一種功率因數(shù)調(diào)整電路制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開了一種功率因數(shù)調(diào)整電路，調(diào)整電路包括主電路，輔助電源模塊，單片機控制模塊，驅(qū)動模塊，輸入電源Vac接輔助電源模塊的輸入，輔助電源模塊的輸出分別與單片機控制模塊和驅(qū)動模塊的電源輸入端連接，單片機控制模塊采樣主電路的輸入電壓和輸入電流，驅(qū)動模塊的輸入接單片機控制模塊的驅(qū)動信號端，驅(qū)動模塊的輸出接主電路中兩個開關(guān)管。調(diào)整電路對不同的負載能實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，主要用于對電網(wǎng)中的感性電力負載如變壓器、電動機、日光燈及電弧爐等設(shè)備進行無功補償。本實用新型專利技術(shù)通過功率因數(shù)的調(diào)節(jié)，使負載呈現(xiàn)無阻性，負載電壓和電流同相位。（*該技術(shù)在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及功率因數(shù)調(diào)節(jié)技術(shù)，具體涉及用于對電網(wǎng)中的感性電力負荷如變壓器、電動機、日光燈及電弧爐等設(shè)備進行無功補償?shù)?a title="一種功率因數(shù)調(diào)整電路原文來自X技術(shù)">功率因數(shù)調(diào)整電路。
技術(shù)介紹
目前無功補償可以分為高壓無功補償和低壓無功補償。無功補償?shù)奶匦跃褪侵谎a前面的，所以在高壓處裝無功補償裝置一是價位高，二是補償效果不明顯。低壓無功補償?shù)姆绞娇煞譃榧醒a償和就地補償。無功補償?shù)难b置可分為靜態(tài)、動態(tài)、靜態(tài)+動態(tài)。低壓無功自動補償成套裝置利用控制器跟蹤系統(tǒng)無功負荷的變化，選功率因數(shù)或無功功率作為判據(jù)，使系統(tǒng)的功率因數(shù)保持為最佳狀態(tài)，但是其都是通過投切電容器等實現(xiàn)無功補償，無法實現(xiàn)實時控制與跟蹤，且只能實現(xiàn)功率因數(shù)的最優(yōu)化，而無法實現(xiàn)功率因數(shù)為一的精確調(diào)整(基于磁能恢復(fù)開關(guān)的單相串聯(lián)補償器的研究)。目前廣泛使用的功率因數(shù)調(diào)節(jié)技術(shù)是通過晶閘管投切電容器進行無功補償，但投切電容器移植性較差，對不同的負載需要不同電 容值的電容器，另外投切電容器必須并聯(lián)在交流電源中，所以電容器需要較高的耐壓值。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種功率因數(shù)調(diào)整電路和調(diào)整方法。本技術(shù)不僅解決了電容耐壓的問題，對不同的負載只需改變控制程序就能夠很好的實現(xiàn)功率因數(shù)調(diào)節(jié)。為了達到上述目的，本技術(shù)采取的技術(shù)方案是一種功率因數(shù)調(diào)整電路，包括主電路、輔助電源模塊、單片機控制模塊和驅(qū)動模塊，所述主電路包括電壓傳感器、電流傳感器、第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，輸入電源的正極接輔助電源模塊的輸入，負極接地；輔助電源模塊的輸出分別與單片機控制模塊和驅(qū)動模塊的電源輸入端連接，主電路中的電壓傳感器與所述輔助電源模塊輸出端連接，所述電壓傳感器輸出端接單片機控制模塊的電壓采樣端，主電路中的電流傳感器輸出端接單片機控制模塊的電流采樣端，驅(qū)動模塊的輸入端接單片機控制模塊的驅(qū)動信號輸出端，驅(qū)動模塊的第一驅(qū)動信號輸出端與主電路中的第一開關(guān)管的門極連接，驅(qū)動模塊的第二驅(qū)動信號輸出端與主電路中的第一開關(guān)管連接。上述的功率因數(shù)調(diào)整電路中，所述主電路還包括第一二極管、第二二極管、第一電容和負載，第一開關(guān)管與第一二極管反并聯(lián)，第二開關(guān)管與第二二極管反并聯(lián)，第一開關(guān)管源極與第二開關(guān)管的源極串聯(lián)形成橋臂，第一電容與橋臂并聯(lián)，其中第一電容的正極接第一開關(guān)管的漏極，第一電容的負極接第二開關(guān)管的漏極和負載的一端，負載串聯(lián)在主電路中；電流傳感器的輸入一端接地，另一端接負載的另一端。