DE112006003499T5

DE112006003499T5 - Schaltkreis zum Übertragen einer verstärkten Schwingleistung an eine Last

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Publication number: DE112006003499T5
Application number: DE112006003499T
Authority: DE
Inventors: Kwang-Jeek Lee
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-12-28
Publication date: 2008-10-02
Also published as: JP2009522996A; US20080297134A1; KR20070087850A; CN101346870B; CN101346870A; WO2007075058A1; US8077485B2; RU2402135C2; BRPI0621153A2; RU2008128887A

Abstract

Schaltkreis zum Übertragen verstärkter Schwingleistung an eine Last, umfassend: eine Leistungsversorgung zum Erzeugen und Bereitstellen einer Spannung oder eines Stroms; einen Leistungsverstärker zum Erzeugen einer verstärkten Schwingleistung unter Verwendung der Spannung oder des Stroms; und eine Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen der verstärkten Schwingleistung an die Last unter Verwendung eines Transformators.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leistungsverstärkerkreis und seine Leistungsübertragung. Insbesondere betrifft diese Erfindung einen Schaltkreis, der verstärkte Schwingleistung, die von einer Induktionsspule eines üblichen Transformators erzeugt wird, wenn eine Serien- oder Parallelschwingung einer üblichen Stromversorgung gebildet wird, durch den üblichen Transformator an eine Last übertragen kann.
Stand der Technik
Eine elektrische Leistungsversorgung erzeugt elektrische Leistung und stellt die erzeugte elektrische Leistung an eine direkt damit verbundene Last bereit. Ein Beispiel einer solchen elektrischen Leistungsversorgung ist ein elektrischer Generator. Wenn ein solcher elektrischer Generator elektrische Leistung erzeugt, wandelt ein Transformator die elektrische Leistung in eine Spannung oder einen Strom um, die oder der dem Widerstand einer Last entsprechen, und versorgt die Last damit.
Gemäß einem üblichen Verfahren zur elektrischen Leistungsversorgung stellte eine unabhängige Leistungsversorgung unter Verwendung einer Primärleistungsversorgung elektrische Leistung direkt an eine Last bereit. Das heißt, die Verbrauchsleistung der Last wird direkt von der unabhängigen Leistungsversorgung bereitgestellt.
Das übliche Verfahren zur elektrischen Leistungsversorgung verwendete also nur eine unabhängige Leistungsversorgung, die eine Last direkt mit elektrischer Leistung versorgt. Ein Verfahren, bei dem elektrische Leistung, die von einer unabhängigen Leistungsversorgung erzeugt wird, zunächst verstärkt und dann an eine Last bereitgestellt wird, ist also nicht bekannt.
Wenn also elektrische Leistung, bevor sie durch eine unabhängige Leistungsversorgung an eine Last bereitgestellt wird, zunächst verstärkt und dann an die Last bereitgestellt wird, lässt sich der Verbrauch elektrischer Leistung senken. Ein solcher Gedanke wäre ein Meilenstein auf diesem Gebiet. Offenbarung der Erfindung
Technische Aufgabe
Daher wurde die vorliegende Erfindung unter Berücksichtigung der genannten Probleme getätigt, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schaltkreis zum Übertragen verstärkter Schwingleistung an eine Last bereitzustellen, der dazu in der Lage ist, eine Q-fach verstärkte Schwingleistung, die an einer Induktionsspule eines üblichen Transformators erzeugt wird, wenn eine Serien- oder Parallelschwingung einer üblichen Leistungsversorgung gebildet wird, über den üblichen Transformator an eine Last zu übertragen, und auf diese Weise eine höhere Leistungsmenge an die Last zu übertragen, als ein üblicher Schaltkreis dies tun könnte, einschließlich der üblichen Leistungsversorgungsvorrichtung mit einfachen Funktionen.
Technische Lösung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung lassen sich die genannte Aufgabe sowie weitere Aufgaben durch Bereitstellen eines Schaltkreises zum Übertragen einer verstärkten Schwingleistung an eine Last lösen, umfassend: eine Leistungsversorgung zum Erzeugen und Bereitstellen einer Spannung oder eines Stroms; einen Leistungsverstärker zum Erzeugen einer verstärkten Schwingleistung unter Verwendung der Spannung oder des Stroms; und eine Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen der verstärkten Schwingleistung an die Last unter Verwendung eines Transformators.
Vorzugsweise ist die Leistungsversorgung eine Wechselspannungsversorgung, eine Wechselstromversorgung, eine Gleichspannungsversorgung oder eine Gleichstromversorgung.
Vorzugsweise weist der Leistungsverstärker Folgendes auf: eine Primärinduktionsspule des Transformators; und einen Kondensator, der in Serie oder parallel mit der Primärinduktionsspule verbunden ist. Dabei wird die verstärkte Schwingleistung in der Primärinduktionsspule gespeichert.
Vorzugsweise weist eine Reflexionsimpedanz an der Primärseite des Transformators einen relativ kleinen Wert auf, derart, dass der Leistungsverstärker eine Schwingung aufrechterhalten kann.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die genannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren anhand folgenden detaillierten Beschreibung klarer, wobei:
1 ein schematisches Schaltdiagramm gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
2 eine Ansicht ist, die einen Schaltkreis zeigt, der verstärkte Schwingleistung, die in Serienschwingung erzeugt wurde, an eine Last überträgt, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 Ersatzschaltdiagramme eines elektrischen Dreiphasen-Synchrongenerators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
4A und 4B Ersatzschaltdiagramme eines Serien- bzw. eines Parallelschwingkreises gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind;
5 ein Ersatzschaltdiagramm eines Transformators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
6A und 6B Ersatzschaltdiagramme sind, wenn ein Transformator, der mit einer Last verbunden ist, sich in Serienschwingung befindet, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 eine Beispielansicht ist, die einen Transformator zeigt, der in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
8 ein Ersatzschaltdiagramm eines Leistungsverstärkungs-/Übertragungsversuchsschaltkreises gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
9 Ersatzschaltdiagramme eines Schaltkreises zeigt, der in einem Versuch gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt wird;
10 ein Schaltdiagramm ist, bei dem eine Last direkt mit einer Leistungsversorgung verbunden ist, gemäß einem Versuch der vorliegenden Erfindung;
11 ein Ersatzschaltdiagramm eines Endtransformators zur Übertragung elektrischer Leistung gemäß einem Versuch der vorliegenden Erfindung ist;
12 ein Ersatzschaltdiagramm einer Schwingspannungsquelle zur Übertragung elektrischer Leistung gemäß einem Versuch der vorliegenden Erfindung ist;
13 ein Ersatzschaltdiagramm einer Schwingstromquelle zur Übertragung elektrischer Leistung gemäß einem Versuch der vorliegenden Erfindung ist;
14 ein Ersatzschaltdiagramm eines Transformators zur Übertragung elektrischer Leistung eines Haushaltselektrogeräts gemäß einem Versuch der vorliegenden Erfindung ist; und
15 ein Ersatzschaltdiagramm einer Schwingstromquelle zur Übertragung elektrischer Leistung eines Haushaltselektrogeräts zum Reduzieren der Verbrauchsleistung einer Last gemäß einem Versuch der vorliegenden Erfindung ist.
Beste Art der Ausführung der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren sollen nun bevorzugte Ausführungsformen eines Schaltkreises zum Übertragen von verstärkter Schwingleistung, die derart konfiguriert sind, dass sie die oben beschriebenen Mittel aufweisen, sowie ihr jeweiliger Betrieb detailliert beschrieben werden.
