算总节电量和总节电率。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明配电降压节电装置实施例的原理框图；
图2为本发明配电降压节电装置实施例的降压电路的原理框图；
图3为本发明配电降压节电装置实施例的采集数据图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括需要说明的是：在其他实施例中并不一定按照本说明书示出和描述的顺序来执行相应方法的步骤。在一些其他实施例中，其方法所包括的步骤可以比本说明书所描述的更多或更少。此外，本说明书中所描述的单个步骤，在其他实施例中可能被分解为多个步骤进行描述；而本说明书中所描述的多个步骤，在其他实施例中也可能被合并为单个步骤进行描述。
一种配电降压节电装置的控制方法，应用于配电降压节电装置中，如图1所示；控制方法包括以下步骤：
步骤S1，给配电降压节电装置中的降压变压器初级线圈提供负载后切换配电降压节电装置的配电模式，并当负载的接通时间达到预设时间时，切断负载；
步骤S2，切换到配电模式时，配电降压节电装置根据每个采样时间段内的电压、电流值计算有功功率和/或有功电度示值；
步骤S3，根据在每个配电模式下的每个采样时间段内的有功功率和/或有功电度示值计算总节电量和总节电率。
在上述实施例中，需要说明的是，步骤S1、步骤S2和步骤S3的执行顺序可以不是顺序执行的；
本实施例在切换配电降压节电装置的配电模式之前给配电降压节电装置的降压变压器初级线圈提供负载，从而避免配电降压节电装置在切换配电模式时的瞬间初级开路而产生的极高电压，进而对配电降压节电装置起到保护作用；
本实施例通过在预设时间范围内切断负载，以降低负载的使用功耗，从而降低负载的使用成本，并且提高切换配电降压节电装置的配电模式的安全度；
本实施例通过来回切换每个配电模式，并在切换到对应的配电模式时在采样时间段内进行电压电流值采集，以得到采样时间段的有功功率和/或有功电度示值，从而实现在接近同一时刻下计算出每个采样时间段在不同配电模式下的有功功率和/或有功电度示值；
本实施例可以实时采集每个采样时间段在每个配电模式下的电压电流值并计算出相应有功功率和/或有功电度示值，因此本实施例可以实现实时计算总节电量和总节电率。
进一步地，在上述实施例中，步骤S1包括以下步骤：
步骤S11，接通一负载电路，使得负载电路给降压变压器的初级线圈提供负载，并记录负载电路的接通时间；
步骤S12，切换降压变压器的配电模式，使得降压变压器将输入电压转换为对应于配电模式的输出电压；
步骤S13，当接通时间达到预设时间时，切断负载电路。
在上述实施例中，步骤S11，步骤S12和步骤S13是顺序执行的；本实施例通过在切换降压变压器T的配电模式之前接通负载电路，从而实现在不同的配电模式中进行安全和快速地切换。
作为优选的实施方式，配电降压节电装置需要采集预设时间内的每个采样时间段的电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值；
首先，降压变压器T当前的配电模式为第一种配电模式，此时配电降压节电装置已经采集到第一种配电模式下的当前的采样时间段的电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值，此时降压变压器T需要切换到第二种配电模式；
接着，在降压变压器T切换到第二种配电模式之前可以接通负载电路，以使得负载电路给降压变压器T提供负载，并记录负载电路的接通时间；
随后，降压变压器T将第一种配电模式切换到第二种配电模式，此时配电降压节电装置采集第二种配电模式下的当前的采样时间段的电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值；
然后，判断计算负载电路的接通时间是否在预设时间范围内；
若是，切断负载电路；
若否，判断负载电路的接通时间是否超过预设时间范围的最大值；
并在负载电路的接通时间超过预设时间范围的最大值时切断负载电路；
以及在负载电路的接通时间未超过预设时间范围的最大值时继续接通负载电路，直到负载电路的接通时间达到预设时间时切断负载电路。
紧接着，将下一个采样时间段作为当前的采样时间段，重复执行上述步骤，直到计算完预设时间内的每个采样时间段在第一种配电模式和第二种配电模式的有功功率和/或有功电度示值。
进一步地，在上述实施例中，配电模式包括节电模式和市电模式。
在上述实施例中，需要说明的是，当给降压变压器T的初级线圈提供额定输入电压时，通过反同名端绕制的次级线圈会输出与输入电压相位相反的电压值；当次级线圈的线圈圈数不变时，其输出电压值的大小与初级线圈的线圈圈数相关；
