[龚氏桥全电路]轻松走进世界科学讲堂和教科书

 龚秋声

我国曹操的儿子曹冲是世界上第一个应用浮力称出大象重量的发明家，他没有将自巳用浮力称大象的发明，再研究提升到科学浮力定律的高度，因而浮力定律也就不是中国人发明的，而是比曹冲晚百年应用浮力称皇冠的外国人阿基米德发明的，我们应该记住这个历史教训。只有将某些重大发明继续研究提升到科学的高度，使用最简洁的形式来表达和描述科学发明，才能使中国当代发明走进世界科学讲堂，走进世界大中院校教科书和工具书、走进世界一流大学的教学用书，为我们的国家和民族的科学发展创新创业，使我们的国家和民族对当代世界的文明进步和科教事业有较大的贡献。本文结合我在发明创新过程中的一些心得和体会，谈一下如何将发明提升到科学的高度，如何将发明走进世界教课书做一次论述。我是首先发明并制造了桥全电瓶充电装置，这个相当于曹冲和阿基米德应用浮力称大象和称皇冠阶段是一样的，后来我经过分析研究这项发明涉及到世界教科书上单相全波和桥式两类可控整流电路，我在这个装置中所使用的电路比教科书上顶级单相桥式电路性能还要好得多，就开始意识到它对世界电工可控整流电路的重大科学意义、价值与贡献，于是就发明了桥全可控整流电路，并申请和获得了桥全可控整流电路发明专利权，这就相当于阿基米德终结出浮力定律。后来发现在桥全电路发明专利中有5个常用电路，这些电路中在输出电压中心值都有一最佳功率因数点，而实际应用中都希望最佳功率因数点工作在经常使用的输出电压点上，因此，就产生将桥全电路中心点上最佳功率因数点是否可以上、下移动，使它工作在经常输出电压值附近，使其达到最佳应用效果的想法，于是我又发明了中心最佳功率因数点可以向上和向下移动的新桥全电路，并以桥半可控整流电路申请了发明专利而又获得专利权，这样就使比单相桥控电路多一个器件的桥全电路增加到15种，使我成为当今世界上发明电工教学基础最多的杰出科学家，在中国科技创新网数百名创新人物中唯一一位冠以“杰出”二字的科学家，在中国节能减排网专家库中唯一一位誉为世界级杰出基础电路科学家。我也为中华民族和世界华人在世界电工科学讲堂和教科书上永远占有一大类基础教学电路而做出重大历史性贡献，被中国科协中国科技创辉煌网---第一卷《科技创辉煌*中国科技创新人才宛》等多部辞书画册誉为“永远的明灯”，成为中国科学界成功的榜样。

我是自主、自费，从事电工教科书上基础电路的发明创新研究的民间科学人，发明创新要有：素质、精神、信念和动力．我把：捕风捉影觅创新，无中生有赖发明。创造发明能使人的有限生命得以无限延伸。能为人类历史长河中留下一点点闪光的足迹是我最大的心愿。作为我的人生格言，并译成英文收录在中文对照的《中外哲理名言》一书。我早就把目标定为：为中华民族在世界教学用书和工具书上占有一席之地的奋斗目标，毫无疑问我可以实现，并且是高水准的实现这个目标。每当人们看到电灯就会想到爱迪生，他就还活在我们的心中。同样，每当大中院校学生在电工科学堂课中学到我发明的比桥式更好的龚氏桥全电路时，他们也会想到这是中国人我发明的，我也活在他们的心中，因此，发明是延伸生命之路。我希望大家都能在人类历史长河中留下一点点能闪光的足迹。发明创新就是要不迷信权威、突破传统，打破思想僵化，敢于实践，想前人未所想，做前人未所做，要有捕风捉影觅创新，无中生有赖发明的精神！想一想研究微波通信的人为什么想不到用微波来做微波炉？，百年来在大中院校教过学生半波、全波和桥式三类经典可控整流电路的教授数以万计，为什么不会想到发明比桥控更好的电路来解决调低输出电压时输出电流小、功率因数和效率低等一系列的问题呢？我敢想要超越顶级桥控电路，因而我发明了第四类电路——龚氏桥全电路；我想到教科书上有倍压整流电路，为什么没有倍流整流电路呢？我就发明了与倍压电路相对应的倍流电路；我想到教科书上单相和二相都有2种单晶闸管可控整流电路，为什么三相就没有相类似的电路呢？于是我发明了世界上最简单的三相单晶闸管可控整流电路，使单相、二相和三相都有了单晶闸管可控整流电路，使单晶用管可控整流电路有一个完整的科学分支，等等。都说明很多重大发明起初都不是本行顶级专家发明的，大家都可以去发明创造。当世界电工科学课堂上讲授我上述发明的任何一种电路，我有限的生命就会得到无限的延伸。

