降压式功率因子修正系统技术方案

本发明专利技术公开一种降压式功率因子修正系统，包括：一第一储能装置，用以储存与释放能量；一第一转换装置，耦接该第一储能装置，用以传送与转换能量；一第二储能装置，耦接该第一储能装置，用以储存与释放能量；以及一第二转换装置，耦接该第二储能装置，用以传送与转换能量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种降压式功率因子修正系统，尤其涉及一种降压式功率因子修正系统，其可适用于降低电力系统的虚功率，并提供功率因子修正的效果。
技术介绍
目前电气用品使用直流电的很多，但由于市电为交流电，所以需要作交-直流转换；而为了降低电力系统的虚功率，并减少电流谐波造成系统干扰，许多电气用品被要求具有高功率因子与低电流谐波，因此功率因子修正器被广泛地使用着。常用的功率因子修正电路以升压式为代表，但却有直流输出电压需高于输入交流电压峰值的限制，其它降压式或降升压式等可输出较低电压的电路，但分别有特性较差、效率较低、储能组件体积较大或控制方式复杂较难实现等缺点。图1A显示传统的功率因子修正器通常所采用的升压式(BOOST)转换电路，其主要优点是具有较高的功率因子与较简便的控制方式。图1B显示图1A的传统功率因子修正器的输入端电压Vs及电流Is波形示意图，且为市电角频率，Vm与Im分别表示电压峰值与电流峰值。升压式转换电路的电流路径允许部分能量从电源AC直接对直流链电容Cne充电(如图1A的实线箭头所示)，故其储能电感Lpf。的储能需求量较低，所以电感体积可较小，效率也较闻，且图1A中Qprc表不主动开关晶体，Dpre表不_■极管，且该电容Cs可根据实际需求而设计。但是上述的传统的功率因子修正器往往伴随着高输出电压，因而使得功率组件的电压应力较高，而另一方面，对于电压需求较低(低于电源峰值电压)的负载而言，传统的升压式功率因子修正器无法直接提供适当的电源，必须再通过降压转换电路(BuckConverter)将 其输出电压降为负载所需的额定电压，如图2所示，但如此设计不但增加电路体积与生产成本，还会增加电路的功率损耗，降低整体电路的转换效率。为了提高电路的转换效率，也有直接设计以降压式转换电路作为功率因子修正器，如图3A所示。降压式转换电路的电流路径也允许部分能量从电源AC直接对直流链电容Cd。充电，故其储能电感Lptc也具有储能需求量较低、体积较小的优势，电路效率也较高。降压式功率因子修正器主要缺点是当电源电压低于直流输出电压时，电路将无法引进输入电流，其输入电流为不连续，如图3B所示，故功率因子较低、电流谐波含量较大。此外，降压式功率因子修正器还有控制方式较复杂的缺点。另外,也有以降升压式转换电路(Buck-Boost Converter)(如图4所示)或返驰式转换电路(Fly-Back Converter)(如图5所示)作为功率因子修正器设计,虽然也可达到高功因，但其电流路径不允许能量从电源直接对直流链电容充电，因此共同的缺点是电感的储能需求较大，造成其体积较大，且磁能损失也导致其效率较差。此外，也有整合了升压式转换电路与降压式转换电路所形成一整合式电路的功率因子修正器，如图6所示。当主动开关晶体Q2截止时，主动开关晶体Ql可进行降压式转换的操作；而当Ql维持导通时，Q2可进行升压式转换的操作。但这种设计的电路的控制方式非常复杂，除非开发特用1C，否则将不易实现，其实用性不高。且上述所提及的传统的功率因子修正电路还具有一个共同的缺点，即需要一大储能电容CD。。因为，为维持稳定的负载端电压，即储能电容CD。的电压变动量AV需很小，表示储能电容CD。必需具有足够的电容量以吸收从市电引入的两倍频功率波,如图7所示。受限于以很小的电压变动量AV来吸收输入功率与输出功率间的差异量，造成直流链电容的容值必需很大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种降压式功率因子修正系统，此系统可产生一个或多个电流路径，且所述的电流路径允许部分能量从电源直接对直流链电容充电，以减少储能电感的储能需求量，使系统中的电感体积减小，电路效率提闻，进而简化电路结构并使电路易于控制。此外，本专利技术还可减少储能组件的储能需求，以缩小储能组件的体积。在一实施例中，本专利技术提供一种降压式功率因子修正系统，包括一第一储能装置，用以储存与释放能量；一第一转换装置，耦接该第一储能装置，用以传送与转换能量；一第二储能装置，耦接该第一储能装置，用以储存与释放能量；以及一第二转换装置，耦接该第二储能装置，用以传送与转换能量。且该降压式功率因子修正器还包括一整流装置，耦接该第一储能装置，接收并整流一电源，进而产生一输入电压，以及一负载耦接该第一储能装置。较佳地，该降压式功率因子修正器还包括一开关组件，其耦接于该第一储能装置与该第二储能装置之间。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1A显示传统的功率因子修正器通常所采用的升压式转换电路；图1B显示图1A的传统功率因子修正器的输入端电压Vs及电流Is波形示意图；图2显示具有升压式与降压式两级转换电路的传统的功率因子修正器；图3A显示传统的降压式功率因子修正器；图3B显示图3A的传统的降压式功率因子修正器的输入端电压Vs及电流Is波形示意图；图4显示具有降升压式转换电路的传统的功率因子修正器；图5显示具有返驰式转换电路的传统的功率因子修正器；图6显示具有整合升压式与降压式转换电路的功率因子修正器；图7的波形图显示功率波与储能电容CD。