其中，节电模式可以包括多个档位，在本实施例中，当需要得到几种不同的输出电压时，需要提供几个档位对应的输入抽头来调节输出电压，因此将配电模式中的节电模式设置有多个档位，节电模式的档位的数量可以根据需求进行增减，例如，可以将节电模式档位对应的输出端OUT包括由小到大排列的第一档、第二档和第三档，其中第一档、第二档和第三档的电压值可以定制，此处可以将第一档设置为10V，第二档设置为20V，第三档设置为30V。
需要说明的是，当降压变压器T的初级线圈短路时，输出电压为零，即输出线圈也为短路状态。即不会降压。但初级线圈短路时，不能外加交流额定电压，防止外部交流电源短路，因此，将市电模式的档位对应的输出端OUT设置为0V。
进一步地，在上述实施例中，步骤S3包括以下步骤：
步骤S31，计算得到每个采样时间段切换到市电模式和节电模式下的有功功率，并将市电模式下的有功功率设置为市电有功功率，将节电模式下的有功功率设置为节电有功功率，将节电模式下的有功电度示值设置为节电有功电度示值；
如图3所示，当需要获取特定时间段中的总节电量和总节电率时，可以将特定时间段分割成n个采样时间段，并来回切换配电模式获取采样时间段的市电有功功率、节电有功功率和节电有功电度示值；
步骤S32，根据每个采样时间段的起始节电有功电度示值和结束节电有功电度示值计算在节电模式下的节电有功电度，如下述公式所示；
Wbn-1＝{Dbn-Dbn-1}；
其中，Db用于表示节电有功功率；
n用于表示采样时间段的序号；
即本实施例可以通过每个采样时间段的结束节电有功电度示值与起始节电有功电度示值的差值计算得到节电模式下的采样时间段的节电有功电度，如图3所示，例如，当要获取第1序号到2序号的采集时间段的节电有功电度时，需要获取第1序号和第2序号的采集时间点的节电有功电度示值，并将两者之间的差值作为第1序号的采集时间段的节电有功电度；
步骤S33，根据每个采样时间段的市电有功功率和节电有功功率计算实时节电率，如下述公式所示；
εn＝(Pan-Pbn)/Pn；
其中，Pa用于表示市电有功功率；
Pb用于表示节电有功功率；
P用于表示有功功率；
ε用于表示实时节电率；
n为采样时间段序号；
步骤S34，根据每个采样时间段的实时节电率和节电有功电度计算在市电模式下的市电有功电度，如下述公式所示：
Wan-1＝Wbn-1/(1-εn-1)；
其中，Wb用于表示节电有功电度；
ε用于表示实时节电率；
Wa用于表示市电有功电度；
步骤S35，根据每个采样时间段对应的市电有功电度和节电有功电度计算总节电量，如下述公式所示；
Ws＝ΣWan-1-ΣWbn-1；
其中，Wa用于表示市电有功电度；
Wb用于表示节电有功电度；
Ws用于表示总节电量；
步骤S36，根据每个采样时间段的市电有功电度和实时节电率计算总节电率，如下述公式所示；
εs＝(ε1Wa1+ε2Wa2+……+εn-1Wan-1)/(Wa1+Wa2+……+Wan-1)；
其中，εs用于表示总节电率。
作为优选的实施方式，以配电降压节电装置的配电模式包括节电模式中的第一档、第二档、第三档和市电模式为例；
其中节电模式中的第一档对应的输出电压为10V，节电模式中的第二档对应的输出电压为20V，节电模式中的第三档对应的输出电压为30V；
以当前的配电模式为节电模式下的第一档对应的输出电压为10V为例，此时配电降压节电装置采集到第一档下的当前的采样时间段的节电有功功率和节电有功电度示值，此时想知道当前采样时间段的实时节电率，就必须立即切换到市电模式实时测量市电有功功率值，然后再切换回降压档位节电模式下的第一档，具体如下：
首先，根据在节电模式下的当前采样时间段内采集到的电压和电流获得节电有功功率和节电有功电度示值后，接通负载电路；
随后，降压变压器T将节电模式下的第一档切换到市电模式，此时配电降压节电装置采集市电模式下的当前的采样时间段的市电有功功率；
然后，判断负载电路的接通时间在达到预设时间时切断负载电路。
进一步地，在上述实施例中，步骤S31包括以下步骤：
步骤S311，根据在市电模式下的当前采样时间段采集到的电压和电流计算得到市电有功功率；
步骤S312，切换到节电模式，并根据节电模式下的当前采样时间段采集到的电压和电流计算得到节电有功功率和节电有功电度示值；
步骤S313，将下一个采样时间段设置为当前采样时间段，并返回步骤S311，直到计算得到每个采样时间段的市电有功功率、节电有功功率和节电有功电度示值。