世界科学教课书虽是人类千年重大发明和发现沉积下来的图文结晶，但是它们还不完善甚至有错误，需要后来科学人不断完善和修正。上世纪50年代杨振宁等三位华裔科学家就修正了宇称守恒定律的适用范围。发现并证实宇称在弱相互作用里头是不守恒的，而获诺贝尔奖。在没有发明桥全电路之前，所有讲授可控整流电路专家和教授都认为所有相控整流电路最大输出直流电点一定在最高输出电压点上，并且都存在着调低输出电压其输出直流电流必定减少的规律。我发明桥全电路之后，经过分析研究发现它的最大 输出电流点不在最高输出电压点上，而是在50%最大输出点上，就开创了相控整流调低输出电压时其输出直流电流不但不会减少，反而可以增加的科学奇迹，就开创了比经典相控科学更好更重要相控科学新分支。因此，桥全电路的发明也就发展和完善了世界电工教科书上的相控整流科学和技术，因此，它也就能轻松地走进世界电工科学讲堂和教课书。

电工科学是自然科学中非常重要的学科，几乎各单位都有电工，各大中专院校都有电工教研室。在电工科学中半波、全波和桥式三类经典基础可控整流电路又是占有极其重要的地位，它们都是在世界大中专院校所有电工科学课堂上都要讲授的重要基础电路，这三类经典电路中性能最好的一类电路是桥控整流电路，它也是经典相控科学中的顶级电路。我想超越它，并且只在世界电工教科书和工具书中黑色所示的顶级桥控整流电路图上“画”上一个红色所示的晶体管，并改变触发相位，就发明了性能远超越顶级桥控电路的第四类电路---龚氏桥全整流电路（图中示出3种电路和输出波形，将图中2和3中红色所示的晶闸管换成二极管又可得2个从半压起调的电路）。龚氏桥全电路能输出2倍于桥控电路的电流、4倍于桥控电路的功率、谐波减少50%以上，变压器次级减少铜耗75%以上等优秀性能，能使可控整流装置减少30%的容量、功率因数提高、谐波和损耗减少，就完全可以预料：世界上所有在电工科学讲堂上讲桥控电路的老师只要知道有比桥控更好的龚氏桥全电路，就不得不讲龚氏桥全电路，而轻松地走进世界科学讲堂。龚氏桥全电路的发明解决了有史以来相控电路在调低输出电压时功率因数低，谐波大和效率低等多个电路自身百年未解决的世界性难题，一举成为当今世界上性能最好、电路数量最多，最高形式的大一类顶级相控整流电路，它现已成为国内外电工教学用书和工具书中开创有中国人发明的高端基础教学电路而做重大历史性贡献，被国家知识产权局、中国老科协中科院分会、中国专家学者协会和中国发明协会等单位誉为：龚氏桥全电路是中国近百年来对世界教育和科技最有影响力的发明，并已获社会认同。浙江大学做了经典桥式与龚氏桥全电路性能对比测试报告，国家教委也曾多次邀我为电工专家教授讲述龚比桥全电路，原国家科委也发了（95）国科成办第115号文件推广龚氏桥全电路。只要比较一下教科书上的桥式可控电路和龚氏桥全电路性能就可知龚氏桥全电路一定会同牛顿定律、欧姆定律、门捷列夫化学元素周期表、斯密特电路和桥式电路一样为人类文明进步做贡献，也会使龚氏桥全电路走进世界所有电工科学讲堂，走进世界大中专电工科学讲堂，走进世界一流大学的电工科学课堂，为中华民族和世界华人在世界教科书和工具书中永远占有一类顶级教学基础电路而做出重大历史性贡献。