的电压变动量AV间的关系；图8显示根据本专利技术的一实施例的降压式功率因子修正系统；图9(a)、图9(b)、图9(c)显示图8的降压式功率因子修正器的多个能量传递路径;图10显示应用图8的一实施例子；图11(a)、图11(b)、图11(c)显示当该输入电压大于第一与第二储能装置的电压和时，图10的降压式功率因子修正系统的电路操作；图12(a)、图12(b)、图12(c)显示当该输入电压小于该第一与第二储能装置的电压和但大于该第一储能装置的电压时，图10的降压式功率因子修正系统的电路操作；图13 (a)、图13(b)、图13(c)显示当该输入电压小于该第一储能装置的电压时，图10的降压式功率因子修正系统的电路操作；图14显示应用图8的另一实施例；图15 (a)、图15(b)、图15(c)显示当该输入电压大于该第一与第二储能装置的电压和时，图14的降压式功率因子修正系统的电路操作；图16 (a)、图16(b)、图16(c)显示当该输入电压小于该储第一与第二储能装置的电压和但大于该第一储能装置的电压时，图14的降压式功率因子修正系统的电路操作；图17 (a)、图17(b)、图17(c)显示当该输入电压小于该第一储能装置的电压时，图14的降压式功率因子修正系统的电路操作。其中，附图标记1、2、3降压式功率因子修正系统11、21、31 第一储能装置12、22、32 第二储能装置13、23、33 整流装置34 开关组件T1第一 转换装置T2第二转换装置Load负载AC电源Q>Qi>(毛、Qppc主动开关晶体L1、L2、Lpfc 电感D1J2'D3、Dppc二极管C^C2'Cdc、Cs电容VS、V,> Vm 电压Is' Im电流Pathl> Path 2、New Path 2、Path 3、New Path 3、Path 4 能量传递路径具体实施例方式为能对本专利技术的特征、目的及功能有更进一步的认知与了解，下文特将本专利技术的装置的相关细部结构以及设计的理念原由进行说明，以可以了解本专利技术的特点，详细说明陈述如下图8显示根据本专利技术的一实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降压式功率因子修正系统，其特征在于，包括：一第一储能装置，用以储存与释放能量；一第一转换装置，耦接该第一储能装置，用以传送与转换能量；一第二储能装置，耦接该第一储能装置，用以储存与释放能量；以及一第二转换装置，耦接该第二储能装置，用以传送与转换能量。

【技术特征摘要】
2011.09.30 TW 1001354831.一种降压式功率因子修正系统，其特征在于，包括 一第一储能装置，用以储存与释放能量； 一第一转换装置，耦接该第一储能装置，用以传送与转换能量； 一第二储能装置，耦接该第一储能装置，用以储存与释放能量；以及 一第二转换装置，耦接该第二储能装置，用以传送与转换能量。2.根据权利要求1所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，还包括 一整流装置，耦接该第一储能装置，接收并整流一电源，进而产生一输入电压；以及 一负载，耦接该第一储能装置。3.根据权利要求2所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，第一储能装置能量储存路径，为多个能量传递路径。4.根据权利要求3所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，该多个能量传递路径包括由该输入电压直接对该第一与第二储能装置充电，以形成一第一能量传递路径，且该输入电压经过该第一转换装置对该第一储能置充电，以形成一第二能量传递路径以及该第二储能装置通过该第二转换装置对该第一储能置充电，以形成一第三能量传递路径。5.根据权利要求1所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，该第一与第二储能装置为电容。6.根据权利要求2所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，该整流装置为为一桥式整流器。7.根据权利要求1所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，该第一转换装置包括一第一二极管、一第一主动开关晶体以及一第一电感，且该第二转换装置包括该第一二极管、该第一主动开关晶体、该第一电感以及一第二主动开关晶体。8.根据权利要求7所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，该第一能量传递路径由该输入电压经由该第一与第二储能装置以及该第二主动开关晶体的旁路二极管所形成，且该第二能量传递路径由该输入电压经由该第一储能装置、该第一转换装置所形成，且该第三能量传递路径由该第二储能装置经由该第二转换装置与第一储能装置所形成。9.根据权利要求8所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，该第一储能装置与该负载间形成一第四能量传递路径。10.根据权利要求7所述的降压式功率因子修正系统，其特征在于，该第二主动开关晶体用于低频切换，而该第一主动开关晶体受高频率的脉波宽度调变所控制，且该脉波宽度通过一反馈信号进行调变。11.根据权利要求3所述的降压式功率因子修正系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡文田，李清然，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：