在上述实施例中，通过实时切换配电模式采集在同一个采样时间段内的电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值，从而实现接近同步的方式获取每个采样时间段的市电有功功率、节电有功功率和节电有功电度示值。
进一步地，在上述实施例中，预设时间范围为1s～2s。从而降低负载电路的功耗以及成本还包括一种配电降压节电装置，如图1所示，包括：
输入端IN，用于提供一输入电压；
输出端OUT，用于输入一输出电压；
降压电路1，连接在输入端IN和输出端OUT之间，用于切换配电降压节电装置的配电模式，使得输入电压转换为对应于配电模式的输出电压；
自动控制器2，连接在输入端IN和输出端OUT之间，用于并与降压电路1连接，用于控制降压电路1切换配电模式，并在配电模式下采集每个采样时间段的有功功率和/或有功电度示值，以及根据每个采样时间段的有功功率和/或有功电度示值计算总节电率和总节电量。
在上述实施例中，通过降压电路1来回切换每个配电模式，并在切换到对应的配电模式时对采样时间段进行采集电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值，从而实现在接近同一时刻下获得每个采样时间段在不同配电模式下的有功功率和/或有功电度示值；
在上述实施例中，自动控制器2可以控制降压电路1切换配电模式，从而使得自动控制器2在每个配电模式下采集每个采样时间段的电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值；并根据每个采样时间段在每个配电模式下的有功功率和/或有功电度示值计算总节电量和总节电率，由于降压电路1可以实时采集每个采样时间段在每个配电模式下的电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值，因此自动控制器2可以实现实时计算总节电量和总节电率。
在上述实施例中，自动控制器2可以设定好起始时间和间隔时间，并根据上述起始时间和间隔时间控制降压电路1切换配电模式，从而实现每隔一个间隔时间获取对应配电模式下的对应采样时间段的有功功率和/或有功电度示值。
作为优选的实施方式，降压电路1与输入端IN之间设置有一进线开关ZK1，降压电路1与输出端OUT之间设置有一出线开关ZK3，输入端IN与输出端OUT之间设置有一旁路开关ZK2；
输入端为A相进线端，输出端为A相出线端，A相线可以为火线L；
电源线为零线N。
其中，需要说明的是本实施例中的配电降压节电装置是以单相的电路为例，可以拓展到三相的电路。
进一步地，在上述实施例中，如图2所示，降压电路1包括：
降压变压器T，降压变压器T连接输入端IN和输出端OUT，降压变压器T用于将输入电压转换为对应于配电模式的输出电压；
开关电路，开关电路连接在输入端IN和电源线之间，并且开关电路连接降压变压器T，开关电路用于切换降压变压器T的配电模式，使得降压变压器T将输入电压切换到对应于配电模式的输出电压；
负载电路，负载电路连接在开关电路和电源线之间，并且负载电路与降压变压器连接，用于在开关电路切换降压变压器T的配电模式之前给降压变压器T的初级线圈提供负载。
本实施例在降压变压器T切换配电模式之前给降压变压器T提供负载，从而防止避免降压变压器T在切换配电模式时的瞬间初级开路而产生的极高电压，进而对配电降压节电装置起到保护作用；
本实施例通过在降压变压器T切换配电模式之前接通负载电路，从而实现在不同的配电模式中进行安全和快速地切换。
作为优选的实施方式，配电降压节电装置需要采集预设时间内的每个采样时间段的电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值；
首先，降压变压器T当前的配电模式为第一种配电模式，此时配电降压节电装置已经采集到第一种配电模式下的当前的采样时间段的有功功率和/或有功电度示值，此时降压变压器T需要切换到第二种配电模式；
接着，在降压变压器T切换到第二种配电模式之前可以直接接通负载电路，以使得负载电路给一降压变压器T提供负载，并记录负载电路的接通时间；
随后，降压变压器T将第一种配电模式切换到第二种配电模式，此时配电降压节电装置采集第二种配电模式下的当前的采样时间段的有功功率和/或有功电度示值；
然后，判断计算负载电路的接通时间是否在预设时间范围内；
若是，切断负载电路；
若否，判断负载电路的接通时间是否超过预设时间范围的最大值；
并在负载电路的接通时间超过预设时间范围的最大值时切断负载电路；
