[实用新型]无电解电容功率补偿器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种功率补偿器，尤其是一种功率补偿器的改进，属于开关电源技术领域。

背景技术

在开关电源的AC/DC变换过程等诸多场合，为了提高输入电源的功率因数(用λ或PF表示)，公知的有效措施是配备有源功率因数补偿(APFC)或无源功率因数补偿(PPFC)器。而现有技术的各种功率因数补偿器中均需用采用电解电容。虽然电解电容的单位体积电容量大、价格低，但也存在着许多弱点，如：寿命短、耐温低、不能承受反相电压、承受过压能力低、承受高峰值电流和有效值电流能力低、有电解液化学污染、不可长时间保存等。这使得其在功率补偿线路的应用中无法适用于“长寿命”、“高温”、“无污染”以及接有“高频含量多的电源和负载”等具有特殊要求或高可靠性要求的场合。

检索发现，申请号为97108900.0的中国专利申请公开了一种无源功率因数补偿装置，包括一变压器T，该变压器T由三相铁芯T1及分别绕在三相铁芯T1的各相铁芯柱上的绕组W1，W2、W3、W4、W5、W6组成，每个铁芯柱上绕两个绕组，所有绕组的匝数均相等。其中由W1、W4反串组成A相，由W3、W6反串组成B相，由W5、W2反串组成C相，W2、W4、W6的同名端连在一起作为中点。据介绍，本发明的装置可将设备的功率因数提高到0.96。然而，分析可知，上述装置需要采用传统的电力电子器件，并借助绕组，不仅电路结构较为复杂，而且不适用于直流电源，也不适用电源频率变化(例如50Hz/60Hz)以及电压幅宽变化的场合，难以满足具有特殊要求或高可靠性要求场合的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种稳定可靠并且电路结构简单、寿命长的无电解电容功率补偿器，从而适用于具有上述特殊要求或高可靠性要求的场合。

为了达到以上目的，本实用新型的无电解电容功率补偿器包括桥式整流电路，所述桥式整流电路的输出端接有串联第一电容和第二电容构成的无源补偿电路(PPFC)，所述第一和第二电容之间引出接至负载一端的充电电容，同时经半桥开关电路输出，通过串联电容和电感构成的高频恒流电路接负载的另一端，用以当负载峰值电平过高时向第二电容充电，而当负载峰值电平过低时，第一和第二电容并联通过半桥开关电路使负载功率变化比例小于电源电压变化比例。

以上无电解电容功率补偿器进一步完善是所述桥式整流电路的两输入端分别接有限流电容，用于向负载提供电流。

以上无电解电容功率补偿器更进一步完善是所述桥式整流电路的输出端还接有并联二极管和蓄能电容构成的电磁能量回收电路，用于将电路中的电磁能量分别转化为直流和交流分量提供给负载。

由于本发明将“零库存”概念应用于高频开关电源，并借助高频开关电源与定相位定幅值电荷，等效电解电容贮存电填补电压下陷几何面积的作用，从而不用电解电容，仍能够实现电路的功率补偿性能。测试表明，功率因数(λ或PF)完全可以大于0.90；电功效率η＝P₀/P_IN≥0.90；电源电流总谐波THD≤0.30。避免了电解电容寿命短、体积大、温限低、不稳定、可靠性差等问题，使功率补偿器得到明显优化和改善。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例一

本实施例的无电解电容功率补偿器如图1所示，交流电源火线L与零线N输出电能，经共模-差模滤波器模块EMI接DX4桥式整流电路，桥式整流电路的两输入端分别接有限流电容cφ1、cφ2，用于向负载RH提供电流。其中电容cφ1、cφ2分别提供电流分量iφ1、iφ2。由于iφ1、iφ2不经过DX4桥堆，因此不受桥堆导通压降的影响，从而使常规桥堆在交流过零附近±1.2V时等效于开路的“过零”效应得到显著改善，电源输入电流的谐波明显下降，功率因数(λ或PF)得到提升。

桥式整流电路的输出端接有并联二极管D5和蓄能电容cφ3构成的电磁能量回收电路，用于将电路中包括PCB分布的杂散电磁能量回收，二极管D5与下端的D6将转化为直流的分量提供给负载RH，蓄能电容cφ3将交流分量蓄能电容iφ3提供给负载RH。这样，蓄能电容cφ3起到“电容泵”的作用，有效阻尼了电路中的三次及以上的谐波。