[实用新型]交流有源功率因数校正补偿电路

说明书

技术领域

本实用新型属于电力功率因数补偿技术领域，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。

背景技术

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。

实用新型内容

为了克服现有功率因数补偿方法的不足，本实用新型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--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。本实用新型的工作原理为：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PWM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-π/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3/2π-2π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π/2-π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π-3π/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PWM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。

本实用新型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、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。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PWM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PWM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PWM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PWM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PWM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。

本实用新型的有益效果在于：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，可缩小电感、变压器的体积。因此，用本实用新型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：

下面结合附图对本实用新型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.PWM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.PWM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