Wie in 1 gezeigt, ist der Schaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung dazu konfiguriert, Folgendes aufzuweisen: eine Leistungsversorgung 10 zum Erzeugen und Bereitstellen einer Spannung oder eines Stroms; einen Leistungsverstärker 20 zum Versetzen der elektrischen Leistung von der Leistungsversorgung 10 in Schwingung, um eine verstärkte Schwingleistung zu erzeugen, und um diese zu speichern; und eine Leistungsübertragungseinheit 30 zum Übertragen der verstärkten Schwingleistung des Leistungsverstärkers 20 an eine Last 40.
Die Leistungsversorgung 10 bezeichnet eine allgemeine unabhängige Leistungsquelle. Eine solche allgemeine unabhängige Leistungsquelle wird derart benutzt, dass ihre Ausgangsspannung durch einen Transformator usw. auf eine Spannung erhöht oder abgesenkt wird, die von einer Last benötigt wird, und dann an die Last übertragen wird. Bei der vorliegenden Erfindung dient die Leistungsversorgung 10 jedoch nur als ein Zusatzschaltkreis, der Strom oder Spannung an den Leistungsverstärker 20 bereitstellt, derart, dass der Leistungsverstärker 20 auf Grundlage des Stroms oder der Spannung eine Leistungsverstärkung durchführen kann. Die Leistungsversorgung 10 erzeugt ihre elektrische Leistung nicht direkt für die Last oder stellt sie nicht direkt an diese bereit.
Die unabhängige Leistungsversorgungsquelle, die als die Leistungsversorgung 10 dient, kann mit einer AC-Quelle oder einer DC-Quelle implementiert sein. Die AC-Quelle schließt eine Wechselspannungsquelle und eine Wechselstromquelle ein. Die DC-Quelle schließt eine Gleichspannungsquelle und eine Gleichstromquelle ein. Wenn die unabhängige Leistungsversorgungsquelle mit einer DC-Quelle implementiert ist, kann der Ausgang der DC-Quelle über einen Umrichter in AC-Leistung umgewandelt werden.
Der Leistungsverstärker 20 erzeugt verstärkte Schwingleistung unter Verwendung von Spannung und Strom, die von der Leistungsversorgung 10 ausgegeben werden. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die verstärkte Schwingleistung durch einen Transformator an eine Last übertragen. Insbesondere erzeugt dabei der Leistungsverstärker 20 die verstärkte Schwingleistung unter Verwendung der Primärinduktionsspule des Transformators, woraufhin sie in der Primärinduktionsspule gespeichert wird.
Dabei ist der Leistungsverstärker 20 dazu konfiguriert, eine Primärinduktionsspule des Transformators und einen Kondensator aufzuweisen, der in Serie oder parallel mit der Primärinduktionsspule verbunden ist. Dabei versetzt der Leistungsverstärker 20 die Leistung von der Leistungsversorgung 10 in Schwingung und verstärkt sie, und speichert sie anschließend in der Induktionsspule.
Der Leistungsverstärker 20 bringt eine Induktionsspule (L) und einen Kondensator (C), bei welchen es sich um elektrische Bauteile zum Speichern von Energie handelt, an der Leistungsversorgung 10 an, und ermöglicht es der Induktionsspule (L) und dem Kondensator (C), synchron zur Frequenz der Quellenleistung zu sein, und eine Serien- oder Parallelschwingung auszubilden. Daher wird die Quellenleistung Q-fach verstärkt und dann in der Induktionsspule (L) und dem Kondensator (C) gespeichert.
Wenn an einer Quellspannung von V_g eine Serienschwingung gebildet wird, wird das Q-fache der Quellspannung, d. h. Q·V_g [V], an die Induktionsspule angelegt. Dabei wird die Serienschwingleistung P_S durch den Schwingstrom I₀, der in die Induktionsspule fließt, gemäß P_s = QV_g·I₀ [W] erzeugt.
Wenn dagegen eine Parallelschwingung gebildet wird, fließt das Q-fache des Eingangsstroms von I_g, d. h. Q·I_g [A], in die Induktionsspule. Dabei wird durch eine Spannung V_P zwischen den beiden Leitern der Induktionsspule eine Parallelschwingleistung P_P gemäß P_P = QI_g·V_P [W] erzeugt.
Durch Verwendung von Serien- oder Parallelschwingung speichert die Schwingungsinduktionsspule also das Q-fache der Eingangsleistung P. Dabei lässt sich der Schwingungstyp entsprechend der Aufgabe der Schaltkreisauslegung auswählen. Von der Induktionsspule erzeugte Leistung ist dabei Blindleistung, die hier aus Gründen der Einfachheit als Leistung P bezeichnet ist.
Die verstärkte Schwingleistung, die vom Leistungsverstärker 20 erzeugt wurde, wird von der Leistungsübertragungseinheit 30, welche aus einem üblicherweise verwendeten Transformator aufgebaut ist, an die Last 40 übertragen.
Die Leistungsübertragungseinheit 30 überträgt die Leistung, die von dem Transformator im Leistungsverstärker 20 Q-fach verstärkt wurde, an die Last. Um die Leistung maximal zu übertragen, wird ein Kopplungskoeffizient nahe 1 bevorzugt.
Wenn die Serienschwingung gebildet wird, kann Spannung V₂ an der Sekundärseite des Transformators, die im Folgenden als Sekundärspannung V₂ bezeichnet werden soll, auf Grundlage des Transformatorprinzips anhand der folgenden Gleichung berechnet werden. Dabei wird davon ausgegangen, dass der Strom I₂ auf der Sekundärseite, der im Folgenden als Sekundärstrom I₂ bezeichnet werden soll, 0 ist. V2 = k·V1/n = k·Q·Vg/n = (Q/n)·k·Vg
Dabei bezeichnet Q einen Qualitätsfaktor des Schaltkreises, n bezeichnet das Windungsverhältnis des Transformators, k bezeichnet den Kopplungskoeffizienten, V_g bezeichnet die Quellspannung, und V₁ bezeichnet eine Spannung zwischen den beiden Leitern der Induktionsspule in Serienschwingung.
Wenn der Transformator betrieben wird, fließt der Sekundärstrom I₂ in die Sekundärseite des Transformators. Dabei wird Reflexionsimpedanz Z₂₁ von der Sekundärseite zur Primärseite reflektiert, wodurch die Schwingung auf der Primärseite unterdrückt wird.
Die Reflexionsimpedanz an der Primärseite, die im Folgenden als Primärreflexionsimpedanz bezeichnet werden soll, ist daher relativ klein ausgelegt, um die Schwingung im Leistungsverstärker 20 aufrechtzuerhalten. In der vorliegenden Erfindung werden eine Gleichung zur Spannungsübertragung an die Sekundärseite und eine Gleichung zum Anpassen der Reflexionsimpedanz Z₂₁ bei Bildung der Schwingung hergeleitet und auf die Schaltkreisauslegung angewandt. Die vorliegende Erfindung erlaubt es daher, die verstärkte Schwingleistung auf Grundlage des Transformatorprinzips verlustfrei an die Last zu übertragen.
Die Last 40 ist ein Schaltkreis, der mit der Leistung versorgt wird, die an der Primärinduktionsspule des Transformators Q-fach verstärkt wurde. Wenn der Sekundärstrom I₂ nicht null ist, wird die Schwingung der Primärseite des Transformators durch die Reflexionsimpedanz des Transformators unterbrochen. Um dies zu verhindern, muss die Reflexionsimpedanz Z₂₁ angepasst werden, und der Widerstand R₀ der Last muss optimal ausgewählt werden, um die Schwingung der Primärseite aufrechtzuerhalten.
Eine Ausführungsform des Schaltkreises zum Übertragen verstärkter Schwingleistung an die Last, wie oben konfiguriert, gemäß der vorliegenden Erfindung, ist in 2 gezeigt. Wie in 2 gezeigt, weist der Schaltkreis Folgendes auf: eine Leistungsversorgung 10 mit einer Wechselspannungsquelle (V_g) und einem Innenwiderstand (R_g), einen Leistungsverstärker 20 mit einer Primärinduktionsspule (L₁) eines Transformators und einem Kondensator (C₁), der in Serie mit der Induktionsspule (L₁) verbunden ist, eine Leistungsübertragungseinheit 30, die den Transformator aufweist, und eine Last (R₀), der Schwingleistung zugeführt wird, die von der Leistungsübertragungseinheit 30 verstärkt wird.
3 zeigt Ersatzschaltdiagramme eines elektrischen Dreiphasen-Synchrongenerators gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einem solchen Schaltkreis bezeichnet jX_S den Blindwiderstand eines elektrischen Generators, und R₁ bezeichnet den Widerstand der Induktionsspule. Die vorliegenden Erfindung überträgt elektrische Leistung derart an die Last, dass: zum Anwenden eines Ersatzschaltkreises zur Erzeugung von einphasiger elektrischer Leistung auf einen Schaltkreis ein Kondensator hinzugefügt wird, die Schaltkreisleistung mit Hilfe von Schwingung verstärkt wird; und die verstärkte Schwingleistung unter Verwendung des Transformatorprinzips direkt an die Last bereitgestellt wird. Die vorliegende Erfindung überträgt also die verstärkte Leistung an die Last. Dagegen ist die übliche Leistungsversorgung direkt mit der Last verbunden, und überträgt ihre Leistung an sie.
