TWM508845U - 提昇用電效率的轉換裝置 - Google Patents

Description

提升用電效率的轉換裝置

一種提升用電效率的轉換裝置，其主要運用電感性裝置與電 容性裝置施予電性串聯而構成共振電路，將電力供應裝置所輸出的電力轉換成不連續的頻率式形態的電能，供應電能型態的負載裝置作實功，提升所述負載裝置的用電效率。

電源供應給負載裝置，讓負載裝置獲得電能而作功。負載裝 置概可分為兩種，其中，一種需要連續電力才能作功，例如：電鍋、電腦、白炙燈泡等，可稱之為「電力型態負載」或「線性負載」。另一種只需要適當頻率的不連續的電能就可作功，例如：超長波馬達、發光二極體、氣體放電燈、充電電池等，可稱之為「電能型態負載」或「或非線性負載」。其中，線性負載的型態呈電阻性，其與頻率相依，例如：白炙燈泡。非線性負載的型態呈電抗性，其與頻率正交，例如：氣體放電燈。

目前的供電型態，是直接將電力升高電壓或降低電壓後，當 成負載的電能使用。電力係指電的形態呈無頻率響應且及無相位差，以及振幅是維持定值的連續現象，如直流電、電池組等。見圖一及圖二。電力供應裝置10連續電力直接輸出供負載裝置11作功，勢必面臨最大功率移轉(MPTT)。負載裝置11的電阻R與電源輸送路徑的內阻抗r相同時，電功率為最大輸出，即Poutmax=1/2 Pin。因此，用電效率太低，以及耗電大於輸入之窘境。

負載裝置11作功所需的電力為不連續的電能型態時，電力 經升壓或降壓後，除了呈無頻率響應及無相位差外，其振幅將隨著負載大小變化而維持定值的連續現象，使負載裝置被強迫供應連續穩定的電力， 亦即供應太多的電力給負載裝置，其中只有一半的電力作實功(例如：氣體放電燈的點亮燈具)，另一半的電力伴隨著作虛功，產生高溫現象(或其他無用的副作用)。故連續電力直接施予「電能型態負載」作功，會有一半的電力作虛功，會增加不必要的耗電。

習知的R.F.場效應如下所述：將連續電力直接施予「電能型態負載」，會有一半以上電能作虛功，將伴隨著副作用產生，習稱為耗電。例如：電力經Piezo(壓電)效應，由超音波馬達(Ultrasonic motor)轉成連續性力場輸出，伴隨著誤動作狀態，例如：精密位移計。

電力經電光效應，由發光二極體(LED)轉成連續性光場輸出，伴隨著溫升現象，例如：LED照明裝置。

電力經電磁效應，由渦電流線圈轉成連續性磁場輸出，伴隨著渦流損失，例如：電磁爐。

電力經輻射效應，由磁控管(Magnetron)轉成連續性核場輸出，伴隨著散射損失。如微波爐。

電力經電解效應，由水電堆(Water cell)轉成連續性化場輸出，伴隨著純水必須添加觸媒，例如：氫氧機。

電力經Peltier(電熱)效應，由熱電堆(Thermal cell)轉成連續性溫場輸出，伴隨著消耗大量電力，例如：冷暖氣機。

電力經電機效應，由直流無刷電動機(BLDC Motor)，轉成連續性機場輸出，伴隨著作虛功損失，例如：洗衣機。

傳統將電感、電容於電子電路中施予串聯連結，產生移相(shift)，作為電子信號交連(Exchange couple)。本創作運用電感性裝置與電容性裝置於電路中施予電性串連所產生的共振電路，將連續輸出的電力轉換成不連續的電能形態，以供應電能型態的負載作實功，達到省電的目的。

本創作所提供之種提升用電效率的轉換裝置，其設置在電力供應裝置供電予負載裝置的電子電路中，而能夠將電力供應裝置所輸出的 電力轉換成不連續的頻率式脈衝形態的電能，供應所述負載裝置作實功，提升所述負載裝置的用電效率。所述電力供應裝置為能夠提供直流電力的直流電源供應裝置，其為一種電容性裝置。所述負載裝置為一種只需頻率式脈衝形態的不連續電能即可運作的電能型態負載。所述轉換裝置為一種電感性裝置，其能夠與所述直流電源供應裝置作電性串聯而構成振盪電路。所述電感性裝置在振盪電路中能夠將電壓相位超前電流相位90度，使電壓與電流間產生振盪形成相位差的電氣隔離，將所述直流電源供應裝置所輸出的電力轉換成不連續的頻率式脈衝形態的電能，供應所述負載裝置作實功。

