交流有源功率因数校正补偿电路制造技术

本发明专利技术公开了一种交流有源功率因数校正补偿电路，由功率因数校正补偿主电路、ＡＣ／ＤＣ供给稳压电源、ＰＷＭ脉冲调制与驱动控制电路、相位电压电流检测与比较电路构成。由相位电压电流检测与比较电路和ＰＷＭ脉冲调制与驱动控制电路控制功率开关元件对充放电电容器进行５千周－２００千周变换，通过功率开关元件控制ＰＷＭ脉冲宽度来调节充放电电容器的充放电量；同时输入滤波电感中的电能与由变压器次级绕组和耦合电容器释放出来的变压器中的电能经输出滤波电容器滤波后，回馈给负载，实现负载功率因数的动态补偿与校正。用本发明专利技术方法制成的交流功率因数校正补偿装置，可提高电容器的利用率，具有体积小、效率高和自动控制性能高等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力功率因数补偿
，利用有源功率因数校正补偿电路替代单纯电容器补偿电路，具体是一种交流有源功率因数校正补偿技术方案。
技术介绍
交流功率因数补偿是世界公认的节约电能的方法，功率因数补偿装置多采用步进 式切换方法，由于不能随负载变化随机动态投入其恰当的电容器容量大小，经常出现欠补 偿和过补偿现象。其中欠补偿现象致使设备没有起到应有的作用，而过补偿现象将造成电 网电压升高，危及使用设备和其他用电设备安全，严重时会烧坏用电设备；再者这种补偿方 法所需要的电容器容量大、制造成本高，且还需加装体积庞大的滤波电感。即使所谓的静止 型无功补偿装置也存在结构复杂、体积大和成本高等缺点。另一方面，现有的功率因数校 正方法(AFPC)虽然具有电容器容量小、效率高、整机体积小、易控制和对电网无不良影响 等众多优点，但只能对交流整流后的直流负载进行校正，致使其使用范围受到极大限制。因 此，寻找一种适合现场动态交流负载的交流功率因数校正补偿方法已经成为节能环保领域 亟待解决的课题。
技术实现思路
为了克服现有功率因数补偿方法的不足，本专利技术提供一种可在一定范围内替代交 流功率因数补偿的新方案一交流有源功率因数校正补偿电路，即将有源功率因数校正技术 与动态调节电容器补偿有机结合在一起，由功率因数相位电压电流检测与比较电路和P丽 脉冲调制与驱动控制电路控制功率开关元件对充放电电容器进行5千周-200千周充放电 工作，使输出的交流正弦电压波形与电流波形同步，进而实现功率因数的校正和补偿。本发 明的工作原理为采用交流电压波形零点和峰值点检测，通过功率因数相位电压电流检测 与比较电路和P丽脉冲调制与驱动控制电路来控制一只功率开关元件在交流电的0-Ji/2 周期内经由变压器初级绕组对充放电电容器进行脉冲式充电控制，在3/2 Ji -2 Ji周期内经 由变压器初级绕组对充放电电容器进行脉冲式放电控制；另一只开关元件在n/2-Ji周期 内经由变压器初级绕组对充放电电容器进行脉冲式放电控制，在Ji _3 Ji /2周期内经由变 压器初级绕组对充放电电容器进行脉冲式充电控制；再对检测到的负载的电压和电流波形 进行比较，通过两只功率开关元件控制P丽脉冲宽度来调节充放电电容器的充放电量，达 到调节充放电电容器电容值的目的，进而实现了功率因数的动态补偿；同时将存储在变压 器中的电能通过变压器的次级绕组和耦合电容器释放出来，与输入滤波电感中的电能一起 经输出滤波电容器滤波后，回馈给负载RL，由于回馈的电流波形与电压波形同步，对负载功 率因数进行了校正。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种交流有源功率因数校正补偿电 路，包括功率因数校正补偿主电路、AC/DC供给稳压电源、P丽脉冲调制与驱动控制电路、 相位电压电 检测与比较电路。所述的功率因数校正补偿主电路，包括输入滤波电路，与所述的P丽脉冲调制与驱动控制电路相连的变换电路，与所述的相位电压电流检测与比较 电路相连的检测电路，与交流电输出端相连的输出滤波电路、能量反馈电路和输出电路；所 述的AC/DC供给稳压电源的输出部分分别连接至所述的P丽脉冲调制与驱动控制电路和相 位电压电流检测与比较电路；所述的P丽脉冲调制与驱动控制电路，包括与所述的功率因 数校正补偿主电路连接的驱动电路和隔离驱动电路、控制驱动电路的P丽脉冲调制电路、 相位与功率因数自动控制电路；所述的相位电压电流检测与比较电路，包括与所述的功率 因数校正补偿主电路连接的电压检测电路和电流检测电路以及与所述的P丽脉冲调制与 驱动控制电路连接的相位检测电路和电压与电流比较电路。 