CN101783514B - 一种交流负载功率因数的校正方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种交流负载功率因数的校正方法及电路。该校正方法采用电容积分的方法，分别在交流电正负半周期内提高电容器充放电频率，进而提高电容器使用功率，对交流负载功率因数进行校正；所述的电容器在充放电过程中，采用5千周-100千周PWM脉宽调制调节功率开关元件对充放电电容器的充放电电流大小；将充放电电容器放电过程中的电能释放到吸收电容器，再由吸收电容与耦合电容串联组成的电容式自举电路积分回馈到交流电源，实现对交流负载功率因数的自动校正。该校正电路采用本发明所述校正方法，主要包括交流校正主电路、AC/DC三路直流稳压电源、检测电路和控制电路。本发明可直接实现对交流负载功率因数的校正。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术，涉及到一种交流负载功率因数的校正方法及电路，应用于电力设备功率因数提高。
背景技术
交流电的功率因数补偿大多采用步进式投切电力电容器方法。在步进式投切过程中，电容器不可能对负载的功率因数进行精确的动态补偿，会造成过补偿和欠补偿。其中过补偿会造成电压过高，严重时会烧毁用电器；而欠补偿，则不能发挥补偿设备应有的作用。另一方面，由于不能按照负载大小投入相应的电容器值，现有功率因数补偿设备的体积大、损耗高、噪音强，投资多，使用和维护困难，难于推广，进而电力能源浪费惊人。功率因数校正方法具有可控性好，电容器利用率高、自动控制程度高，并且可对用电设备进行动态功率因数校正，可弥补上述不足。功率因数校正装置具有体积小、损耗低、效率高的特点，但现有功率因数校正方法和电路存在重大缺陷：即目前在技术上只能对交流整流后的直流电负载进行功率因数校正，而不能利用校正方法的优点对交流电负载进行功率因数校正，使用范围受限。再者现有的直流校正电路中的回能电路都是采用电感或变压器进行能量回馈，增大了电路成本和损耗。能否利用在5千周-100千周较高频率下电容器体积小、损耗小、效率高的优点，作为交流校正电路中的回馈电能的元件，也是急待需要解决的技术难题。在申请人的检索范围内，尚未发现对交流负载进行功率因数校正和利用电容器组成自举电路进行交流负载校正电路回馈电能的方法的相关文献报道。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，提供一种交流负载功率因数的校正方法及电路。该校正方法及电路采用电容积分的方法，实现对交流负载功率因数的自动校正，极大地拓展了功率因数校正方法及电路的应用范围，为节能减排提供了一项新技术。采用本发明校正方法及电路制成的交流负载功率因数校正装置具有体积小，损耗低，无噪音，可动态地将交流负载的功率因数精确地自动控制为1，大幅提高了电网品质，尤其适合现场交流负载功率因数的校正。
本发明解决所述校正方法技术问题的技术方案是：设计一种交流负载功率因数的校正方法，该校正方法采用电容积分的方法，分别在交流电正负半周期内提高电容器充放电频率，进而提高电容器使用功率，对交流负载功率因数进行校正；所述的电容器在充放电过程中，采用5千周-100千周PWM脉宽调制调节功率开关元件对充放电电容器的充放电电流大小；将充放电电容器放电过程中的电能释放到吸收电容器，再由吸收电容与耦合电容串联组成的电容式自举电路积分回馈到交流电源，实现对交流负载功率因数的自动校正。
本发明解决所述校正电路技术问题的技术方案是：设计一种交流负载功率因数的校正电路，该电路采用本发明所述校正方法，主要包括交流校正主电路、AC/DC三路直流稳压电源、检测电路和控制电路；所述交流校正主电路包括输入滤波电路、电压电流检测电路、变换电路、电容式自举电路和输出滤波电路；所述检测电路包括交流同步检测电路和交流功率因数检测电路；所述控制电路包括充电开关元件及放电开关元件的驱动电路和控制与PWM调制电路；所述交流校正主电路通过分流电阻和分压电阻连接到所述检测电路内的交流同步检测电路和交流功率因数检测电路；所述AC/DC三路直流稳压电源的输出部分分别连接至所述控制电路内的充电及放电开关元件的驱动电路和检测电路；所述检测电路的交流同步检测电路连线和功率因数检测电路控制连线分别连接到控制电路内的控制与PWM调制电路；所述的电容式自举电路由吸收电容器与耦合电容器串联组成。
