[实用新型]负载功率因数实时检测系统

说明书

本实用新型提供了一种负载功率因数实时检测系统，电源通过并联的可控硅VT1及可控硅VT2与负载RL相连，其特征在于，所述负载功率因数实时检测系统包括可控硅检测电路、可控硅触发电路、电压采样电路以及控制电路。本实用新型提供的系统可以自动检测负载的功率因数，根据功率因数角的大小，自动判断可控硅移相角的大小，防止移相角小于功率因数角以后出现的单管导通现象，特别适用于负载为感性的可控硅移相系统。

技术领域

本实用新型涉及一种可以自动检测负载功率因数的系统。

背景技术

由于可控硅具有成本比较低、控制比较简便、抗过载能力比较强等优点，应用非常广泛。可控硅可以采用过零触发或移相触发，过零触发也叫做调功，是通过调整单位时间里面可控硅的导通时间来调整功率大小，导通时间越长功率越大，导通时间越短功率越小，负载电流波动很大，对电网的冲击也很厉害，一般应用于功率较小的阻性负载，如图1所示。移相触发也叫做调压，是通过改变可控硅的移相角α的大小来改变输出电压的大小，从而调整负载功率，负载电流的波动比较小，对电网的冲击也比较小，既适用于阻性负载也适用于感性负载，如图2a至图2d所示。

感性负载的电流、电压相位不同，电流滞后于电压，滞后角度为功率因数角Φ，功率因数＝cosΦ。负载感抗越大，功率因数角越大，功率因数就越低；负载感抗越小，功率因数角越小，功率因数越高。感性负载电路中可控硅的移相范围为Φ～180°。不同的负载，负载的感抗会不同，功率因数角Φ会有所不同，移相角α的范围就不能确定。α的最大值为180°，最小值＝180°-Φ，具体值是由Φ决定的。α与Φ的关系有三种情况：αΦ；α＝Φ；αΦ。

αΦ时，如图3所示，导通角θ180°，负载电流IL的正负半周不连续，α越大，θ越小，负载电压UL越小，α在Φ～180°范围之内调节，UL连续可调，正常工作状态。

α＝Φ时，如图4所示，导通角θ＝180°，负载电流IL的正负半周基本连续，UL与U波形基本一致，可控硅相当于短路状态，此时负载的功率最大。

αΦ时，如图5所示，此种情况下，如果触发脉冲先给VT1，VT1导通，导通角θ180°，当VT2的触发脉冲到来时，VT1的电流还不为0，VT1还未关断，VT2不能导通。当VT1关断时，VT2的触发脉冲已经结束，VT2也不能导通，到第二个周期时，VT1又导通，这就出现单管导通的现象，负载电流变成直流，对于感性负载来说相当于短路，这是绝对不允许的。

通常的做法有两种：方法一)手动限制α的最小值，此方法需要通过示波器检测电流与电压的波形，限制α的最小值，这需要专业人员完成，对于普通用户来说几乎不可能。即使是由专业人员调试好后，如果负载一旦发生变化又需要重新调整，非常不便。有些负载，比如硅钼棒加热，在升温过程中硅钼棒的阻抗变化非常大，Φ始终在变化，此方法根本不适用。方法二)将触发脉冲改为群脉冲，如图6所示，将触发脉冲的宽度减小，数量增加，在整个导通角时间内一直有触发脉冲。此方法可以完美的解决方法一的不足，使用效果也很好。缺点是触发电路的功率要大很多，脉冲变压器和驱动晶体管的额定功率要增加很多，发热量很大，体积增加好几倍，成本也增加很多。

发明内容

本实用新型的目的是：提供一种对可控硅导通情况进行实时检测的系统。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是提供了一种负载功率因数实时检测系统，电源通过并联的可控硅VT1及可控硅VT2与负载RL相连，其特征在于，所述负载功率因数实时检测系统包括可控硅检测电路、可控硅触发电路、电压采样电路以及控制电路，用于实时检测可控硅VT1及可控硅VT2导通情况的可控硅检测电路的信号采集端与可控硅VT1及可控硅VT2并联，可控硅检测电路的采集信号输出端与控制电路的电压采样输入端相连；可控硅触发电路的输出端与可控硅VT1及可控硅VT2的控制端相连，输入端与控制电路的控制信号输出端相连；控制电路的过零信号采样输入端与电压采样电路的过零信号采样输出端相连，电压采样电路的过零信号采样端与电源的输出端相连。