建国六十年来我国科学技术有了很大的发展。科学与技术二者有联系又有区别，工程技术是多种科学的综合应用，因此需要团队作战，该团队几年不努力就会被人赶超，如航天技术、杂交水稻和小麦技术等。科学多是科学家个人奋斗行为，一旦成功，即使不努力也能保持先进，如浮力定律和牛顿定律等几百年还是先进的。建国六十年来，我国科学的发展相对于技术发展来说则比较慢，诺贝尔奖得主李政道教授说：祖国的科学的要发展新的高度，可能还需要一个相当时期，现在则需要一个成功的榜样。他己给我国指出一条加快科学发展的道路，我国应该得到有关部门的重视。我国建国六十年还未能实现本土诺贝尔科学奖零的突破，这点大家都非常关心。我从门捷列夫发现元素周期规律的科学成就与诺奖无缘是百年诺奖史上留下最大的遗憾得到启示。我认为我国可以先将我国当代科学发现和发明走进世界科学讲堂，再来实现国人诺奖零的突破就比较容易。如果有十项像龚氏桥全电路相类同的成果走进包括瑞典国在内的世界所有科学课堂，那末中国诺贝尔奖的梦是一定能园，甚至是诺奖贝尔奖的丰收。下面就如何尽快地使龚氏桥全电路走进世界所有大中专院校的电工科学讲堂的问题谈一下我的意见。

科学对人类文明进步的贡献大小是要通过科学广泛传播才能体现出来的，毫无凝问能走进世界科学讲堂和教科书的科学发现和发明是最能在全球传播科学成就的，因此，它们对世界的科学发展贡献也最大，即使诺奖的科学成就也只有很少部分能走世界科学讲堂和教科书。科学需要用简洁文字语言或数学公式来表达，桥式可控整流电路是全球大中专院校机电专业都要学的专业基础课，是世界电工教科书上的顶级电路，是国际最著名的顶级电路，我发明比桥控电路性能更好的桥全电路的内容和影响可以用：在世界教科书顶级桥控整流电路上“画”一个晶体管就改变整个世界电工电路教学一句话来说明。其数学计算式如下：

Ａ、在负载是大电感无续流二极管时

Ud=

U₂ (cosα₁+cosα₂)=0.45U₂ (cosα₁+cosα₂)

            2π                                                   (1)

Ｂ、在纯电阻负载或者电感负载有续流二极管时

U₂ (2+cosα₁+cosα₂)=0.225U₂ (2+cosα₁+cosα₂)

Ud=

           4π                                                      

(2)

当（1）、（2）式中，cosα₂项没有时，就可得到单相全波可控整流电路计算公式。这就以数学形式说明龚氏桥全电路包含有经典全波可控整流电路。

当（1）、（2）式中，cosα₁=cosα₂时，就可得到单相桥式可控整流电路计算公式。这就以数学形式说明龚氏桥全电路包含有经典桥式可控整流电路。

因此，（1）、（2）式就包含有单相全波和单相桥式两种可控整流电路的计算公式在内，这就从数学计算公式也证明龚氏桥全电路包括现有全波和桥式二种电路，因此，龚氏桥全电路包含有全波和桥电路在内的顶级单相可控整流电路。

要走进世界大中专院校电工科学讲堂，就必需先走进我国国内大中专电工科学讲堂。为便于更快更好推广龚氏桥全电路的科学发明，我认为应该由中国科协、教育部、科技部和国家自然科学基金会联合组织一个龚氏桥全电路的研讨会。研讨它是否是中国近百年来对世界教育和科技最有影响力的一项发明，在建国六十周年国家科学成就展展览会中是否应该有其适当的地位，能否走进大中专院校的电工科学讲堂，它对我国科学发展、节能减材、减少电网谐波电流等方面有何作用和意义，以及它对电工学发展和经济发展所做出的贡献等等。国家教委电工课程指导委员会吕砚山主任曾在1994年和1995年两次邀我到北京化工大学为电工专家、教授讲述龚氏桥全电路（有光盘），并将龚氏桥全电路入编在教委主编的《常用电工电子技术手册》内。凡是听过我讲授的电工老师和看过《常用电工电子技术手册》和《实用电工手册》等书上的龚氏桥全整流电路的老师，他们在电工课堂上讲相控整流电路时都会讲授龚氏桥全电路。对于高校机电专业普遍采用的并获高教部教材一等奖的《电力电子技术》（王兆安主编）教科书来说：只要在图2-5；2-6；2-7；2-10中增画1个二极管就可获得4种性能远高于桥控的桥全电路，图2-10中增画1个晶闸管又可获一个性能远高于桥控的桥全电路。我们完全可以说：只要有一点点创新思想的电工老师都一定会在讲授桥式可控整流电路的同时都会讲授龚氏桥全电路，因此，要使国内所有电工科学讲堂都讲授龚氏桥全电路并不难，只要全国所有电工老师都听一堂龚氏桥全电路的学术科普讲座和树起“龚氏桥全电路”这个科学成功的榜样就可以实现和激励全国人民学科学、爱科学的热情。要走进世界所有科学讲堂即要通国家对世界各国的华人、华侨、电视台、广播电台和国际互联网等现代化的传播和宣传手段。我估计只要国家能像宣传体界刘翔破世界纪录获奥运金牌一样宣传我国发明的龚氏桥全电路，就一定能在3-4年内，使包括瑞典国在内的世界所有电工电路科学讲堂都讲授中国人发明的龚氏桥全可控整流电路，从而拉近国人与诺贝尔奖之间的距离。

