CN100449925C - 逆变器工作电压决定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种逆变器工作电压决定方法，主要利用整流步骤将交流电转换为脉波直流电，再通过一工作频率切割直流电周期，使该直流电周期自电压的最小幅值-电压的最大幅值-电压的最小幅值分割为多个连续的电压脉波，使逆变器接收该多个连续的且修正为正弦波信号的电压脉波后均动作以对应从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值的电压周期而输出变动电压信号至负载，以此达到逆变器工作电压能近似于交流电输入电压，根据本发明的方法可使得逆变器具有功率因数调整的效果。

Description

逆变器工作电压决定方法
技术领域
本发明涉及一种逆变器工作电压决定方法，特别涉及一种不需额外加装功率因数调整器而可达到功率因数调整效果的逆变器工作电压决定方法。
背景技术
对于外部电力公司传输的交流电而言，在一般交流配电系统上所连接的负载，除了白炽灯、电炉等属于纯电阻性质的负载之外，其余大多数的负载均含有电阻及电感成分，因此，电子线路电流的相位角将会落后电压，一般而言，由电力公司发电机经输电及配电线供给的总电流可分为有功电流与无功电流，基于各负载的额定电压不同，客户端的电度表所能计算的仅为有功功率(KW)，而无功功率(KVAR)却会造成线路压降及线路损失，所以，对客户端及外部电力公司而言均是损失，为此，如何进行功率因数调整即成为电力客户端系统相关厂商极力研究的重点。
功率因数调整技术可分为主动式及被动式两种，其应用的优点在于可减少电力损失、改善供电品质、增加负载寿命、以及节省电费等，一般做法则多使用电力电容器来进行改善，举例来说，如图1所示，在现有电源供应器产业，大多是加装功率因数调整器使其达到输出稳压的效果，在图中可以看出逆变器的工作电压波形，经过修正后的工作电压将趋向连波状态，但是，该使用模式却在部分产业应用上产生困扰，现说明如下：
以压电式变压器的逆变器为例来说，由于压电式变压器的逆变器是根据输入电压的大小而决定动作输出的功率，以现有电源供应器而言，输出电压多为较小的24伏特或48伏特稳压，相对降低压电式变压器的逆变器的输出功率，且压电式变压器的逆变器是利用压电片震荡机械应力作用下产生压电效应，故当电源开启后，压电片必须维持在48伏特工作，造成压电片均在单一最大高压震荡下动作，容易降低压电式变压器的逆变器的使用寿命。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种不需要额外加装功率因数调整器即可降低线路成本的逆变器工作电压决定方法，该方法包括如下步骤：
取得电压的最小幅值及电压的最大幅值步骤：取得交流电输入的电压周期，并取得所述电压周期的电压的最小幅值及电压的最大幅值；整流步骤：通过加入一小型补偿电容或修正补偿电路，使电压周期的电压的最小幅值不为0伏特，并且补偿值低于电压的最大幅值的20％，使取得电压的最小幅值及电压的最大幅值步骤的所述交流电输入电压周期转换为直流电周期，且交流电电压信号转换为直流电信号；取得电压脉波步骤：设定一工作频率切割整流步骤的所述直流电周期，使所述直流电周期从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值分割为多个连续的电压脉波；输出变动电压步骤：使逆变器的变压单元接收所述多个连续的且修正为正弦波信号的电压脉波，所述变压单元在每一电压脉波均动作以对应从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值的电压周期而输出变动电压信号至负载，使负载接收变动电压信号而动作。
此外，本发明的逆变器是在电压缓升及缓降的连续电压脉波下动作，这样可改善现有技术的逆变器在单一高压下震荡的缺陷，从而可有效维持逆变器的使用寿命。
附图说明
图1是现有技术的压电式变压器的逆变器的输入电压波形示意图；
图2是本发明在交流电输入的电压波形示意图；
图3是本发明经整流步骤的电压波形示意图；
图4是本发明经功率晶体管切割的电压波形示意图；
图5是本发明的逆变器的工作电压波形示意图；以及
图6是本发明的逆变器的输出电流波形示意图。
具体实施方式
有关本发明的详细说明及技术内容，现结合附图说明如下：
为能确实了解本发明的技术，以下实施例将以压电式变压器的逆变器(inverter)为例进行说明(绕线式变压器的逆变器动作方式与此相同，不再另作说明)，附图中以电压电流波形进行说明，本发明的操作步骤为：
取得电压的最小幅值及电压的最大幅值步骤：连接外部电力，取得交流电输入电压周期，并取得该电压周期的电压的最小幅值及电压的最大幅值，图2为交流电输入的电压电流波形，以下假设交流电为110伏特、60Hz周波数，也即电压的最小幅值为0伏特、电压的最大幅值约为110伏特。