以及在负载电路的接通时间未超过预设时间范围的最大值时继续接通负载电路，直到负载电路的接通时间在预设时间范围内切断负载电路。
紧接着，将下一个采样时间段作为当前的采样时间段，重复执行上述步骤，直到测量完预设时间内的每个采样时间段在第一种配电模式和第二种配电模式的有功功率和/或有功电度示值。
进一步地，在上述实施例中，负载电路包括第一开关K1和负载元件L，第一开关K1的一端连接降压变压器T的第一端11，第一开关K1的另一端通过负载元件L连接电源线。
作为优选的实施方式，负载电路可以为电抗器；本实施例中的负载电路不为电阻器，其原因在于电阻器的有功功率大、发热量大和温度高，会增大负载的功耗和成本。
当需要采用自动控制器2控制降压变压器T进行配电模式切换时，需要提前投入电抗器给降压变压器T的初级线圈提供感性负载，然后再切换到对应的配电模式，接着将电抗器切除，从而防止切换档位时的瞬间初级开路导致的极高电压，进而降低有功功率、发热量和温度。
进一步地，在上述实施例中，如图2所示，开关电路包括：
第二开关K2，第二开关K2的一端连接降压变压器T的第一端11，第二开关K2的另一端连接输入端IN；
第三开关K3，第三开关K3的一端连接降压变压器T的第一端11，第三开关K3的另一端连接电源线；
第四开关K4，第四开关K4的一端连接降压变压器T的第二端12，第四开关K4的另一端连接输入端IN；
第五开关K5，第五开关K5的一端连接降压变压器T的第三端13，第四开关K4的另一端连接输入端IN；
第一端11和第四端14设置在降压变压器T的初级线圈的两端；
第二端12和第三端13依次设置在第一端11和第四端14之间。
进一步地，在上述实施例中，还包括一开关驱动电路3，分别于自动控制器2和降压电路1连接，使得自动控制器通过控制开关驱动电路来控制降压电路。
其中开关驱动电路3可以为接触器线圈驱动电路，也可以是可控硅驱动电路，使得自动控制器2通过控制开关驱动电路来控制降压电路1中的开关电路。同样如果是可控硅驱动电路，则对应的开关电路中的开关是可控硅开关元件。
以配电模式包括节电模式中的多个档位和市电模式，将节电模式档位对应的输出端OUT包括由小到大排列的第一档、第二档和第三档，其中第一档、第二档和第三档的电压值可以定制，此处可以将第一档设置为10V，第二档设置为20V，第三档设置为30V，为例；每种配电模式的开关的通断状态如下表1所示：
表1
需要说明的是：上表1中的OFF表示断开，ON表示接通；
在上表1中可得知，仅当第三开关K3接通时，此时的降压变压器T所处的配电模式为市电模式，对应的输出电压为0V；
仅当第二开关K2接通时，此时的降压变压器T所处的配电模式为节电模式的第一档，对应的输出电压为10V；
仅当第四开关K4接通时，此时的降压变压器T所处的配电模式为节电模式的第二档，对应的输出电压为20V；
仅当第五开关K5接通时，此时的降压变压器T所处的配电模式为节电模式的第三档，对应的输出电压为30V。
进一步地，在上述实施例中，降压变压器T包括次级线圈和初级线圈；
将次级线圈的输入端设置为第五端15，第五端15连接输入端IN，将次级线圈的输出端设置为第六端16，第六端16连接输出端OUT；
将初级线圈的输入端设置为第一端11，第一端11分别与第一开关K1、第二开关K2和第三开关K3连接，将初级线圈的输出端设置为第四端14，第四端14与电源线连接。
进一步地，在上述实施例中，配电模式包括节电模式中和市电模式。
在上述实施例中，需要说明的是，当给降压变压器T的初级线圈提供额定输入电压时，通过反同名端绕制的次级线圈会输出与输入电压相位相反的电压值；当次级线圈的线圈圈数不变时，其输出电压值的大小与初级线圈的线圈圈数相关；
因此，在本实施例中，当需要得到几种不同的输出电压时，需要提供几个档位对应的输入抽头来调节输出电压，因此将配电模式中的节电模式设置有多个档位，节电模式的档位的数量可以根据需求进行增减，例如，可以将节电模式档位对应的输出端OUT包括由小到大排列的第一档、第二档和第三档，其中第一档、第二档和第三档的电压值可以定制，此处可以将第一档设置为10V，第二档设置为20V，第三档设置为30V。
需要说明的是，当降压变压器T的初级线圈短路时，输出电压为零，即输出线圈也为短路状态。即不会降压。但初级线圈短路时，不能外加交流额定电压，防止外部交流电源短路，因此，将市电模式的档位对应的输出端OUT设置为0V。
以当前的配电模式为节电模式下的第一档对应的输出电压为10V为例，此时配电降压节电装置测量到第一档下的当前的采样时间段的节电有功功率和节电有功电度示值，此时想知道当前时刻的实时节电率，就必须立即切换到市电模式实时测量市电有功功率值，然后再切换回降压档位节电模式下的第一档，具体如下所述：