4A und 4B sind Darstellungen, die eine einphasige Ersatzschaltung eines elektrischen Generators zeigen, auf den Serien- oder Parallelschwingung zum Verstärken elektrischer Leistung angewandt wird. Ein solcher Schaltkreis ist so konfiguriert, dass er eine Leistungsversorgung 10 und einen Leistungsverstärker 20 aufweist.
Wie in 4A gezeigt, wird bei dem Schaltkreis, auf den eine Serienschwingung angewandt wird, für den Fall, dass der Widerstand R₁ einer Spule nicht berücksichtigt wird, der Qualitätsfaktor Q_S als Q_S = ωL₁/R_g ausgedrückt, wobei R_g den Innenwiderstand der Leistungsversorgung bezeichnet, und R₁ den Verlustwiderstand der Spule bezeichnet. Dabei ist der Faktor Q_S eines Schaltkreises allgemein größer als 10. Eine Spannung V₁ zwischen den beiden Leitern einer Induktionsspule (L₁) in Serienschwingung wird ferner ausgedrückt als V₁ = Q_S·V_g.
Dabei wird die in der Induktionsspule (L₁) gespeicherte Leistung P₁ wie folgt ausgedrückt: P1 = V1·I0 = Qs·Vg·I0 = Qs·Vg2/Rg wobei I₀ = V_g/R_g (I₀: Schwingstrom)
Außerdem wird die Quellleistung P_g in Serienschwingung ausgedrückt als P_g = V_g·I₀ = V_g2/R_g. Daher ergibt sich P₁ = Q_s·P_g. Die Gleichung zeigt, dass die Induktionsspule (L₁) in Serienschwingung das Q_s-fache an Eingangsleistung einspeist.
Wie in 4B gezeigt, wird bei dem Schaltkreis, auf den eine Parallelschwingung angewandt wird, wie beim Serienschwingkreis die Q-fache Leistung an beide Leiter der Induktionsspule angelegt. Da eine solche Leistungsverstärkung im Parallelschwingkreis derjenigen im Serienschwingkreis gleicht, die bereits beschrieben wurde, entfällt ihre Beschreibung hier.
5 ist ein Ersatzschaltdiagramm eines Transformators, der in der Leistungsübertragungseinheit 30 benutzt wird, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wenn der Transformator der Leistungsübertragungseinheit 30 als ideal angenommen wird, kann die Eingangsleistung P der Primärseite verlustfrei an die Sekundärseite übertragen werden. Daher wird die Leistung P₂ an der Sekundärseite zur Eingangsleistung P₁, d. h. P₁ = P₂. Werden jedoch der Kopplungskoeffizient k und das Windungsverhältnis n berücksichtigt, lässt sich die Sekundärseite wie folgt ausdrücken: Dabei findet der Spulenwiderstand keine Berücksichtigung. V2 = k·V1/n I2 = k·n·I1 P2 = V2·I2 = k2·P1
Wenn andererseits der Innenwiderstand R_g der Leistungsversorgung existiert, und der Sekundärstrom I₂ nicht null ist, da eine Last mit dem Widerstand R₀ mit der Sekundärseite verbunden ist, ist die Reflexionsimpedanz Z₂₁ an die Primärseite gekoppelt. Dabei lässt sich die Reflexionsimpedanz Z₂₁ als Z₂₁ = –(sM)²/Z₂₂ = R₂₁ + jX₂₁ [Ω] ausdrücken.
6A und 6B sind Ersatzschaltdiagramme der Primär- bzw. Sekundärseite eines Transformators, wenn die Schwingleistung, die von dem Serienschwingkreis aus 4A verstärkt wurde, auf Grundlage des Transformatorprinzips an die Sekundärseite des Transformators übertragen wird, wie in 5 gezeigt.
Wie in 6B gezeigt, bezeichnet in dem Ersatzschaltdiagramm der Sekundärseite des Transformators I₁ den Primärstrom, und Z₁₂ bezeichnet die Gegeninduktivität.
Wie in 6A gezeigt, erscheint für den Fall, dass der Leistungsversorgungsschaltkreis an der Primärseite als Serienschwingkreis konfiguriert ist und eine Last mit dem Sekundärseitenkreis verbunden ist, die Reflexionsimpedanz Z₂₁ als der Schwingkreis auf der Primärseite. Wenn der Schaltkreis derart ausgelegt ist, dass die Reflexionsimpedanz Z₂₁ kaum Einfluss auf den Schwingkreis der Primärseite nimmt, schwingt der Schwingkreis weiter. Dann wird die Leistung, die durch diese Schwingung verstärkt wurde, aufgrund des Transformatorprinzips an die Sekundärseite übertragen, derart, dass die verstärkte Leistung an die Last bereitgestellt werden kann.
Es folgt nun eine detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen, um die beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu untermauern.
7 ist eine Beispielansicht, die einen Transformator zeigt, der in einem praktischen Versuch für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt wird. Der Transformator ist derart ausgelegt, dass Windungen um einen Ferritkern gewickelt sind, um so Primärseite und Sekundärseite auszubilden, deren Induktivität jeweils 348 [mH] beträgt, und deren Windungsverhältnis n:1 beträgt. Außerdem wird der Transformator in Serienschwingung betrieben. Der DC-Widerstand der Spule beträgt dabei 2,8 [Ω], und der Kopplungskoeffizient k ist 0.742.
Für den Versuch mit dem Transformator aus 7 wird zudem ein Signalgenerator Tektronix CFG 280 mit einer Innenimpedanz von 50 [Ω] als AC-Leistungsquelle verwendet, und es wird eine Serienschwingfrequenz von 304 KHz verwendet. Als Spannungsmesser wird ein Oszilloskop Tektronix TDS 220 verwendet.
8 ist ein Ersatzschaltdiagramm eines Leistungsverstärkungs-/Übertragungsversuchsschaltkreises gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 9A und 9B sind Ersatzschaltdiagramme der Primär- und Sekundärseite des Ersatzschaltkreises aus 8.
Bei dem Ersatzschaltkreis der Primärseite aus 9A kann ein Ersatzwiderstand R_T als R_T = R_g + R₁ + R₂₁ ausgedrückt werden. Wenn also hier eine Last (R₀) mit dem Schaltkreis verbunden wird, lässt sich der Qualitätsfaktor Q_s als Q_s = XL₁/R_T ausdrücken. Je kleiner also der Reflexionswiderstand R₂₁, desto besser die Leistungsverstärkung.
Wenn also bei der Auslegung des Schaltkreises die Reflexionsimpedanz Z₂₁ auf der Primärseite minimiert wird, um die Schwingung aufrechtzuerhalten, wird die verstärkte Schwingleistung aufgrund des Transformatorprinzips verlustfrei an die Sekundärseite übertragen, derart, dass die Spannung und der Strom, die der übertragenen Leistung entsprechen, auf der Sekundärseite erscheinen können. Die Spannung der Primärseite, verstärkt durch die Serienschwingung, wird daher Q_S·V_g, und die Spannung V₂ auf der Sekundärseite wird ausgedrückt als V₂ = (Q_s/n)·k·V_g. Wenn der Kopplungskoeffizient k gleich 1 ist, und das Windungsverhältnis n gleich 1 ist, wird die Sekundärspannung V₂ als das Q-fache der Quellleistung V_g verstärkt und dann an die Last angelegt, die mit der Sekundärseite verbunden ist.
Da der Sekundärstrom I₂ k·n·I₁ ist, wenn n = 1 und k = 1, gilt I₂ = I₁. Dabei ist I₁ der Schwingstrom der Primärseite, und wird verlustfrei an die Sekundärseite übertragen.
Daher lässt sich die Leistung P₂, die an die Sekundärseite übertragen wird, mit folgender Gleichung ausdrücken. P2 = V2·I2 = (Qs/n)·k·Vg·k·n·I1 = Qs·k2·Vg·I1 = Qs·k2·P1
Die obenstehenden Gleichung, P₂, bedeutet, dass die Q_s-fache Eingangsleistung an die Sekundärseite übertragen wird, wenn die Schwingung mit k = 1 gebildet wird. Die Last nimmt keine elektrische Leistung von der Leistungsversorgung auf, sondern nimmt die Schwingleistung auf, die vom Leistungsverstärker verstärkt wurde, der als die Hauptleistungsversorgung betrachtet wird. Auf diese Weise dient die Leistungsversorgung als ein Auslöser (ein Hilfsschaltkreis), der die Aufrechterhaltung der Schwingung ermöglicht.
Wenn bei den Versuchsschaltkreisen aus 9A und 9B der Lastwiderstand R₀ als 170 [kΩ] angenommen wird, wird die Reflexionsimpedanz Z₂₁ wie folgt ausgedrückt: Z21 = –(sM)2/Z22 = 1.43 – j5,6·(10)–3 [Ω] = R21 + jX21 [Ω]
Dabei wird davon ausgegangen, dass R_g = 50 [Ω], R₀ = 170 [kΩ], XL₁ = 665 [Ω], XL₂ = 665 [Ω], k = 0,742 und n = 1.
Wie in der Gleichung beschrieben, beeinflusst der Reflexionswiderstand R₂₁ den Faktor des Schaltkreises Qs kaum, da er mit 1,43 [Ω] im Verhältnis zum Innenwiderstand R_g von 50 [Ω] klein ist. Da der reflektive kapazitive Blindwiderstand X₂₁ mit 5,6·(10)^–3 [Ω] im Verhältnis zur Induktivitätsreaktanz von 665 [Ω] auf der Primärseite klein ist, lässt sich die Schwingung konstant aufrechterhalten.

