[发明专利]一种交流负载功率因数的校正方法及电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术，涉及到一种交流负载功率因数的校正方法及电路，应用于 电力设备功率因数提高。

背景技术

交流电的功率因数补偿大多采用步进式投切电力电容器方法。在步进式投切过程中， 电容器不可能对负载的功率因数进行精确的动态补偿，会造成过补偿和欠补偿。其中过补 偿会造成电压过高，严重时会烧毁用电器；而欠补偿，则不能发挥补偿设备应有的作用。 另一方面，由于不能按照负载大小投入相应的电容器值，现有功率因数补偿设备的体积大、 损耗高、噪音强，投资多，使用和维护困难，难于推广，进而电力能源浪费惊人。功率因 数校正方法具有可控性好，电容器利用率高、自动控制程度高，并且可对用电设备进行动 态功率因数校正，可弥补上述不足。功率因数校正装置具有体积小、损耗低、效率高的特 点，但现有功率因数校正方法和电路存在重大缺陷：即目前在技术上只能对交流整流后的 直流电负载进行功率因数校正，而不能利用校正方法的优点对交流电负载进行功率因数校 正，使用范围受限。再者现有的直流校正电路中的回能电路都是采用电感或变压器进行能 量回馈，增大了电路成本和损耗。能否利用在5千周-100千周较高频率下电容器体积小、 损耗小、效率高的优点，作为交流校正电路中的回馈电能的元件，也是急待需要解决的技 术难题。在申请人的检索范围内，尚未发现对交流负载进行功率因数校正和利用电容器组 成自举电路进行交流负载校正电路回馈电能的方法的相关文献报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种交流负载功率因数的校 正方法及电路。该校正方法及电路采用电容积分的方法，实现对交流负载功率因数的自动 校正，极大地拓展了功率因数校正方法及电路的应用范围，为节能减排提供了一项新技术。 采用本发明校正方法及电路制成的交流负载功率因数校正装置具有体积小，损耗低，无噪 音，可动态地将交流负载的功率因数精确地自动控制为1，大幅提高了电网品质，尤其适 合现场交流负载功率因数的校正。

本发明解决所述校正方法技术问题的技术方案是：设计一种交流负载功率因数的校正 方法，该校正方法采用电容积分的方法，分别在交流电正负半周期内提高电容器充放电频 率，进而提高电容器使用功率，对交流负载功率因数进行校正；所述的电容器在充放电过 程中，采用5千周-100千周PWM脉宽调制调节功率开关元件对充放电电容器的充放电电 流大小；将充放电电容器放电过程中的电能释放到吸收电容器，再由吸收电容与耦合电容 串联组成的电容式自举电路积分回馈到交流电源，实现对交流负载功率因数的自动校正。

本发明解决所述校正电路技术问题的技术方案是：设计一种交流负载功率因数的校正 电路，该电路采用本发明所述校正方法，主要包括交流校正主电路、AC/DC三路直流稳 压电源、检测电路和控制电路；所述交流校正主电路包括输入滤波电路、电压电流检测电 路、变换电路、电容式自举电路和输出滤波电路；所述检测电路包括交流同步检测电路和 交流功率因数检测电路；所述控制电路包括充电开关元件及放电开关元件的驱动电路和控 制与PWM调制电路；所述交流校正主电路通过分流电阻和分压电阻连接到所述检测电路 内的交流同步检测电路和交流功率因数检测电路；所述AC/DC三路直流稳压电源的输出 部分分别连接至所述控制电路内的充电及放电开关元件的驱动电路和检测电路；所述检测 电路的交流同步检测电路连线和功率因数检测电路控制连线分别连接到控制电路内的控 制与PWM调制电路；所述的电容式自举电路由吸收电容器与耦合电容器串联组成。