本专利技术的有益效果在于利用等效动态电容器对交流负载进行动态功率因数补 偿，电感和变压器分别对交流负载进行功率因数校正。和常规的功率因数补偿方法相比，该 方法提高了电容器的利用率；另一方面，功率开关元件控制电容器充放电工作电流在5千 周-100千周，可縮小电感、变压器的体积。因此，用本专利技术制成的功率因数校正补偿装置， 具有体积小、效率高和自动控制性能高等优点，尤其适合现场用电设备交流负载功率因数 的校正，具有明显的经济与社会效益。附图说明 下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步详细说明。图1交流有源功率因数校正补偿电路原理图 图中标号 1.功率因数校正补偿主电路 2. AC/DC供给稳压电源 3. P丽脉冲调制电路与驱动控制电路 a.驱动电路b.隔离驱动电路c.P丽脉冲调制电路d.相位与自动功率因数控制 电路 4.相位电压电流检测与比较电路 e.电压检测电路f.电流检测电路g.相位检测电路h.电压与电流比较电路 具体实施例方式如图1所示，本专利技术是一种交流有源功率因数校正补偿电路，由功率因数校正补 偿主电路1、 AC/DC供给稳压电源2、 P丽脉冲调制与驱动控制电路3、相位电压电流检测与 比较电路4组成。功率因数校正补偿主电路1，包括由交流电输入端L和公共端N、输入滤 波电容器Cl、输入滤波电感Ll和滤波电容器C3组成的输入滤波电路，由充放电电容器C2、 变压器B的初级绕组Nl、功率开关元件Sl和S2组成的变换电路，由电流检测电阻Rl，电压 检测电阻R2和R3组成的检测电路，由输出滤波电感L2和输出滤波电容器C6组成的输出 滤波电路，由吸收电容器C4、变压器B的次级绕组N2、耦合电容器C5组成的能量反馈电路， 负载RL和交流电的输出端LM组成的输出电路；P丽脉冲调制与驱动控制电路3，包括与功 率因数校正补偿主电路l连接的驱动电路a和隔离驱动电路b，与所述的相位电压电流检测 与比较电路4连接的P丽脉冲调制电路c、相位与自动功率因数控制电路d ;相位电压电流 检测与比较电路4，包括与所述的功率因数校正补偿主电路1连接的电压检测电路e和电流4检测电路f ，与所述的P丽脉冲调制与驱动控制电路3连接的相位检测电路g和电压与电 流比较电路h ;AC/DC稳压电源2输出三路稳压电源DC1、 DC2、 DC3，其中DC1为驱动电路a 供电，DC2为隔离驱动电路b、P丽脉冲调制电路c与相位与自动功率因数控制电路d供电， DC3为相位电压电流检测与比较电路4供电。 功率因数校正补偿主电路l中，输入滤波电感L1的一端与交流电的输入端L相 连，另一端与充放电电容器C2、电压检测电阻R2和电流检测电阻Rl的一端相连，充放电电 容器C2的另一端与变压器B的初级绕组Nl的一端相连，变压器B的初级绕组Nl的另一端 与两只反极性并联的功率开关元件SI和S2相连，功率开关元件SI的阴极和功率开关元件 S2的阳极连接到交流电的公共端N，功率开关元件S1和S2的阴极与驱动极分别连接至PWM 脉冲调制与驱动控制电路3的驱动电路a和隔离驱动电路b ;输入滤波电容器CI 一端接在 交流电的输入端L，另一端与交流电的公共端N相连；滤波电容器C3的一端与输入滤波电 感L1相连，另一端接在交流电的公共端N ;电压检测电阻R2的另一端分别与相位电压电流 检测与比较电路4的电压检测电路e和另一电压检测电阻R3的一端相连，电压检测电阻R3 的另一端连接到交流电的公共端N ;电流检测电阻Rl的另一端经输出滤波电感L2连接到 交流电的输出端LM ;与变压器B的次级绕组N2并联的吸收电容器C4的一端与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种交流有源功率因数校正补偿电路，其特征是：该电路包括功率因数校正补偿主电路（１）、ＡＣ／ＤＣ供给稳压电源（２）、ＰＷＭ脉冲调制与驱动控制电路（３）和相位电压电流检测与比较电路（４）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李香龙，张炜，李香凤，
申请(专利权)人：李香龙，
类型：发明
国别省市：23[中国|黑龙江]