Die untenstehende Tabelle 1 zeigt Versuchsmessdaten der verfügbaren Leistung, die unter Verwendung eines Schwingkreises der Leistungsversorgung, deren Innenwiderstand R_g 50 [Ω] beträgt, und deren Spannung 1 [V] beträgt, an eine Last (R₀) bereitgestellt wird. Die Daten werden bei einem Kopplungskoeffizienten k von 0,742 erzielt. Ist der Kopplungskoeffizient k jedoch 1, gilt V₂ = V₁, und die Leistung, die an die Last bereitgestellt wird, ist wie in Tabelle 1 gezeigt. Dabei wird XL₂ vernachlässigt, da R₀ ≫ XL₂, wenn die an die Last bereitgestellte Leistung berechnet wird. Tabelle 1 Versuchsmessdaten der Leistung entsprechend der Laständerung im Ersatzschaltkreis aus FIG.8

Lastwiderstand R₀ [Ω]	Qualitätsfaktor Q_S	Primärspannung V₁ [V]	Sekundärspannung V₂ =0,742 V₁ [V]	Verfügbare Leistung der Last P₀ = V₂₂/R₀ [μW]	Reflektiver Widerstand R₂₁ [Ω]
1 M	8,97	8,97	6,65	42,9	0,24
170 K	8,80	8,80	6,55	252,3	1,43
10 K	6,56	6,56	4,92	2420,6	24,34
1,2 K	2,40	2,40	1,72	2465,3	202.89
870	1,93	1,93	1,34	2063,9	279,85

Wobei V_g = 1 [V], k = 0,742, and n = 1.

Da in der Tabelle 1 die Quellspannung V_g 1 Volt beträgt, ist der Wert des Qualitätsfaktoren des Schaltkreises Q_S gleich der Größe der Spannung V1, angelegt an die Induktionsspule (L₁). Die Spannung V₂, die an die Sekundärseite übertragen wird, ist daher k·V₁.
Wenn I₂ = 0, wird der Qualitätsfaktor Q_S auf der Primärseite zudem als Q_s = XL₁/(R_g + R₁) = 665 [Ω]/52,8 [Ω] = 12,59 ausgedrückt. Vorausgesetzt wird, dass R_g den Innenwiderstand von 50 [Ω] der Leistungsversorgung bezeichnet, und R₁ der DC-Widerstand der Primärspule von 2,8 [Ω] ist.
Da der Fall, in dem der Lastwiderstand R₀ gleich 1 [MΩ] ist, dem Fall gleicht, in dem I₂ = 0, müsste Q_S wie der theoretische Wert 12,59 sein, doch der gemessene Versuchswert lautet, wie in Tabelle 1 gezeigt, 8,97. Ein solches Ergebnis wird ermittelt, da der Wert des Faktors Q_S durch den Widerstand reduziert wird, der von der hohen Frequenz der Spule verursacht wird, sowie durch den DC-Widerstand der Spule.
Anhand eines solchen Ergebnisses kann also der effektive Widerstand R_eff des Primärschaltkreises als R_eff = XL₁/Q_s = 667 [Ω]/8,97 = 74,1 [Ω] berechnet werden. Es wird also geschätzt, dass der Versuchsschaltkreis in einem Zustand betrieben wird, in dem der effektive Widerstand R_eff = 74,1 [Ω] ist, und der Innenwiderstand R_g der Leistungsquelle 50 [Ω] beträgt. Tabelle 1 zeigt, dass der Qualitätsfaktor Q_S entsprechend der Veränderung des Lastwiderstands R₀XL₁/(R_eff + R₂₁) beträgt, d. h. XL₁/(R_eff + R₂₁).
Tabelle 1 zeigt, dass für den Fall, dass der Lastwiderstand R₀ 1,2 [kΩ] beträgt, der Reflexionswiderstand R₂₁ 202,89 [Ω] beträgt, und dass die Spannungsverstärkung etwa bei 2,4 liegt. Ein Schaltkreis, der für solche Bedingungen ausgelegt ist, wird daher derart betrieben, dass bei Erhöhung des Lastwiderstands R₀ der Reflexionswiderstand R₂₁ und die Reflexionsimpedanz Z₂₁ sinken, aber der Qualitätsfaktor Q_S steigt.

Die folgende Tabelle 2 beschreibt den Wert, der durch eine Gleichung berechnet wird, wenn der Kopplungskoeffizient k im Ersatzschwingkreis aus 8 auf 1 festgesetzt ist. Tabelle 2 Theoretische Werte bei k = 1 im Ersatzschaltkreis aus FIG. 8

Lastwiderstand R₀ [Ω]	Qualitätsfaktor Q_S	Primärspannung V₁ [V]	Sekundärspannung V₂ = 0,742 V₁ [V]	Verfügbare Leistung der Last P₀ = V₂₂/R₀ [μW]	Reflektiver Widerstand R₂₁ [Ω]
1 M	8,93	8,93	8,93	79,7	0,44
170 K	8,67	8,67	8,80	442	2,6
10 K	5,62	5,62	5,62	3158	44,21
1,2 K	1,50	0,83	0,83	577	368,51
870	1,14	0,75	0,75	651	508,30

Wobei V_g = 1 [V], k = 1 und n = 1.