上述的功率因數(shù)調(diào)整電路中，輔助電源模塊包括整流橋Bridge，第二電容、第三電容、第四電容，第一電阻、第二電阻、用于輸出15V直流電壓的第一穩(wěn)壓芯片和用于輸出5V直流電壓的第二穩(wěn)壓芯片，整流橋上下兩端接輸入電源的兩端，左右兩端分別與第二電容兩端相接，第二電容的正極端接第一穩(wěn)壓芯片的輸入端，第一穩(wěn)壓芯片的輸出端接第二穩(wěn)壓芯片的輸入端，第二穩(wěn)壓芯片的輸出端與單片機控制模塊和驅(qū)動模塊的輸入端連接，第一穩(wěn)壓芯片的接地端與第二電阻一端連接，第二電阻的另一端接地；第一電阻的一端與第二電阻的一端連接，另一端接第一穩(wěn)壓芯片的輸出端；第三電容接第二穩(wěn)壓芯片的輸入端，另一端接地；第四電容正極端接第二穩(wěn)壓芯片的輸出端，另一端接地。上述的功率因數(shù)調(diào)整電路中，驅(qū)動模塊包括非門、第三電阻、第四電阻、第五電容、第六電容、第一與門、第二與門、第一驅(qū)動隔離電路和第二驅(qū)動隔離電路；單片機控制模塊輸出的驅(qū)動信號分別連接非門的輸入端、第四電阻的一端和第一與門的一個輸入端和第二與門的一個輸入端；非門的輸出接第三電阻的一端，第三電阻的另一端接第一與門的另一輸入端和第五電容的一端，第五電容的另一端接地；第四電阻的另一端接第六電容的一端和第二與門的另一輸入端,第六電容的另一端也接地；第一與門和第二與門的輸出分別相應(yīng)地接第一驅(qū)動隔離電路、第二驅(qū)動隔離電路的輸入端。上述的功率因數(shù)調(diào)整電路中，第一驅(qū)動隔離電路和第二驅(qū)動隔離電路均各自包括第三三極管、第四三極管、第七電容、第一變壓器和第五電阻；第三三極管的基極和第四三 極管的基極相連后連接第一與門的輸出端，另一個驅(qū)動隔離電路則連接第二與門的輸出端；第三三極管的發(fā)射極和第四三極管的發(fā)射極相連后與第七電容的一端相連，第三三極管的集電極接輔助電源模塊中第一穩(wěn)壓芯片的輸出，第四三極管的集電極與第一變壓器的一個輸入端相連后接地，第七電容的另一端接第一變壓器的另一輸入端；第一變壓器的一個輸出端與第五電阻的一端相連，另一端接主電路所驅(qū)動開關(guān)管的源極，第三電阻的另一端接主電路所驅(qū)動開關(guān)管的門極。上述的功率因數(shù)調(diào)整電路中，單片機控制模塊中的單片機控制電路接收主電路采樣得到的輸入電源電壓和輸入電流，然后分別計算輸入電壓和輸入電流的過零點時刻，將輸入電壓的過零點時刻減去輸入電流的過零點時刻，若兩者差值為正，則等比例的提前單片機控制模塊輸出的驅(qū)動信號的上升沿時刻，若兩者差值為負，則等比例的延后單片機控制模塊輸出的驅(qū)動信號的上升沿時刻，通過負反饋使輸入電壓和輸入電流的過零點時刻相同，即功率因素為I。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果本技術(shù)調(diào)整功率因數(shù)的第一電容是串聯(lián)在負載與輸入電源中的，解決了電容耐壓問題。單片機控制模塊接收電壓傳感器和電流傳感器的信號，從而選擇第一、第二開關(guān)管開通關(guān)斷的時刻，從而選擇第一電容串聯(lián)入負載的時刻。當(dāng)負載變化時，只需改變驅(qū)動信號上升沿到來的時間就可以將功率因素調(diào)節(jié)到所需要求，解決了現(xiàn)有技術(shù)移植性差的問題。另外，相比四個開關(guān)管的雙橋臂來說，雖然其控制范圍小，但是其控制電路簡單，開關(guān)損耗減小一半，在較小的負載系統(tǒng)中應(yīng)用還是相當(dāng)可觀和方便的。附圖說明圖I是實施方式中功率因數(shù)調(diào)整電路的總體結(jié)構(gòu)圖。圖2是實施方式中的輔助電源模塊的電路圖。圖3是實施方式中的驅(qū)動模塊的電路圖。圖4是實施方式中的驅(qū)動模塊中的驅(qū)動隔離電路圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖對本技術(shù)的具體實施方式作進一步說明，但本技術(shù)的實施和保護范圍不限于此。圖I給出了本技術(shù)示例的功率因數(shù)調(diào)整電路的總體結(jié)構(gòu)圖，其中包括主電路，輔助電源模塊，單片機控制模塊，驅(qū)動模塊。主電路包括第一開關(guān)管Q1、第二開關(guān)管Q2、第一二極管D1、第二二極管D2、第一電容Cl、負載、電壓傳感器、電流傳感器。第一開關(guān)管與第一二極管反并聯(lián)，第二開關(guān)管與第二二極管反并聯(lián)，第一開關(guān)管源極與第二開關(guān)管的源極串聯(lián)形成橋臂，第一電容與橋臂并聯(lián)，其中第一電容的正極接第一開關(guān)管的漏極，第一電容的負極接第二開關(guān)管的漏極。