所述電感性裝置可以是升壓器、高壓產生器、交換式變流器、交換式變頻器、離子產生器等。

所述電感性裝置包含設置有電感元件與高頻振盪器。所述高頻振盪器能夠賦予電子電路作電源切換的作用。所述電感性裝置在所述高頻振盪器的作動下產生充、放電的自動切換作用。

所述直流電源供應裝置可以是直流發電機、電容抗、直流電源供應器、電池等。

所述電感元件可以是振盪線圈、電感器、渦流線圈、變壓器、電抗器、脈衝線圈等。

所述高頻振盪器可以是振盪積體電路、離子產生器、交換式開關、自激振盪電路、交換式控制器、脈衝產生器等。

所述負載裝置可以是超長波馬達、直流馬達、發光二極體、渦流產生器、磁控管、水電堆、熱電堆等。

本創作所提供之種提升用電效率的轉換裝置，其設置在電力供應裝置與負載裝置之間，而能夠將電力供應裝置所輸出的電力轉換成不連續的頻率式電能，供應所述負載裝置作實功，提升所述負載裝置的用電效率。所述電力供應裝置為夠提供交流電力交流電源供應裝置，其為一種電感性裝置。所述負載裝置為一種只需頻率式的不連續電能即可正常運作的電能型態負載。所述轉換裝置包含有電容性裝置，且與所述電源供應裝 置間施予電性串聯而構成振盪電路。所述具有電感性的電源供應裝置於振盪電路中，能夠將電壓相位滯後電流相位90度，使電壓與電流間產生振盪形成相位差的電氣隔離，能夠將所述交流電源供應裝置所輸出的電力轉換成不連續的頻率式電能，供應給所述負載裝置作實功。所述電容性裝置可以是電容器、電納器、電感納等。所述負載裝置為充電電池、永磁電動機、氣體放電燈等。

10‧‧‧電力供應裝置

11‧‧‧負載裝置

20‧‧‧電力供應裝置

21‧‧‧直流電源供應裝置

22‧‧‧交流電源供應裝置

30‧‧‧負載裝置

40‧‧‧轉換裝置

41‧‧‧電感性裝置

411‧‧‧交換式變頻器

412‧‧‧電感元件

413‧‧‧高頻震盪器

42‧‧‧電容性裝置

50‧‧‧電力形態

51‧‧‧電能形態

52‧‧‧電能形態

53‧‧‧電能形態

60‧‧‧整流濾波裝置

圖一為習用的用電電路結構示意圖。

圖二為圖一所示習知技術的電路示意圖。

圖三為本創作的電路結構示意圖。

圖四為本創作實施例的電路結構示意圖。

圖五為實現圖四所示電路結構的電路示意圖。

圖六所示為本創作另一實施例的電路結構。

圖七為實現圖六所示電路結構的電路示意圖。

圖八為圖七所示電路中電力轉換電能的用電形態波形圖。

圖九所示為本創作運用在交流電源供應電路的電路結構示意圖。

圖十為實現圖九所示電路結構的電路示意圖。

申請人有鑑於目前電源供應裝置係供應連續的電力給電能型態負載，產生作虛功的副作用，以及會增加不必要的耗電，乃研發一種能夠提升用電效率的轉換裝置，以避免作虛功的用電，達到節電的目的。茲配合圖式，詳述本創作裝置的特徵及使用功效。

本創作所提供的提升用電效率的轉換裝置，主要將電感性裝置與電容性裝置施予電性串聯而構成共振電路。連續性的電力經過所述共振電路能夠轉換成不連續的電能，以供應電能型態負載作實功。因此，本創作能夠節省下作虛功的電量，達到節電的目的。所述電感性裝置泛指於電子回路中電流相位滯後電壓相位90度者。所述電感性裝置電性串聯電容 性裝置，於電力轉成電能時，能夠將電流與電壓間移相，呈特殊傳遞性「電氣隔離」，以供應電能型態的負載裝置作實功。