Da sich in Tabelle 2 der Reflexionswiderstand R₂₁ entsprechend der Veränderung des Lastwiderstands R₀ bei k = 1 ändert, wenn R₀ in Tabelle 1 und 2 jeweils 1,2 [kΩ] oder 870 [Ω] beträgt, nimmt die verfügbare Leistung, die an die Last (R₀) bereitgestellt wird, mehr ab als im Fall von k = 0,742. Ein solches Ergebnis stellt sich ein, da der Auslegung eines Schaltkreises zur Schwingleistungsübertragung Parameter zugeordnet sind, die für die Reflexionsimpedanz Z₂₁ verwendet werden, wie z. B. der Kopplungskoeffizient k, der Lastwiderstand R₀, das Windungsverhältnis n und der Blindwiderstand XL₁.
Die folgende Tabelle 2 zeigt Vergleiche zwischen der verfügbaren Leistung, die einer Last (R₀) zugeführt wird, wenn die Last (R₀) direkt mit der Quellspannung verbunden ist, und der verfügbaren Leistung, die einer Last (R₀) zugeführt wird, wenn die Last mit einem Versuchsschaltkreis zur Leistungsverstärkung mit 1 [V] verbunden ist, wie in 8 gezeigt.

10 ist ein Schaltdiagramm, bei dem eine Last direkt mit einer Leistungsversorgung verbunden ist, die ihre Leistung an die Last bereitstellt. Da hier R₀ ≫ R_g, wird der Innenwiderstand R_g der Leistungsversorgung nicht berücksichtigt. Tabelle 3 Vergleich zwischen der verfügbaren Lastleistung bei direkter Verbindung und bei Verbindung mit Quellleistungsverstärkung

Lastwiderstand R0 [Ω]	(1) Direkte Verbindung P₀ = V_g ²/R₀ [μW]	Verbindung bei Quellleistungsverstärkung		Verhältnis verfügbarer Leistung an Last (2)/(1)	Verhältnis von verfügbarer Leistung an Last (3)/(1)
		P₀ = V_g ²/R₀ [μW]
		(2) k = 0,742	(3) k = 1
1 M	1,0	42,9	79,7	42,9	79,7
170 K	5,9	252,3	442	42,76	74,91
10 K	100,0	2420,6	3158	24,20	31,58
1,2 K	833,3	2465,3	577	2,95	0,69
870	1149,4	2063,9	651	1,79	0,56

