[發(fā)明專利]多諧振高功率因數(shù)提升電路

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 96103530.7
• 申請(qǐng)日: 1996-02-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1135155A
• 公開(kāi)（公告）日: 1996-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·-A·艾-哈馬西;M·H·克拉盧瓦拉;D·J·卡馬力克
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號(hào): H05B41/29
• 分類號(hào): H05B41/29
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 馬鐵良,張志醒

本發(fā)明一般地涉及功率因數(shù)校正電路，具體地涉及放電燈鎮(zhèn)流器的高功率因數(shù)電路，它與歐洲線路電壓兼容，并滿足歐洲輸入電流諧波畸變的技術(shù)規(guī)范。

國(guó)際電工委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)(IEC555-2)規(guī)定了可以反饋入電力系統(tǒng)的所允許的諧波成分。例如在歐洲，IEC555-2技術(shù)規(guī)范規(guī)定，鎮(zhèn)流器提出25瓦以上以滿足非常嚴(yán)格的輸入電流諧波畸變標(biāo)準(zhǔn)。輸入電流諧波的成分還決定了電路的功率因數(shù)，即輸入功率除以rms電壓與rms電流的乘積。為了滿足工業(yè)上對(duì)效率和燈的壽命的要求，燈的電流波形因數(shù)，即燈的峰值電流與其rms值的比，必須小于1.7。然而，功率因數(shù)和波形因數(shù)是相互矛盾的，特別低成本電路中。

滿足IEC555-2技術(shù)規(guī)范的集成提升電路可見(jiàn)L.R.Nerone和D.J.Kachmarik的U.S.專利申請(qǐng)No.07/934,843，其申請(qǐng)日為1992年8月25日，并轉(zhuǎn)讓給本受讓人。集成提升電路用于向負(fù)載提供雙向電流，它包括：一全波整流器，一串聯(lián)的半橋變換器，和一提升變換器。串聯(lián)的半橋變換器包括置于總線和負(fù)載電路的橋開(kāi)關(guān)端的第一開(kāi)關(guān)；置于地線和負(fù)載電路的橋開(kāi)關(guān)端的第二開(kāi)關(guān)；和交替閉合第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)控制電路。提升變換器包括：連接于總線和地線之間的提升電容，該提升電容上的電荷電平?jīng)Q定總線電壓；經(jīng)單向閥連接到提升電容的提升電感，用于將它的能量釋放到提升電容上；及一低阻通路，用于把提升電感的負(fù)載端周期的連接到地線，從而對(duì)提升電感充電。

該集成的提升電路滿足了IEC和熒光放電燈鎮(zhèn)流器的波形因數(shù)要求，然而，它需要的總線電壓約是線電壓峰值的兩倍。因?yàn)?30伏歐洲線電壓整流為325伏，加倍的電壓導(dǎo)致器件負(fù)荷為650伏，需要800伏的MOSFET。

近年來(lái)，提出了其他一些高功率因數(shù)電路，包括Steigerwa1d等人的U.S.專利No.4,782,268；Fahnrich等人的U.S.專利No.4,808,887；和Zuchtriege1的U.S.專利No.5,008,597。一般的說(shuō)，這些專利的功率因數(shù)校正電路在低壓周期期間通過(guò)把高頻電路和電線間的許多電容和/或電感經(jīng)一些二極管連接起來(lái)從電線獲取電流。電解電容因這些部件的泵浦作用而被充電。儲(chǔ)存在電解電容中的能量在每個(gè)瞬刻正比于輸入的線電壓。從電線獲取的平均電流也正比于線電壓。因此，輸入功率因數(shù)非常高，且電流的諧波成分很低。這些電路的大部分需要較多的元件。

因此，希望提供一種功率電路，它能滿足全球功率因數(shù)輸入電流諧波規(guī)范。而且，提供一種熒光燈鎮(zhèn)流器的經(jīng)濟(jì)的功率因數(shù)校正電路，不但用最少量的元件滿足燈電流的波形因數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，而且不需要高壓功率器件。

根據(jù)本發(fā)明的多諧振提升功率因數(shù)校正電路包括：一全波整流器用于接收AC線電流并從AC線電壓供給DC總線電壓；耦合于全波整流器的輸入端的高頻濾波電容；施加地電勢(shì)和DC總線電壓間的脈動(dòng)電壓的串聯(lián)半橋變換器；連接于整流器的輸出端和DC總線電壓之間的二極管，其陰極連接到DC總線；連接于整流器的輸出端和半橋變換器的串聯(lián)連接的各開(kāi)關(guān)器件的接點(diǎn)的電容；連接到各開(kāi)關(guān)器件的接點(diǎn)的共振負(fù)載電路，它包括一與隔直流電容串聯(lián)的共振電感和一共振電容與負(fù)載(例如熒光放電燈)的并聯(lián)組合；和驅(qū)動(dòng)電路，用于以預(yù)定的死時(shí)間交替轉(zhuǎn)換所述各開(kāi)關(guān)器件，在該預(yù)定的死時(shí)間內(nèi)，在一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合，另一個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之后，該兩個(gè)開(kāi)關(guān)器件都處于斷開(kāi)狀態(tài)。

因?yàn)槎嘀C振提升高功率因數(shù)電路滿足IEC標(biāo)準(zhǔn)的輸入電流的低諧波成分，因此具有非常高的功率因數(shù)。而且，根據(jù)本發(fā)明的高功率因數(shù)電路所使用的電路元件很少。此外，該高功率因數(shù)電路滿足熒光放電燈鎮(zhèn)流器的燈電流波形因數(shù)技術(shù)要求。

結(jié)合附圖閱讀本發(fā)明的如下詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯。其中：

圖1是傳統(tǒng)的熒光放電燈鎮(zhèn)流器的圖示。

圖2是本發(fā)明的高功率因數(shù)電路的圖示。

圖3a-3f圖示出圖2的高功率因數(shù)電路在轉(zhuǎn)換周期中的等效配置。

圖4圖示出了圖2的高功率因數(shù)電路工作所產(chǎn)生的線電壓和線電流。

圖5圖示出圖2的電容C4在工作期間的電壓和電流波形。

圖6圖示出在一離線AC電源電路的本發(fā)明的高功率因數(shù)電路。

現(xiàn)結(jié)合放電燈鎮(zhèn)流器描述本發(fā)明的高功率因數(shù)電路。然而，本發(fā)明的原理并不局限于放電燈鎮(zhèn)流器，還可用于其他場(chǎng)合，例如，圖6所示的離線AC電源。