与现有技术相比，本发明的交流负载功率因数校正方法及电路采用电容积分方法，实现交流负载功率因数的校正，极大地拓展了功率因数校正方法及电路的应用范围，为节能减排提供了一项创新技术。本发明校正方法及电路由于采用的充放电容器充放电频率为5千周-100千周，是常规市电50周的几百倍，极大地提高了电容器使用功率。利用电容器串联组成的自举积分回馈电能的电路，将充放电电容器存储的电能回馈给电源，对交流负载进行功率因数校正，进一步减小了装置的体积，提高了效率。采用PWM脉宽调制方式控制充放电开关元件调节充放电电容器的电流大小，实现了对交流负载功率因数的自动校正。采用本发明校正方法及电路制成的交流负载功率因数校正装置，具有体积小、损耗低、无噪音，可动态地将交流负载的功率因数精确地自动控制为0.95-1，并可节约电能10-30％，大幅提高了电网品质，适于工业化使用，尤其适合现场交流负载功率因数的校正，具有明显的经济与社会效益。
附图说明
图1为本发明交流负载功率因数的校正电路示意图；该示意图也具体表达了本发明交流负载功率因数校正方法的工作原理。
具体实施方式
下面结合实施例及其附图对本发明做进一步详细说明。
本发明设计的交流负载功率因数校正方法(简称校正方法)采用电容积分方法，分别在交流电正负半周期内提高电容器充放电频率，进而提高电容器使用功率，对交流负载功率因数进行校正；所述电容器在充放电过程中，采用5千周-100千周PWM脉宽调制调节功率开关元件对充放电电容器的充放电电流大小；将充放电电容器放电过程中的电能释放到吸收电容器，再由吸收电容与耦合电容串联组成的电容式自举电路积分回馈到交流电源，实现对交流负载功率因数的自动校正。
本发明同时设计了实现本发明校正方法的交流负载功率因数校正电路(简称校正电路，参见图1)，该校正电路依据本发明校正方法设计，主要包括交流校正主电路1、AC/DC三路直流稳压电源2、交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32组成的检测电路3及充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41、充电开关元件S2的驱动电路42、放电开关元件S4的驱动电路43和控制与PWM调制电路44组成的控制电路4。所述的交流校正主电路1通过分流电阻R3和分压电阻R2连接到所述检测电路3内的交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32；所述的AC/DC三路直流稳压电源2的输出部分分别连接至所述的控制电路内的充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41、充电开关元件S2的驱动电路42、放电开关元件S4的驱动电路43和检测电路3；所述的检测电路3由交流同步检测电路连线和功率因数控制连线分别连接到控制电路4内的控制与PWM调制电路44。所述的电容式自举电路由吸收电容器与耦合电容器串联组成。
所述的交流校正主电路1包括由交流电输入端L和公共端N、输入滤波电容器C1、输入滤波电感L1与滤波电容器C2组成的输入滤波电路11；由电压检测电阻R1和R2、电流检测电阻R3组成的电压电流检测电路12；由充放电电容器C3、两只充电开关元件S1和S2、两只放电开关元件S3和S4及电感H组成的变换电路13；由吸收电容器C4和耦合电容器C5组成的自举电路14；由输出滤波电感L2、输出滤波电容器C6、交流负载RL组成的输出滤波电路15。