Wie in Tabelle 1 beschrieben, beträgt in dem Schaltkreis, in dem in Serienschwingung Q_S bei 6,56 gehalten wird, die verfügbare Leistung, die der Last zugeführt wird, welche einen Lastwiderstand R₀ von 10 [k] aufweist, laut Tabelle 3 das 24,2-fache im Fall, in dem k = 0,742, und das 31,58-fache gegenüber im Fall von k = 1, gegenüber dem Fall, in dem die Last direkt mit der Leistungsversorgung verbunden ist. Das bedeutet, dass die Last mit verstärkter Leistung versorgt wird, die um das Q_s ²-fache größer ist als im üblichen Leistungsversorgungsverfahren.
Es folgt, basierend auf den Versuchsergebnissen, eine detaillierte Beschreibung eines Schaltkreises zum Verstärken und Bereitstellen von Quellleistung unter Verwendung von Parallelschwingung.
Elektrische Leistung im Haushalt wird derart bereitgestellt, dass 6,6 [kV] an einen Transformator übertragen werden, der sich in nächster Umgebung des Haushalts befindet, wobei der Transformator die Spannung auf einphasige 220 [V] abwärts wandelt, um damit den Haushalt zu versorgen, derart, dass die Haushaltsgeräte die Leistung verbrauchen können.
11 ist ein Ersatzschaltdiagramm zur Übertragung von elektrischer Leistung an Lasten in einem Haushalt. Der Schaltkreis ist derart ausgelegt, dass der Lastwiderstand R₀ 1 [Ω] beträgt, und ein Faktor Q_P eines gewünschten Schaltkreises 8,58 beträgt. Dabei wird der Innenwiderstand der Leistungsversorgung vernachlässigt.
Dabei beträgt die Primärspannung des Transformators 6,6 [kV], und die Sekundärspannung ist 220 [V]. Wenn zudem angenommen wird, dass der Kopplungskoeffizient des Transformators 1 ist, beträgt das Windungsverhältnis n 30 (= V₁/V₂ = 6,6 [kV]/220 [V]). Außerdem wird angenommen, dass der Widerstand einer Last im Haushalt 1 [Ω] beträgt.
Um nun 220 [V] an die Last anzulegen, muss die Reaktanz auf der Sekundärseite des Transformators aus 11 derart ausgewählt werden, dass sie 1% des Lastwiderstands beträgt, nämlich 0,0105 [Ω]. Da der Blindwiderstand X₁ auf der Primärseite und der Blindwiderstand X₂ auf der Sekundärseite jeweils proportional zum Quadrat des Windungsverhältnisses sind, gilt XL₁ = n²XL₂= 30²(0,0105) = 9,44 [Ω]. Da hier die Reflexionsimpedanz Z₂₁ – (sM)²/Z₂₂ = 0,1 – j0,01 [Ω] beträgt, beeinflusst sie den Schaltkreis auf der Primärseite kaum.
Daher wird ein Parallelschwingkreis der Primärseite zum Verstärken von Leistung auf den Leistungsverstärkerkreis angewandt, der Parallelschwingung verwendet, wie in 12 gezeigt, wodurch die verstärkte Schwingleistung an die Sekundärseite übertragen wird.
Wenn dabei der Widerstand RL₁ der Spule der Primärseite als 1 [Ω] angenommen wird, beträgt der Schaltkreisfaktor Q_P 8,58(–XL₁/R_eff = 9,44 [Ω]/1,1 [Ω]). Vorausgesetzt wird R_eff = RL₁ + R₂₁. Außerdem beträgt der Widerstand R₁ in der Parallelschwingung 81 [Ω] (= R_effQ² = 1,1 [Ω]·(8,58)². Dabei wird der Innenwiderstand der Leistungsversorgung nicht berücksichtigt.
13 ist ein Ersatzschaltdiagramm einer Stromquelle, das eine Modifikation des Schaltkreises aus 12 darstellt, indem die Spannungsquelle durch die Stromquelle ersetzt wurde.
Wie in 13 gezeigt, ist der Schwingstrom I₀, 0,0815 [kA] (= V₁/R₁ = 6,6 [kV]/81 [Ω]). Der Primärblindwiderstand X₁ erlaubt das Fließen eines Zirkulationsstroms von 0,699 [kA], was dem I₀ (0,0815 [kA])-fachen von Q_P entspricht. 6,6 [kV] werden an beide Leiter des Primärblindwiderstands angelegt. Unter diesen Bedingungen beträgt die Parallelschwingleistung P_1R daher 4.613,4 [kW] (= V₁·Q_P·I₀ = 6,6 [kV]·0,699 [kA]).
Wenn allerdings im Ersatzschaltkreis aus 11 der Spulenwiderstand RL₁ nicht berücksichtigt wird, beträgt der Strom I₁, der im Primärblindwiderstand XL₁ fließt, 0,699 [kA] (= V₁/XL₁ = 6,6 [kV]/9,44 [Ω]. Die an den Primärblindwiderstand XL₁ angelegte Leistung P₁ beträgt daher 4.613,4 [kW] (= V₁·I₁ = 6,6 [kV]·0,699 [kA]).
Die Parallelschwingleistung P_IR von 4.613,4 [kW] in Parallelschwingung weist daher eine identische Größe zur Leistung P₁ von 4.613,4 [kW] ohne Schwingung auf, die durch den Transformator an die Last übertragen wird. Aus Sicht der Leistungsversorgung muss diese eine nicht schwingende Leistung P₁ von 4.613,4 [kW] erzeugen. Da jedoch, wie im Ersatzschaltdiagramm aus 13 gezeigt, die Quellleistung P_g in Parallelschwingung 0,54 [kW] (= V₁·I₀ = 6,6 [kV]·0,0815 [A]) beträgt, kann die Leistungsversorgung in Schwingung P₁ mal 1/Q_S erzeugen. Aus Sicht des elektrischen Generators scheint daher dessen Ausgangsleistung zuzunehmen. Andererseits kann ein solcher Effekt in identischer Weise auch von einem Schaltkreis in Serienschwingung erzielt werden.
Die vorliegende Erfindung kann mehr Verbrauchsleistung der Last einsparen als das Verfahren des Stands der Technik.
Im Folgenden werden auf Grundlage der Versuchsergebnisse theoretische Vorschläge dazu beschrieben, wie sich die vorliegende Erfindung auf Haushaltsgeräte anwenden lässt, um deren Leistungsverbrauch zu senken.
Ein allgemeines Haushaltsgerät führt unter Verwendung eines Transformators eine Abwärtswandlung von 220 [V] durch und wandelt die abwärts gewandelte Spannung in AC oder DC um, um sie an Lasten bereitzustellen, wenn die Vorrichtung beispielsweise einen regulären Ausgang von 6 V und einen Ausgangsstrom von 0,3 A aufweist.
Dabei beträgt der Ersatzwiderstand R₀ der Last 20 [Ω] (= V₂/I₂ = 6 [V]/0,3 [A]). Um 99% der Spannung an die Last (R₀) bereitzustellen, wird XL als 0,2 [Ω] ausgewählt. Dabei beträgt das Windungsverhältnis n 36,7 (= V₁/V₂ = 220 [V]/6 [V]), und der Primärblindwiderstand XL₁ beträgt 269 [Ω] (= n²·XL₂ = 36,72·0,2 [Ω]).
Wenn die Reflexionsimpedanz Z₂₁ und der Widerstand RL₁ der Primärspule (L₁) derart ausgewählt werden, dass Z₂₁ = –(sM)²/Z₂₂ = 2,7 – j0,027 [Ω] und RL₁ = 40 [Ω], beeinflusst die Reflexionsimpedanz Z₂₁ den Primärschaltkreis kaum. Ein solcher Ersatzschaltkreis des Transformators ist in 14 gezeigt, wobei der Innenwiderstand der Leistungsversorgung nicht berücksichtigt wird.
