[发明专利]一种电解电容器无功功率动态补偿电路

说明书

本发明公开了一种电解电容器无功功率动态补偿电路。该电路由四只反向并联有二极管的开关管分别通过一只电感在交流电的正半周期对一只电解电容器、交流电的负半周期对另一只电解电容器进行升压式(Boost)脉宽调制或调频式开关充电和降压式(Buck Converter)脉宽调制或调频式开关放电控制，实现利用电解电容器对用电设备进行动态无功功率动态补偿。解决了利用电解电容器对交流用电设备进行无功功率动态补偿的技术难题，用本发明制成的电解电容器无功功率动态补偿装置，具有体积小，重量轻、成本低和无功功率补偿可动态控制等优点，是现有中小功率无功功率动态补偿电路和装置的换代技术。

技术领域

本发明是一种对交流电和用电设备进行动态无功功率补偿电路，具体讲是一种电解电容器无功功率动态补偿电路。

背景技术

无功功率补偿是世界公认的一项节能技术，即依据负载的无功情况，采用电力电容器进行投切，进而实现无功功率补偿。但电力电容器存在体积大、重量大和成本高等缺点。相比电力电容器，电解电容器有着明显优势。在相同容量条件下，电解电容器的体积和价格只有电力电容器的几十分之一。如果设计一种利用电解电容器做为补偿设备的补偿电容器，无疑是无功功率动态补偿技术领域的一项重大突破，既可以满足现有设备的更新，又可以适应技术发展的需求。

发明内容

针对现有无功功率动态补偿的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种电解电容器无功功率动态补偿电路。该电路在交流电正半周期的前半周期由两只反向并联有二极管的开关管分别通过一只电感对一只电解电容器进行升压式(Boost)脉宽调制或调频式开关充电控制，后半周期进行降压式(Buck Converter)脉宽调制或调频式开关放电控制；在交流电负半周期的前半周期由另外两只反向并联有二极管的开关管分别通过同一只电感对另一只电解电容器进行升压式(Boost)脉宽调制或调频式开关充电控制，后半周期进行降压式(Buck Converter)脉宽调制或调频式开关放电控制，实现利用电解电容器对用电设备进行无功功率动态补偿。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是，一种电解电容器无功功率动态补偿电路由交流电供电端N和A、输入滤波电容Ca、电感L、两只电解电容器C1和C2、二极管D1、D2、D3和D4及开关管V1、V2、V3和V4组成。V1与D1、V2与D2、V3与D3、V4与D4均为反向并联连接(开关管的漏极与二极管的负极相接、开关管的源极与二极管的正极相接)。本发明的电路原理图如图1所示，交流电的供电端A与输入滤波电容Ca的一端和电感L的一端相连接，电感L的另一端与开关管V2和V3的源极、电解电容器C2的负极相连接，输入滤波电容Ca的另一端与交流电的供电端N、开关管V1和V4的源极、电解电容器的C1的负极相连接，开关管V1与V2的漏极相连接，开关管V3的漏极与电解电容器C1的正极相连接，开关管V4的漏极与电解电容器C2正极相连接。一种电解电容器无功功率动态补偿电路是按照如下方式工作的，在交流电的0到周期内，开关管V1经二极管D2控制流经电感L的电流，经二极管D3对电解电容器C1进行升压式脉宽调制或调频式开关充电；在交流电的到π周期内，由开关管V3经电感L控制电解电容器C1进行降压式脉宽调制或调频式开关放电，同时开关管V2导通，经二极管D1构成续流工作，将存储在电感L里的能量释放回交流电。在交流电的π到周期内，开关管V2经二极管D1控制流经电感L的电流，经二极管D4对电解电容器C2进行升压式脉宽调制或调频式开关充电；在交流电的到2π周期内，由开关管V4对电解电容器C2进行降压式脉宽调制或调频式开关放电，同时开关管V1导通，经二极管D2构成续流工作，将存储在电感L里的能量释放回交流电，进而实现在交流电全周期内对电解电容器的充放电控制，达到无功功率补偿的目的。

将所述的电解电容器无功功率动态补偿电路做为一个单元，进行三单元三角形或星形组合，制成三相三角形或星形电解电容器无功功率动态补偿电路，可对三相交流电负载进行无功功率动态补偿。

所述的电解电容器C1和C2可以采用普通液体电解电容器或固态电解电容器。当采用固态电容器时，由于ESR串联等效电阻低，充放电的速度快，可进一步提高使用寿命和电路工作效率。