所述的两只充电开关元件S1和S2反向并联连接，充电开关元件S1的阳极与充电开关元件S2的阴极相连后连接到电流检测电阻R3与输出滤波电感L2的连接点，充电开关元件S1的阴极与充电开关元件S2阳极相连后接到电感H的一端，电感H的另一端与充放电电容器C3的一端相连，充放电电容器C3的另一端连接到交流电公共端；两只充电开关元件的控制极与各自的阴极分别接至各自的驱动电路；所述的两只放电开关元件S3和S4反向并联连接，放电开关元件S4的阴极与放电开关元件S3的阳极连接到充放电电容器C3的一端，放电开关元件S3的阳极与放电开关元件S4的阴极与吸收电容器C4和耦合电容器C5串联连接点相连，两只放电开关元件S3和S4的控制极与各自的阴极分别接至各自的驱动电路。
所述的交流校正主电路1中，交流电的输入端L接到电源的火线端，公共端N接到电源的零线端，输入滤波电容器C1并接在接线端两端，输入滤波电感L1一端接到交流电的输入端L，另一端接到滤波电容器C2的一端，C2的另一端接在公共端N构成输入滤波电路；电压检测电阻R1与R2串联后并接在滤波电容器C2的两端，R2的另一端连接到公共端N，R1的另一端和R1与R2的连接点为检测电路3内的交流功率因数检测电路32的电压检测点，电流检测电阻R3的一端与滤波电容器C2相连接，电流检测电阻R3的另一端连接至两只反向并联的充电开关元件S1的阳极和充电开关元件S2的阴极，充电开关元件S1的阴极与充电开关元件S2的阳极连接至电感H的一端，电感H的另一端连接到充放电电容器C3的一端，充放电电容器C3的另一端接至公共端N，两只反向并联的放电开关元件S3的阴极与放电开关元件S4的阳极接至充电开关元件S2的阳极，放电开关元件S3的阳极与放电开关元件S4的阴极连接后接到吸收电容器C4与耦合电容器C5串联连接点，吸收电容器C4的另一端连接到公共端N，耦合电容器C5的另一端连接到电流检测电阻R3的另一端后，连接到输入电感L1和输出电感L2间的电源，利用自举方式向电源回馈电能；输出滤波电感L2的另一端既有输出滤波电容器C6的一端和输出端LM和交流负载RL，输出滤波电容器C6的另一端接至公共端N。
所述的AC/DC多路直流稳压电源2输出三路互相隔离的稳压电源21、22、23，21为充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路供电；22为充电开关元件S2的驱动电路和所述的检测电路3供电；23为放电开关元件S4的驱动电路供电。
所述检测电路3的交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32的一端与交流校正主电路1的电压电流检测电路12相连，交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32的另一端与控制电路4的控制与PWM调制电路44相连。
所述控制电路4的充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41、充电开关元件S2的驱动电路42、放电开关元件S4的驱动电路43的一端分别与充电开关元件S1和放电开关元件S3的阴极和驱动极、充电开关元件S2阴极和驱动极的、放电开关元件S4的阴极和驱动极相连，充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41、充电开关元件S2的驱动电路42、放电开关元件S4的驱动电路43的另一端连接到控制与PWM调制电路44的一端，控制与PWM调制电路44的另一端与检测电路3的交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32相连。