Um in 14 6 [V] an die Last (R₀) von 20 [Ω] anzulegen, benötigt der Primärstrom I₁ etwa 818 [mA] (d. h. I₁ = V₁/XL₁ – 220 [V]/269 [Ω] = 818 [mA]), wobei angenommen wird, dass der Primärspulenwiderstand RL₁ nicht berücksichtigt wird.
Daher wird die Leistung, die tatsächlich von der Last (R₀) verbraucht wird, von der Primärspannung von 220 [V] bestimmt, und vom Strom von 818 [mA] der Primärseite des Transformators aus 14.
15 ist ein Ersatzschaltdiagramm, das eine Modifikation des Schaltkreises aus 14 darstellt, indem die Spannungsquelle durch eine Stromquelle ersetzt wurde. Der Schaltkreis aus 15 ist zum Betrieb in Parallelschwingung konfiguriert.
In 15 wird der Innenwiderstand der Leistungsversorgung nicht berücksichtigt. Bei dem Ersatzschaltkreis, der Parallelschwingung verwendet, wird der Faktor Q_P als Q_P = XL₁/(RL₁ + R₂₁) = 269 [Ω]/(40 + 27) [Ω] = 6,3 erhalten. Außerdem lässt sich der Primärschaltkreiswiderstand R₁ als R₁ = (RL₁ + R₂₁)·Q_P ² = 42,7·6,3²= 1694,7 [Ω] erhalten.
Daher ist der Primärstrom I₁ identisch zum Schwingstrom I₀, und lässt sich erhalten als I₀ = V₁/R₁= 220 [V]/1694,7 [Ω] = 129,8 [mA]. Auf diese Weise lässt sich der Strom I₀, der in den Primärblindwiderstand XL₁ fließt, als I₀ = Q_P·I₀ = 6.3·129,8 [mA] = 818 [mA] erhalten.
Unter der Bedingung, dass der Kopplungskoeffizient k gleich 1 ist, und das Windungsverhältnis n gleich 36,7, werden die Spannung V₂ und der Strom I₂, erhalten als V₂ = V₁/n = 220 [V]/36,7 = 6 [V] bzw. I₂ = n·I_Q = 36,7·818 [mA] = 30 [A], an die Last auf der Sekundärseite des Transformators übertragen. Auf diese Weise kann die Last mit der Spannung V₂ und dem Strom I₂ betrieben werden, die als reguläre Spannung und regulärer Strom der Last verwendet werden.
Da aber die Verbrauchsleistung der Last durch die Leistung verursacht wird, die an der Primärseite des Transformators induziert wird, verbraucht die Last tatsächlich die Leistung, die von der Spannung und dem Strom verursacht werden, welche auf der Primärseite benutzt werden. Wenn also die Schwingung, die im Ersatzschaltkreis aus 14 gezeigt ist, nicht verwendet wird, beträgt der Primärstrom I₁ etwa 818 [mA], und der Strom I₂, der an der Primärseite in Parallelschwingung fließt, wie in 15 gezeigt, beträgt etwa 129,8 [mA]. Da der Schaltkreis dieselben 220 [V] einspeist, kann er die Leistung, die in Parallelschwingung an die Last bereitgestellt wird, gegenüber derjenigen, die nicht in Schwingung bereitgestellt wird, um etwa das 6,3-fache reduzieren. Das heißt, der Schaltkreis kann die Verbrauchsleistung in Parallelschwingung gegenüber einer Nichtschwingung um das Q_P-fache reduzieren.
Gewerbliche Anwendung
Wie oben beschrieben, kann der Schaltkreis der vorliegenden Erfindung verstärkte Leistung an eine Last übertragen, im Gegensatz zu einem Schaltkreis des Stands der Technik, bei dem die elektrische Leistung lediglich unter Verwendung eines elektrischen Generators und eines Transformators an die Last übertragen wird. Zu diesem Zweck ist der Schaltkreis der vorliegenden Erfindung derart konfiguriert, dass: Schwingung (Serien- oder Parallelschwingung) an der Seite der Leistungsversorgung gebildet wird, und der Transformatorschaltkreis, der zum Übertragen der Leistung an die Last benutzt wird, derart ausgelegt ist, dass seine Reflexionsimpedanz innerhalb eines Wertbereichs zum Aufrechterhalten der Schwingung einstellbar ist. Auf diese Weise wird die verstärkte Schwingleistung an die Last übertragen. Das heißt, der Schaltkreis der vorliegenden Erfindung überträgt nicht die Leistung, die von einem elektrischen Generator als Hauptleistungsquelle erzeugt wird, an die Last, sondern überträgt eine verstärkte Schwingleistung an die Last.
Bei dem erfindungsgemäßen Schaltkreis wird die Leistungsversorgung (ein elektrischer Generator usw.) als Hilfsschaltkreis zum Erzeugen von Schwingleistung betrachtet. Leistung, die im Wesentlichen an die Last zu übertragen ist, wird von einem Parallel- oder Serienschwingkreis verstärkt, wodurch die verstärkte Leistung an die Last bereitgestellt wird, während beim Schaltkreis des Stands der Technik Leistung, die von einem elektrischen Generator erzeugt wird, direkt an die Last bereitgestellt wird. Daher kann der erfindungsgemäße Schaltkreis die Verbrauchsleistung der Last aus Sicht der Last reduzieren.
Die vorliegende Erfindung wird derart betrieben, dass Schwingleistung durch einen Transformator an eine Last übertragen wird, und lässt sich als ein Serien- oder Parallelschwingkreis analysieren. Daher lässt sich die vorliegende Erfindung in nützlicher Weise auf industrielle Leistungsanwendungen anwenden, und dabei die Regelungen zur Energieeinsparung erfüllen.
Obwohl zur Veranschaulichung die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart wurden, werden Fachleute verstehen, dass verschiedene Modifikationen, Hinzufügungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen, wie sie in den begleitenden Ansprüchen offenbart ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Offenbart ist ein Schaltkreis zum Übertragen verstärkter Schwingleistung an eine Last. Der Schaltkreis überträgt verstärkte Schwingleistung, die von einer Induktionsspule eines üblichen Transformators erzeugt wird, wenn eine Serien- oder Parallelschwingung einer üblichen Leistungsversorgung gebildet wird, durch den üblichen Transformator an eine Last übertragen. Der Schaltkreis umfasst: eine Leistungsversorgung zum Erzeugen und Bereitstellen einer Spannung oder eines Stroms; einen Leistungsverstärker zum Erzeugen einer verstärkten Schwingleistung unter Verwendung der Spannung oder des Stroms; und eine Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen der verstärkten Schwingleistung an die Last unter Verwendung eines Transformators.