電壓傳感器的輸入和電源輸入端并聯(lián)，電壓傳感器的輸出接單片機控制模塊的電壓采樣端。負載串聯(lián)在主電路中，電流傳感器的輸入一端接地，另一端接負載的一端，電流傳感器的輸出接單片機控制模塊的電流采樣端。輔助電源模塊將220V的交流電壓轉(zhuǎn)化為15V和5V的直流電壓輸出，作為單片機控制模塊和驅(qū)動模塊的輔助電源。電壓傳感器采樣交流輸入電壓，電流傳感器采樣電路的電流，兩個采樣信號都輸入給單片機控制模塊，單片機控制模塊輸出驅(qū)動信號給驅(qū)動模塊。驅(qū)動模塊將這路驅(qū)動信號分 成兩組相互隔離的驅(qū)動信號去驅(qū)動主電路中的兩個開關(guān)管，通過調(diào)節(jié)第一、第二開關(guān)管的導(dǎo)通時刻，從而調(diào)節(jié)第一電容串聯(lián)入負載的時間，從而調(diào)節(jié)負載的功率因數(shù)。下面進一步說明書各構(gòu)成部分的一種實例。圖2給出了功率因數(shù)調(diào)節(jié)電路輔助電源模塊本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種功率因數(shù)調(diào)整電路，其特征在于包括主電路、輔助電源模塊、單片機控制模塊和驅(qū)動模塊，所述主電路包括電壓傳感器、電流傳感器、第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，輸入電源的正極接輔助電源模塊的輸入，負極接地；輔助電源模塊的輸出分別與單片機控制模塊和驅(qū)動模塊的電源輸入端連接，主電路中的電壓傳感器與所述輔助電源模塊輸出端連接，所述電壓傳感器輸出端接單片機控制模塊的電壓采樣端，主電路中的電流傳感器輸出端接單片機控制模塊的電流采樣端，驅(qū)動模塊的輸入端接單片機控制模塊的驅(qū)動信號輸出端，驅(qū)動模塊的第一驅(qū)動信號輸出端與主電路中的第一開關(guān)管的門極連接，驅(qū)動模塊的第二驅(qū)動信號輸出端與主電路中的第一開關(guān)管連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種功率因數(shù)調(diào)整電路，其特征在于包括主電路、輔助電源模塊、單片機控制模塊和驅(qū)動模塊，所述主電路包括電壓傳感器、電流傳感器、第一開關(guān)管和第二開關(guān)管，輸入電源的正極接輔助電源模塊的輸入，負極接地；輔助電源模塊的輸出分別與單片機控制模塊和驅(qū)動模塊的電源輸入端連接，主電路中的電壓傳感器與所述輔助電源模塊輸出端連接，所述電壓傳感器輸出端接單片機控制模塊的電壓采樣端，主電路中的電流傳感器輸出端接單片機控制模塊的電流采樣端，驅(qū)動模塊的輸入端接單片機控制模塊的驅(qū)動信號輸出端，驅(qū)動模塊的第一驅(qū)動信號輸出端與主電路中的第一開關(guān)管的門極連接，驅(qū)動模塊的第二驅(qū)動信號輸出端與主電路中的第一開關(guān)管連接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率因數(shù)調(diào)整電路，特征在于所述主電路還包括第一二極管、第二二極管、第一電容和負載，第一開關(guān)管與第一二極管反并聯(lián)，第二開關(guān)管與第二二極管反并聯(lián)，第一開關(guān)管源極與第二開關(guān)管的源極串聯(lián)形成橋臂，第一電容與橋臂并聯(lián)，其中第一電容的正極接第一開關(guān)管的漏極，第一電容的負極接第二開關(guān)管的漏極和負載的一端，負載串聯(lián)在主電路中；電流傳感器的輸入一端接地，另一端接負載的另一端。3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的功率因數(shù)調(diào)整電路，特征在于輔助電源模塊包括整流橋，第二電容、第三電容、第四電容，第一電阻、第二電阻、用于輸出15V直流電壓的第一穩(wěn)壓芯片和用于輸出5V直流電壓的第二穩(wěn)壓芯片，整流橋上下兩端接輸入電源的兩端，左右兩端分別與第二電容兩端相接，第二電容的正極端接第一穩(wěn)壓芯片的輸入端，第一穩(wěn)壓芯片的輸出端接第二穩(wěn)壓芯片的輸入端，第二穩(wěn)壓芯片的輸出端與單片機控制模塊和驅(qū)動模塊的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：康龍云，姜凱，林玉健，溫懋勤，易伯瑜，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：實用新型
國別省市：