請參閱圖三。所述轉換裝置40設置在電力供應裝置20供電 予負載裝置30的電子電路中。其中的電力供應裝置20可以是提供直流電力的電容性的裝置，也可以是能夠提供交流電力的電感性裝置。請參閱圖四的實施例。所述電力供應裝置20為能夠提供直流電力的直流電源供應裝置21，其為一種電容性裝置。所述負載裝置30為只需頻率式脈衝形態的不連續電能即可正常運作的電能型態負載。所述轉換裝置40為電感性裝置41，並與所述直流電源供應裝置21間作電性串聯連接而構成共振電路。所述電感性裝置41在共振電路中能夠將電壓相位超前電流相位90度，使電壓與電流間產生振盪形成相位差的電氣隔離，能夠將所述直流電源供應裝置21所輸出的電力轉換成不連續的頻率式脈衝形態的電能，供應給所述負載裝置30作實功，提升用電效率。圖五為實現圖四所示電路結構的電路示意圖。其中，電感性裝置40為一交換式變頻器411，該交換式變頻器411與直流電源供應裝置21間作電性串聯構成共振電路。圖四中的電感性裝置也可以是升壓器、高壓產生器、交換式變流器、離子產生器等。

圖六所示為本創作另一實施例的電路結構。圖七為實現圖四 所示電路結構的電路示意圖。其中，所述電力供應裝置20為能夠提供直流電力的直流電源供應裝置21，其為一種電容性裝置。所述負載裝置30為只需頻率式脈衝形態的不連續電能即可正常運作的電能型態負載。所述轉換裝置40為電感性裝置41，並與所述直流電源供應裝置21間作電性串聯連接而構成共振電路。該電感性裝置41由電感元件412與高頻振盪器413所構成。所述高頻振盪器413能夠賦予電子電路作電源供應的切換作用，使直流電源供應裝置21所輸出的電力形成不連續的頻率式脈衝形態電能。所述電感元件412在直流電源供應裝置21提供電源時，能夠儲存電能(反電動勢)，在所述高頻振盪器413切斷電源時，釋出電能。因此，所述電感元件412在所述高頻振盪器413的自動切換作動下，能夠釋出不連續的頻率式脈衝形態電能，且其相位超前所述直流電源供應裝置21所輸出不連續的 頻率式脈衝形態電能的相位90度。亦即，所述電感性裝置41在共振電路中能夠將電壓相位超前電流相位90度，使電壓與電流間產生振盪形成相位差的電氣隔離，能夠將所述直流電源供應裝置21所輸出的電力轉換成不連續的頻率式脈衝形態的電能，供應給所述負載裝置30作實功，提升用電效率。

圖八為圖七所示電路的電力轉換成電能的形態轉換示意 圖。直流電源供應裝置21係輸出電源，為連續式直流電力，其電力形態為50。直流電源供應裝置21所輸出電源經過高頻振盪器413的自動切換作動下，形成不連續的脈衝式電能，其電能形態為51。所述電感元件412在共振電路(電路)中能夠釋出不連續的脈衝式電能，其電能形態為52。直流電源供應裝置51所輸出電力，經由所述轉換裝置40所產生的不連續的頻率式脈衝形態的電能，其電能形態為53。電能形態53為電能形態51加上電能形態52所得到的結果，此即為負載裝置30所獲得的用電形態。藉由本創作裝置可將所述直流電源供應裝置21所提供的電力達到接近全部供應給所述負載裝置30作實功，而節省電力。更重要的是，可避免有過多的電作虛功而產生高溫或其他副作用，提高電子電路的安全性。

前述直流電源供應裝置21只要是能夠提供直流電源的裝置 都可適用於本創作。所述直流電源供應裝置21為直流發電機、電容抗、直流電源供應器、電池等。前述電能型態負載30為超長波馬達、直流馬達、發光二極體、渦流產生器、磁控管、水電堆、熱電堆等。

前述電感性元件412可以是振盪線圈、電感器、渦流線圈、 變壓器、電抗器、脈衝線圈等。前述高頻振盪器413可以是振盪積體電路、離子產生器、交換式開關、自激振盪電路、交換式控制器、脈衝產生器等。

圖九所示為本創作運用在交流電源供應電路的電路結構示 意圖。圖十為實現圖九所示電路結構的電路示意圖。本實施例的電力供應裝置20為交流電源供應裝置22，是一種電感性裝置。所述負載裝置30為電能型態的負載，只需頻率式形態的不連續電能即可正常運作。所述轉換裝置40包含有電容性裝置42。所述電容性裝置42與交流電源供應裝置22 間施予電性串聯而構成共振電路。所述具有電感性的交流電源供應裝置22於共振電路中，能夠將電壓相位滯後電流相位90度。所述交流電源供應裝置22電性串聯所述電容性裝置，於電力轉成電能時，能夠將電流與電壓間移相，呈特殊傳遞性「電氣隔離」，以供應電能型態的負載裝置作實功，提升用電效率。圖十中編號60為整流濾波裝置。