步骤A1，自动控制器2测量第一档下的当前采样时间段的节电有功功率和节电有功电度示值，此时仅有第二开关K2接通，如下表2所示；
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| OFF | ON | OFF | OFF | OFF |
表2
步骤A2，由于需要测量市电模式下的当前采样时间段的市电有功功率，因此，接通负载电路，此时第一开关K1从断开改为接通，即此时仅有第二开关K2和第一开关K1接通，如下表3所示；
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| ON | ON | OFF | OFF | OFF |
表3
步骤A3，延迟市电负载时间间隔，将第二开关K2从接通更改为断开，即此时仅有第一开关K1接通，如下表4所示；
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| ON | OFF | OFF | OFF | OFF |
表4
步骤A4，延迟节电负载时间间隔，将第三开关K3从断开更改为接通，即此时仅有第一开关K1和第三开关K3接通，如下表5所示；
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| ON | OFF | ON | OFF | OFF |
表5
步骤A5，延迟第三负载时间间隔，将第一开关K1从接通更改为断开，即此时仅有第三开关K3接通，因此此时的降压变压器T的配电模式为市电模式，测量当前采样时间段的市电有功功率，如下表6所示；
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| OFF | OFF | ON | OFF | OFF |
表6
步骤A6，需要切换回节电模式的第一档，因此将第一开关K1从断开更改为接通，即此时仅有第一开关K1和第三开关K3接通，如下表7所示；
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| ON | OFF | ON | OFF | OFF |
表7
步骤A7，延迟第四负载时间间隔，将第三开关K3从接通更改为断开，即此时仅有第一开关K1接通，如下表8所示；
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| ON | OFF | OFF | OFF | OFF |
表8
步骤A8，延迟第五负载时间间隔，将第二开关K2从断开更改为接通，即此时仅有第一开关K1和第二开关K2接通，如下表9所示；
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| ON | ON | OFF | OFF | OFF |
表9
步骤A9，延迟第六负载时间间隔，将第一开关K1从接通更改为断开，即此时仅有第二开关K2接通，因此此时的降压变压器T的配电模式为节电模式的第一档，如下表10所示。
| 第一开关K1 | 第二开关K2 | 第三开关K3 | 第四开关K4 | 第五开关K5 |
| OFF | ON | OFF | OFF | OFF |
表10
在上述实施例中，自动控制器2中还包括一显示器，用于显示自动控制器2得到的总节电率和总节电量。从而实现让用户实时观看一定时间范围内的总节电率和总节电量，进而提高用户的使用体验。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种配电降压节电装置的控制方法，其特征在于，应用于配电降压节电装置中；所述控制方法包括以下步骤：
给所述配电降压节电装置中的降压变压器初级线圈提供负载后切换所述配电降压节电装置的配电模式，并当所述负载的接通时间达到预设时间时，切断所述负载；将特定时间段分割成n个采样时间段，并来回切换每个配电模式，在切换到对应的配电模式时对采样时间段进行采集电压电流值并计算相应的有功功率和/或有功电度示值；
根据所述有功功率和/或所述有功电度示值计算总节电量和总节电率。
2.如权利要求1所述的配电降压节电装置的控制方法，其特征在于，所述给所述配电降压节电装置中的降压变压器初级线圈提供负载后切换所述配电降压节电装置的配电模式，并当所述负载的接通时间达到预设时间时，切断所述负载，包括：
接通一负载电路，使得所述负载电路给所述降压变压器的初级线圈提供负载，并记录所述负载电路的接通时间；
