[實用新型]無電解電容功率補償器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720130858.5
• 申請日: 2007-12-07
• 公開（公告）號: CN201146461Y
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 甘同;王桂風(fēng);王桂光
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳唐微科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02J3/18
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 何朝旭

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種功率補償器，尤其是一種功率補償器的改進，屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在開關(guān)電源的AC/DC變換過程等諸多場合，為了提高輸入電源的功率因數(shù)(用λ或PF表示)，公知的有效措施是配備有源功率因數(shù)補償(APFC)或無源功率因數(shù)補償(PPFC)器。而現(xiàn)有技術(shù)的各種功率因數(shù)補償器中均需用采用電解電容。雖然電解電容的單位體積電容量大、價格低，但也存在著許多弱點，如：壽命短、耐溫低、不能承受反相電壓、承受過壓能力低、承受高峰值電流和有效值電流能力低、有電解液化學(xué)污染、不可長時間保存等。這使得其在功率補償線路的應(yīng)用中無法適用于“長壽命”、“高溫”、“無污染”以及接有“高頻含量多的電源和負(fù)載”等具有特殊要求或高可靠性要求的場合。

檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮?7108900.0的中國專利申請公開了一種無源功率因數(shù)補償裝置，包括一變壓器T，該變壓器T由三相鐵芯T1及分別繞在三相鐵芯T1的各相鐵芯柱上的繞組W1，W2、W3、W4、W5、W6組成，每個鐵芯柱上繞兩個繞組，所有繞組的匝數(shù)均相等。其中由W1、W4反串組成A相，由W3、W6反串組成B相，由W5、W2反串組成C相，W2、W4、W6的同名端連在一起作為中點。據(jù)介紹，本發(fā)明的裝置可將設(shè)備的功率因數(shù)提高到0.96。然而，分析可知，上述裝置需要采用傳統(tǒng)的電力電子器件，并借助繞組，不僅電路結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且不適用于直流電源，也不適用電源頻率變化(例如50Hz/60Hz)以及電壓幅寬變化的場合，難以滿足具有特殊要求或高可靠性要求場合的要求。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于：針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種穩(wěn)定可靠并且電路結(jié)構(gòu)簡單、壽命長的無電解電容功率補償器，從而適用于具有上述特殊要求或高可靠性要求的場合。

為了達(dá)到以上目的，本實用新型的無電解電容功率補償器包括橋式整流電路，所述橋式整流電路的輸出端接有串聯(lián)第一電容和第二電容構(gòu)成的無源補償電路(PPFC)，所述第一和第二電容之間引出接至負(fù)載一端的充電電容，同時經(jīng)半橋開關(guān)電路輸出，通過串聯(lián)電容和電感構(gòu)成的高頻恒流電路接負(fù)載的另一端，用以當(dāng)負(fù)載峰值電平過高時向第二電容充電，而當(dāng)負(fù)載峰值電平過低時，第一和第二電容并聯(lián)通過半橋開關(guān)電路使負(fù)載功率變化比例小于電源電壓變化比例。

以上無電解電容功率補償器進一步完善是所述橋式整流電路的兩輸入端分別接有限流電容，用于向負(fù)載提供電流。

以上無電解電容功率補償器更進一步完善是所述橋式整流電路的輸出端還接有并聯(lián)二極管和蓄能電容構(gòu)成的電磁能量回收電路，用于將電路中的電磁能量分別轉(zhuǎn)化為直流和交流分量提供給負(fù)載。

由于本發(fā)明將“零庫存”概念應(yīng)用于高頻開關(guān)電源，并借助高頻開關(guān)電源與定相位定幅值電荷，等效電解電容貯存電填補電壓下陷幾何面積的作用，從而不用電解電容，仍能夠?qū)崿F(xiàn)電路的功率補償性能。測試表明，功率因數(shù)(λ或PF)完全可以大于0.90；電功效率η＝P₀/P_IN≥0.90；電源電流總諧波THD≤0.30。避免了電解電容壽命短、體積大、溫限低、不穩(wěn)定、可靠性差等問題，使功率補償器得到明顯優(yōu)化和改善。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。

圖1為本實用新型一個實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例一

本實施例的無電解電容功率補償器如圖1所示，交流電源火線L與零線N輸出電能，經(jīng)共模-差模濾波器模塊EMI接DX4橋式整流電路，橋式整流電路的兩輸入端分別接有限流電容cφ1、cφ2，用于向負(fù)載RH提供電流。其中電容cφ1、cφ2分別提供電流分量iφ1、iφ2。由于iφ1、iφ2不經(jīng)過DX4橋堆，因此不受橋堆導(dǎo)通壓降的影響，從而使常規(guī)橋堆在交流過零附近±1.2V時等效于開路的“過零”效應(yīng)得到顯著改善，電源輸入電流的諧波明顯下降，功率因數(shù)(λ或PF)得到提升。

橋式整流電路的輸出端接有并聯(lián)二極管D5和蓄能電容cφ3構(gòu)成的電磁能量回收電路，用于將電路中包括PCB分布的雜散電磁能量回收，二極管D5與下端的D6將轉(zhuǎn)化為直流的分量提供給負(fù)載RH，蓄能電容cφ3將交流分量蓄能電容iφ3提供給負(fù)載RH。這樣，蓄能電容cφ3起到“電容泵”的作用，有效阻尼了電路中的三次及以上的諧波。