所述電容性裝置42可以是電容器。所述負載裝置30可以是充電電池、永磁電動機、氣體放電燈等。

本創作主要在用電電路中，憑藉電容性裝置與電感性裝置間的電性串聯所構成的共振電路，使電壓與電流之間產生移相，形成電力與電能間接合內阻近乎於無窮大之傳遞電氣隔離，而能夠產生不連續的電能供電能型態的負載裝置作實功。因此，電源產生裝置所輸出的電力經轉換成電能後，可接近全部提供電能型態的負載裝置作實功，提升負載裝置的用電效率。

以上說明對本創作而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離所附說明書所限定的精神和範圍的情况下，可做出許多修改、變化或等效，但都將落入本創作的保護範圍內。

20‧‧‧電力供應裝置

21‧‧‧直流電源供應裝置

30‧‧‧負載裝置

40‧‧‧轉換裝置

41‧‧‧電感性裝置

412‧‧‧電感元件

413‧‧‧高頻振盪器

Claims (9)

1. 一種提升用電效率的轉換裝置，其設置在具有電力供應裝置與負載裝置的電子電路中；所述電力供應裝置能夠提供直流電力的直流電源供應裝置，為一種電容性裝置；所述負載裝置為一種只需頻率式脈衝形態的不連續電能即可運作的電能型態負載；所述轉換裝置包含有電感性裝置，該電感性裝置能夠與所述直流電源供應裝置作電性串聯而構成振盪電路；所述電感性裝置包含設置有電感元件與高頻振盪器；所述高頻振盪器能夠賦予電力供應裝置做不連續供電作用；所述電感元件在所述高頻振盪器的作動下產生充、放電作用；所述電感性裝置在振盪電路中能夠將電壓相位超前電流相位90度，使電壓與電流間產生振盪形成相位差的電氣隔離，能夠將所述直流電源供應裝置所輸出的電力轉換成不連續的頻率式脈衝形態電能，供應所述負載裝置作實功，提升所述負載裝置的用電效率。
2. 如申請專利範圍第1項所述之提升用電效率的轉換裝置，其中，所述直流電源供應裝置為直流發電機、電容抗、直流電源供應器、電池其中之一。
3. 如申請專利範圍第1項所述之提升用電效率的轉換裝置，其中，所述電感性裝置為升壓器、高壓產生器、交換式變流器、交換式變頻器、離子產生器其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之提升用電效率的轉換裝置，其中，所述電感元件為振盪線圈、電感器、渦流線圈、變壓器、電抗器、脈衝線圈其中之一。
5. 如申請專利範圍第1項所述之提升用電效率的轉換裝置，其中，所述高頻振盪器為振盪積體電路、離子產生器、交換式開關、自激振盪電路、交換式控制器、脈衝產生器其中之一。
6. 如申請專利範圍第1項所述之提升用電效率的轉換裝置，其中，所述負載裝置為超長波馬達、直流馬達、發光二極體、渦流產生器、磁控管、水電堆、熱電堆其中之一。
7. 一種提升用電效率的轉換裝置，其設置在具有電力供應裝置與負載裝置的電子迴路中；所述電力供應裝置能夠提供交流電力的交流電源供應裝置，為一種電感性裝置；所述負載裝置為一種只需頻率式的不連續電能即可運作的電能型態負載；所述轉換裝置包含有電容性裝置，且與所述交流電源供應裝置間施予電性串聯而構成振盪電路；所述電容性裝置於電路中，能夠令電壓相位滯後電流相位90度，使電壓與電流間產生振盪形成相位差的電氣隔離，將所述交流電源供應裝置所輸出的電力轉換成不連續的頻率式電能，供應給所述負載裝置作實功，提升所述負載裝置的用電效率。
8. 如申請專利範圍第7項所述之提升用電效率的轉換裝置，其中，所述電容性裝置為電容器。
9. 如申請專利範圍第7項所述之提升用電效率的轉換裝置，其中，所述負載裝置為充電電池、永磁電動機、氣體放電燈其中之一。