整流步骤：通过加入一小型补偿电容或修正补偿电路，使电压周期的电压的最小幅值不为0伏特，并且补偿值低于电压的最大幅值的20％，使取得电压的最小幅值及电压的最大幅值步骤的交流电输入电压周期转换为直流电周期，且交流电电压信号转换为直流电信号，图3是采用全波整流方式，全波整流后为一脉冲直流信号，经二极管群整流后的电压的最大幅值部分电压为155伏特左右(以下均先不考虑功率损耗因素)。
取得电压脉波步骤：设定一工作频率切割整流步骤的直流电周期，使该直流电周期从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值分割为多个连续电压脉波，经切割后的连续电压脉波可参照图4，此时，逆变器可通过集成电路(IC)输出工作频率的值至功率晶体管(MOS)，而在经过电感后，功率晶体管输出的方波信号将被修正为近似正弦波信号后再提供给变压单元(压电式变压器)使用。
输出变动电压步骤：使逆变器的变压单元接收该多个连续的且修正为正弦波信号的电压脉波，该变压单元(压电式变压器)在每一电压脉波均动作以对应从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值的电压周期进行电力转换而输出变动电压信号至负载，使负载接收变动电压信号而动作，由于压电式变压器的逆变器本身的共振频率特性，因此，任一电压值输入均会让压电式变压器的逆变器的震荡动作产生一压电效应，从而获得一负载电压，从图5、6中可明显看出，由于所有工作电压均有输入动作产生电能至负载而为准正弦波波形，相对电流也会全数供负载使用而形成有功电流，因此本发明可有效达到功率因数调整的效果；此外，压电式变压器的逆变器是自电压的最小幅值输入就开始动作，因此可达到逆变器在从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值分割为多个连续电压脉波为缓升缓降的电压震荡模式动作，如此将可有效保持压电式变压器的逆变器的使用寿命。
负载封包的工作频率的设定须对应本发明的实际应用产品进行，举例来说，若本发明应用于液晶显示屏，负载为冷阴极灯管，由于属于人体眼睛须经常观看的电子产品，因此，工作频率必须考虑人眼可接受的闪烁光，而至少必须大于60Hz，工作频率越高则对人眼可能影响的闪烁光越低，一般来说，压电式变压器的逆变器的工作频率为72KHz，也就是说，本发明可将从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值的电压周期分割为1200次连续电压脉波，每一周期因压电式电压器均动作输出功率驱动负载点亮，故冷阴极灯管将呈现从暗到亮再到暗的渐亮辉度的闪烁光模式，但因闪烁光超过人眼所能的感应，故对人眼不会造成任何伤害，且为避免压电式变压器的逆变器闲置状态产生，该整流步骤可加入一小型补偿电容或修正补偿电路，使电压的最小幅值不为0伏特，但补偿值则建议低于电压的最大幅值的20％；若本发明应用于霓虹灯管点灯，则可将工作频率设定低于60Hz，这样霓虹灯管的闪烁光效果即会呈现，而最佳方式还可使整流步骤采用半波整流，这样还可产生间歇点灯方式。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种逆变器工作电压决定方法，其特征在于，所述决定方法包括以下步骤：
取得电压的最小幅值及电压的最大幅值步骤：取得交流电输入的电压周期，并取得所述电压周期的电压的最小幅值及电压的最大幅值；
整流步骤：通过加入一小型补偿电容或修正补偿电路，使所述电压周期的电压的最小幅值不为0伏特，并且补偿值低于所述电压的最大幅值的20％，使取得电压的最小幅值及电压的最大幅值步骤的所述交流电输入电压周期转换为直流电周期，且交流电电压信号转换为直流电信号；
取得电压脉波步骤：设定一工作频率切割整流步骤的所述直流电周期，使所述直流电周期从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值分割为多个连续的电压脉波，逆变器通过集成电路输出工作频率的值至功率晶体管，而在经过电感后，功率晶体管输出的方波信号被修正为正弦波信号后再提供给变压单元使用；
输出变动电压步骤：使逆变器的变压单元接收所述多个连续的且修正为正弦波信号的电压脉波，所述变压单元在每一电压脉波均动作以对应从电压的最小幅值到电压的最大幅值再到电压的最小幅值的电压周期而输出变动电压信号至负载，使负载接收变动电压信号而动作。
2.根据权利要求1所述的逆变器工作电压决定方法，其特征在于，所述直流电信号为脉冲直流信号。
3.根据权利要求1所述的逆变器工作电压决定方法，其特征在于，所述负载为冷阴极灯管。
4.根据权利要求1所述的逆变器工作电压决定方法，其特征在于，所述负载动作呈现从暗到亮再到暗的渐亮辉度闪烁光。
5.根据权利要求1所述的逆变器工作电压决定方法，其特征在于所述整流步骤为全波整流或半波整流。
6.根据权利要求1所述的逆变器工作电压决定方法，其特征在于，所述变压单元为压电式变压器或绕线式变压器。
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