[发明专利]自动控制功率因数补偿电路

说明书

技术领域

本发明属于电力工程技术领域，特别是涉及到利用反向阻断自关断器件控制电容器充放电电流大小，实现对用电设备的功率因数进行自动补偿的控制电路。 

背景技术

利用电容器对用电设备进行功率因数补偿是目前节约电能行之有效的方法之一。现有电容器式补偿电路大都采用步进式，晶闸管为开关器件，用计算机控制排列组合方式对多只电容器进行交流电压0点投切补偿功率因数控制。该种补偿方式很好地解决了大型用电设备功率因数补偿的问题，0点投切降低了充放电电压对电容器的冲击，提高了设备的可靠性，延长了电容器的使用寿命。但是，这种补偿方式也存在明显的不足，晶闸管耐压需大于使用电源电压的4倍以上，工作时每只电容器还需设有放电电阻，控制功率因数补偿精度低，易造成过补偿和欠补偿；且存在控制电路复杂、体积大、成本高、效率低等缺点。此外，为取得最佳的补偿效果，通常采取现场就地功率因数补偿方式，现有电容器式补偿电路致使补偿设备结构复杂且体积大，严重限制了其推广和应用。 

发明内容

为了克服现有电容器功率因数补偿控制电路的不足，本发明用自关断器件阳极正向串联一只等容量二极管作为具有承受反向电压特性的反向阻断自关断器件，将一只反向阻断自关断器件的阴极与阳极和另一只反向阻断自关断器件的阴极与阳极反向并联，且在两只自关断器件的阴极和阳极两端分别反向并联功率稳压二极管，组成开关电路。为降低反向阻断自关断器件的耐压值，一方面采用阻容吸收；另一方面利用硅双向浪涌吸收器dssa嵌位将反向阻断自关断器件的工作电压限制在一定安全电压值范围内。在交流电的正负半周期内，由两个异或逻辑电路经驱动电路分别驱动两只反向阻断自关断器件，一只反向阻断自关断器件对电容器的充电电流进行控制，另一只反向阻断自关断器件对电容器的放电进行控制，两只反向阻断自关断器件在交流电压周期式交替工作中，由同步检测与功率因数控制电路实现对用电设备补偿电流的调控，进而达到对用电设备功率因数进行自动控制补偿的目的。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种自动控制功率因数补偿电路由同步检测与功率因数控制电路、滤波电路、充放电电容器、开关电路、电源电路、异或逻辑电路、驱动电路、光电隔离驱动电路和开关构成。 

所述的同步检测与功率因数控制电路由电流检测互感器DL和控制电路H构成；所述的滤波电路由电感L和两个滤波电容器C1和C2构成；所述的开关电路由两只反向阻断自关断器件T1和T2、硅双向浪涌吸收器dssa、电阻R和电容器C3构成；所述的电源电路由交流电经变压器B1变压后输出的两路低压交流电和两组整流稳压电路E1和E2构成；所述的异或逻辑电路由两只二输入端异或门M1和M2构成；所述的驱动电路由放大电路构成；所述的光电隔离驱动电路由一个发光二极管和一个光电接收管构成。所述的电源电路经变压器B1变压后分两路输出，一路经整流稳压电路E1连接至所述的同步检测与功率因数控制电路、所述的开关电路、所述的异或逻辑电路和所述的驱动电路，另一路经整流稳压电路E2连接至所述的光电隔离驱动电路；所述的同步检测与功率因数控制电路内的控制电路H内的n端与所述的异或逻辑电路内的异或门M1和M2的一输入端相连，控制电路H内的p端与异或门M1的另一输入端相连，控制电路H内的o端与异或门M2的另一输入端相连；所述的异或逻辑电路内的异或门M1的输出端与所述的驱动电路相连，所述的异或逻辑电路内的异或门M2的输出端与所述的光电隔离驱动电路内的发光二极管相连；所述的光电隔离驱动电路内的输出端与所述的开关电路内的自关断器件BG2的基极相连；所述的开关电路内的自关断器件BG1的基极与所述的驱动电路输出端相连；所述的开关电路经充放电电容器与所述的滤波电路相连。 

在上述方案中，所述的同步检测与功率因数控制电路内的电流检测互感器DL的一端接公共端N(GND)，另一端与控制电路H的q端相接，控制电路H的s端与开关K的y端相接，对交流电压波形进行检测。一方面控制电路H将s端检测到的交流电压波形与电流检测互感器DL检测到的电流波形的相位进行比较，得出功率因数值，由控制电路H的n端输出给异或逻辑电路内的异或门M1的输入端b和异或门M2的输入端c，控制充放电电容器的充电时间。另一方面控制电路H将s端检测到的交流电负半周期电压同步波形由p端输出给异或逻辑电路内异或门M1的输入端a，用于同步驱动在交流电负半周期内释放存储在充放电电容器中的电荷的驱动电压；将检测到的交流电正半周期电压同步波形由o端输出给异或逻辑电路内异或门M2的输入端d，用于同步驱动在交流电正半周期释放存 储在充放电电容器中的电荷的驱动电压。