近二年我还有几项发明专利可和大家合作创业，其中：１）斩控式交流调压电路及其应用，已获发明专利权（ZL200719137582.8）。它将取代现有高校《电力电子》教科书上图4-7的斩控式交流调压电路，而轻松走进世界电工科学讲堂和教科书。用它研发斩控交流流稳电源和高频交流电焊机就非常简单，只要一次ＡＣ／ＡＣ高频变换就完成，具有节能、节材和低成本高性能的优势。２）直流电机桥全晶闸管调速装置，已获发明专利权（200710007811.4），提出在一个拓扑桥全可控整流电路上同时实现直流电机调压调速和调磁调速，并提出将它用于单相交流电直接供给电车滑触网的交流无轨电车新体制中，为无轨电车的发展提出一条基础设施投资少50%、城市视觉污染少，发展新无轨电车的新技术方案。3）交流和直流弧焊机节电减材技术方案（200810096030.1和已受权20081011311.8）。有初样样机可供试焊，它将取代现有部分交流弧焊机，具有节电、节材和低成本的优点。4）三相交流电车，已获发明专利权（200810137626.1）。属世界首创无轨电车，由三相交电直供滑触网，具有投资少，运行成本低，节能环保。　5）直流斩波电路，已获发明专利权（200810210209.5）。《电力电力技术》教科书上只有外国人发明的6种DC/DC变换电路，我发明了无感和小感DC/DC变换电路，企图能在其中占有一席。 6）混合动力无轨电车（200910163868.2 ）在无轨电车上加装有一套内燃机拖动装置，就可在架设电车线网影响城市景观的路段（交叉口、广场和立交桥，对城际电车来说甚至城市内等）可从不架设，使用电车上内燃机拖动，使无轨电车既具有汽车的灵活机动性又具有无轨电车经济性和节能环保性，使无轨电车只需要单回路高压供电（现在都是双回路供电），从而可节省大量投资和运行费用，不但可使大中城市的无轨电车“起死回生”，还能使它走进量大面广的地、市级城市，而且还可使无轨电车由城市公交走向城际公路客运和货运，为全球公路运输的节能减排和电气化开劈一条新路。

本文首先在中央党校《闪光的足迹——中国领导干部理论与实践》理论卷发表，接着大型党建文献《实践科学发展观》2卷、《话说百年——理论与探索*回顾与展望》优秀文集、大型爱国主义教育文献《共和国拓荒者》、全国高科技产业化创新委员会大型文献《科技之光》、《新中国名人挡案》、《人类主流人物辞库》、《中国当代人力资源宝库》和《中国领导管理艺术文库》等要术全文收录，说明被社会认同，因此，在中国科协《科技创辉煌》专刊有：杰出华人科学家、发明家、中科院《创新中国》专刊有： 世界级杰出基础电路科学家、《辉煌中国》专刊有：中国科学成功的榜样——世界一流“基础电路”科学大师、《共和国拓荒者》、《共和国不会忘记》和中国节能减排网站上有：世界一流“教学基础电路”科学大师的称号等，成为建国后自已髙校培奍出来的世界一流“教学基础电路”科学大师。