[实用新型]一种有源功率因数校正装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电力系统控制技术领域，具体地说，是涉及一种用于改善电力系统功率因数的有源功率因数校正装置。

背景技术

在电力系统中，电力质量的定量测量通常有两个要素，即功率因数（Power Factor，PF）和总谐波失真量（Total Harmonic Distortion，THD）。大多数电力电子设备在应用过程中都会对电力系统造成不同程度的干扰影响，特别是需要变流的电源设备，例如整流器、UPS系统、变频传动系统、晶闸管系统等，变流后的电流输出通常为断续、短暂的高峰值电流脉冲，由此产生的电路损耗、总谐波含量和辐射干扰都将明显增加。

为了提高电力系统的利用率，需要在电力电子设备中，连接电力系统的供电线路中增加功率因数校正器，功率因数校正PFC（Power Factor Correction）技术可以有效降低谐波含量，提高功率因数，减少无功功率，高效率无污染的利用电网电能。

目前，随着数字控制技术和集成IC的快速发展，PFC技术在电路拓扑结构和控制技术上都有了明显的进步。但是，这些PFC技术都是在基于恒定电源频率的基础上研究产生并加以应用的，在PFC电路设计上都是采集通过整流桥整流输出的单向整流电压、直流母线电流和输出至负载的直流母线电压三个参数值，传输至处理器以计算生成不同占空比的脉冲信号，进而通过驱动斩波器通断，以实现对电源功率因数的校正。但是，不同的国家所使用的交流电源的频率是不尽相同的，例如有的国家采用50Hz的交流电源，而有的国家则使用60Hz的交流电源，因此，基于这种PFC电路结构所提出的PFC技术不能对不同频率的交流电源实现自适应控制，需要对出口到不同国家的机型进行PFC技术的单独设计，由此造成了研发周期长，生产效率低下等一系列问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种有源功率因数校正装置，通过在供电线路中合理的选择采样点位置，并设置合适的采样电路，以实现一套PFC电路对不同PFC控制策略的支持。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种有源功率因数校正装置，包括连接在整流桥的直流侧两端的斩波器、串联在整流桥直流侧的正极与斩波器之间的电感、用于对所述斩波器进行通断控制的处理器以及采样电路；所述采样电路包括交流电压采样电路、直流母线电流采样电路和直流母线电压采样电路；其中，交流电压采样电路连接交流输入电源，采集交流输入电源的交流电压并传输至所述的处理器；所述直流母线电流采样电路连接在整流桥直流侧的负极与斩波器之间，采集直流母线电流并传输至所述的处理器；所述直流母线电压采样电路采集通过斩波器斩波输出的直流母线电压，并传输至所述的处理器；所述处理器根据接收到的采样信号生成脉冲信号输出至斩波器的控制极。

优选的，在所述交流电压采样电路中包含有一运算放大器，所述运算放大器的输入端分别与交流输入电源的火线和零线对应连接，运算放大器的输出端连接所述的处理器。

作为所述直流母线电流采样电路的一种优选构建方式，包括采样电阻和运算放大器，所述采样电阻串联在所述整流桥直流侧的负极与斩波器之间，运算放大器的输入端并联在所述采样电阻的两端，运算放大器的输出端连接所述的处理器。

为了实现供电线路的过流保护，在所述有源功率因数校正装置中还设置有过流保护电路，包括比较器和与门，所述比较器采集直流母线电流并与设定阈值进行比较后，输出电压信号至所述的与门，与处理器输出的脉冲信号进行与运算，进而通过与门输出脉冲信号或者零电平至所述斩波器的控制极，实现对斩波器的通断控制。

进一步的，所述比较器的同相输入端连接第一电阻分压网络的分压节点，所述电阻分压网络的一端连接直流电源，另一端连接在所述采样电阻与整流桥直流侧的负极之间；所述比较器的反相输入端连接第二电阻分压网络的分压节点，所述第二电阻分压网络连接在所述的直流电源与地之间。

为了提高处理器输出的脉冲信号的驱动能力，以实现对斩波器的可靠驱动，优选在所述与门的输出端连接一驱动电路，通过所述驱动电路对与门输出的脉冲信号进行放大处理后，输出至所述斩波器的控制极。

又进一步的，为了对过流保护的工作模式进行选择，优选将所述比较器的输出端连接处理器的其中一路IO口，当处理器检测到比较器输出的电压为高电平时，根据用户选择保护模式，确定是否继续输出脉冲信号。

作为所述直流母线电压采样电路的一种优选组建方式，包括一电阻分压网络，通过所述斩波器斩波输出的直流电压经由所述电阻分压网络分压后，通过分压节点输出至所述的处理器。