切换所述降压变压器的配电模式，使得所述降压变压器将输入电压转换为对应于所述配电模式的输出电压；
当所述接通时间达到所述预设时间时，切断所述负载电路。
3.如权利要求1所述的配电降压节电装置的控制方法，其特征在于，所述配电模式包括节电模式和市电模式。
4.如权利要求3所述的配电降压节电装置的控制方法，其特征在于，所述根据每个所述采样时间段在每个所述配电模式下的电压、电流值计算所述有功功率和/或有功电度示值进而计算总节电量和总节电率，包括以下步骤：
计算得到每个所述采样时间段切换到所述市电模式和所述节电模式下的有功功率，并将所述市电模式下的所述有功功率设置为市电有功功率，将所述节电模式下的所述有功功率设置为节电有功功率，将所述节电模式下的有功电度示值设置为节电有功电度示值；
根据每个所述采样时间段的所述起始节电有功电度示值和结束节电有功电度示值计算在所述节电模式下的节电有功电度；
根据每个所述采样时间段的所述市电有功功率和所述节电有功功率计算实时节电率；
根据每个所述采样时间段的所述实时节电率和所述节电有功电度计算在所述市电模式下的市电有功电度；
根据每个所述采样时间段对应的所述市电有功电度和所述节电有功电度计算所述总节电量；
根据每个所述采样时间段的所述市电有功电度和所述实时节电率计算总节电率。
5.如权利要求4所述的配电降压节电装置的控制方法，其特征在于，所述计算得到每个所述采样时间段切换到所述市电模式的所述有功功率和所述节电模式下的所述有功功率和有功电度示值，包括以下步骤：
根据在所述市电模式下的当前所述采样时间段采集到的电压和电流计算得到所述市电有功功率；
切换到所述节电模式，并根据所述节电模式下的当前所述采样时间段采集到的电压和电流计算得到所述节电有功功率和节电有功电度示值；
将下一个所述采样时间段设置为所述当前采样时间段，并返回计算所述市电有功功率的步骤，直到计算得到每个所述采样时间段的所述市电有功功率、所述节电有功功率和所述节电有功电度示值。
6.一种配电降压节电装置，其特征在于，包括：
输入端，用于提供一输入电压；
输出端，用于输入一输出电压；
降压电路，连接在所述输入端和所述输出端之间，用于来回切换所述配电降压节电装置的配电模式，使得所述输入电压转换为对应于配电模式的所述输出电压；配电模式中的节电模式设置有多个档位，得到几种不同的输出电压；
自动控制器，连接在所述输入端和所述输出端之间，并与所述降压电路连接，用于控制所述降压电路来回切换所述配电模式，并在对应配电模式下获取每个采样时间段的有功功率和/或有功电度示值，以及根据每个所述采样时间段的有功功率和/或有功电度示值计算总节电率和总节电量。
7.如权利要求6所述的配电降压节电装置，其特征在于，所述降压电路包括：
降压变压器，所述降压变压器连接在所述输入端和所述输出端之间，所述降压变压器用于将输入电压转换为对应于所述配电模式的输出电压；
开关电路，所述开关电路连接在所述输入端和电源线之间，并且所述开关电路连接所述降压变压器，所述开关电路用于切换所述降压变压器的所述配电模式，使得所述降压变压器将输入电压切换到对应于所述配电模式的输出电压；
负载电路，所述负载电路连接在所述开关电路和所述电源线之间，所述负载电路与所述降压变压器连接，用于在所述开关电路切换所述降压变压器的所述配电模式之前给所述降压变压器的初级线圈提供负载。
8.如权利要求7所述的配电降压节电装置，其特征在于，所述负载电路包括第一开关和负载元件，所述第一开关的一端连接所述降压变压器的第一端，所述第一开关的另一端通过所述负载元件连接所述电源线。
9.如权利要求7所述的配电降压节电装置，其特征在于，所述开关电路包括：
第二开关，所述第二开关的一端连接所述降压变压器的所述第一端，所述第二开关的另一端连接所述输入端；
第三开关，所述第三开关的一端连接所述降压变压器的所述第一端，所述第三开关的另一端连接所述电源线；
第四开关，所述第四开关的一端连接所述降压变压器的第二端，所述第四开关的另一端连接所述输入端；
第五开关，所述第五开关的一端连接所述降压变压器的第三端，所述第五开关的另一端连接所述输入端；
所述第一端和所述第四端设置在所述降压变压器的初级线圈的两端；
所述第二端和所述第三端依次设置在所述第一端和第四端之间。
10.如权利要求7所述的配电降压节电装置，其特征在于，还包括一开关驱动电路，分别与所述自动控制器和所述降压电路连接，使得所述自动控制器通过控制所述开关驱动电路来控制所述降压电路。
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