Claims

Schaltkreis zum Übertragen verstärkter Schwingleistung an eine Last, umfassend: eine Leistungsversorgung zum Erzeugen und Bereitstellen einer Spannung oder eines Stroms; einen Leistungsverstärker zum Erzeugen einer verstärkten Schwingleistung unter Verwendung der Spannung oder des Stroms; und eine Leistungsübertragungseinheit zum Übertragen der verstärkten Schwingleistung an die Last unter Verwendung eines Transformators.
Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei die Leistungsversorgung eine Wechselspannungsversorgung, eine Wechselstromversorgung, eine Gleichspannungsversorgung oder eine Gleichstromversorgung ist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei der Leistungsverstärker Folgendes aufweist: eine Primärinduktionsspule des Transformators; und einen Kondensator, der in Serie oder parallel mit der Primärinduktionsspule verbunden ist, wobei die verstärkte Schwingleistung in der Primärinduktionsspule gespeichert wird.
Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei Reflexionsimpedanz an der Primärseite des Transformators einen relativ kleinen Wert aufweist, derart, dass der Leistungsverstärker eine Schwingung aufrechterhalten kann, wobei der Reflexionswiderstand (R₂₁) der Reflexionsimpedanz (Z₂₁) kleiner als ein äquivalenter induktiver Blindwiderstand (XL₁) der Primärseite des Transformators ist, der die Schwingleistung überträgt, und ein reflektiver Blindwiderstand (X₂₁) kleiner als 0,5 des äquivalenten induktiven Blindwiderstands (XL₁) der Primärseite des Transformators ist.
Schaltkreis nach Anspruch 1, wobei der Schaltkreis Leistung unter Verwendung von Parallelschwingung verstärkt, und die verstärkte Schwingleistung an die Last überträgt, derart, dass die Verbrauchsleistung der Last reduziert werden kann.