在所述校正方法及电路中，由于电容器充放电过程与交流电是同步进行的，因而校正的积分电流波形与交流电的正弦电压波形同步。所述的电容器在充放电过程中，采用5千周-100千周PWM脉宽调制调节功率开关元件对充放电电容器的充放电电流大小，以实现对交流负载功率因数校正的自动控制。由于采用的充放电电容器充放电频率为5千周-100千周，是市电50周的100-2000倍，提高了充放电电容器的使用功率，进而极大地缩小了充放电电容器的体积，同时也减小了滤波电感的体积。所述的电容式自举电路克服了现有的电感和变压器电能回馈电路体积大、效率低、噪音大等缺点，极大地拓展了功率因数校正方法的应用范围，为节能减排提供了一条新的路径。
本发明所述的充电开关元件和放电开关元件采用具有自关断功能的电子器件中一种或多种组合，所述电子器件包括晶体三极管、场效应晶体管和IGBT GTO等。
以本发明所述的校正电路为核心，本领域技术人员不经创造性劳动可以制成交流负载功率因数校正装置。该校正装置具有体积小、损耗低，无噪音，可动态地将交流负载的功率因数精确地自动控制为0.95-1，可大幅度提高电网品质，尤其适合应用在现场需要交流负载功率因数校正的设备上。
本发明所述交流功率因数校正电路可以作为一个相的单元进行组合，构成三相、六相和十二相交流负载功率因数电容积分校正电路，可分别对三相、六相和十二相交流电进行负载功率因数电容积分校正。
本发明的理论依据是：由交流电电容器平均功率W：
式中，f为工作频率，C为电容器值，U为工作电压。
从上式中可以看出，在C和U为常量的情况下，增大f可增大电容器的使用功率。现有的市电f为50HZ-60HZ，而本发明采用电容器充放电频率为5kHZ-100kHZ，f提高了100-2000倍，也即相同容量的电容器的使用功率将提高100-2000倍。
本发明以所述理论为依据，利用电容器的高次充放电原理提高电功率，实现交流负载功率因数的直接校正。本发明校正方法及电路的工作原理(参见图1)是：在交流电输入端L为正半周期内，交流同步检测电路31检测交流电的电压波形，驱动电路驱动充电开关元件S1经电感H对充放电电容器C3进行脉宽调制式高次充电控制，放电开关元件S4经电感H对充放电电容器进行脉宽式高次放电控制。吸收电容器C4与耦合电容器C5组成的自举电路14将充放电电容器C3的放电电能向交流电源进行积分式电能回馈，对交流负载RL的功率因数进行校正；在交流电输入端L为负半周期内，驱动电路驱动充电开关元件S2经电感H对充放电电容器C3进行脉宽调制式高次充电控制，放电开关元件S3经电感H对充放电电容器C3进行脉宽式高次放电控制，吸收电容器C4与耦合电容器C5组成的自举电路14将充放电电容器C3的放电电能向交流电源进行积分式电能回馈，对交流负载RL的功率因数进行校正；交流功率因数检测电路32根据电压检测电阻R2和电流检测电阻R3检测到的交流负载的功率因数，对控制电路发出一定值电压，由控制与PWM调制电路44控制驱动电路驱动充电和放电开关元件进行PWM脉宽调制式工作，以调节充放电电容器C3充放电电流大小，对交流负载RL的功率因数进行自动校正控制。
本发明未述及之处适用于现有技术。
以下给出本发明校正方法及电路的具体实施例，以进一步详细说明本发明所述的校正电路，但具体实施例不限制本发明的权利要求。
实施例1
本实施例的校正方法及电路具体设计如下：所述校正方法及电路，主要包括交流校正主电路1、AC/DC多路直流稳压电源2、检测电路3和控制电路4。所述的交流校正主电路1包括由交流电输入端L和公共端N、输入滤波电容器C1、输入滤波电感L1与滤波电容器C2组成的输入滤波电路11；由电压检测电阻R1和R2、电流检测电阻R3组成的电压电流检测电路12；由充放电电容器C3、两只充电开关元件S1和S2、两只放电开关元件S3和S4及电感H组成的变换电路；由吸收电容器C4和耦合电容器C5组成的自举电路14；由输出滤波电感L2、输出滤波电容器C6、交流负载RL、输出端Lm组成的输出滤波电路15；所述的AC/DC多路直流稳压电源2输出三路互相隔离的稳压电源21、22、23，21为充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路供电；22为充电开关元件S2的驱动电路和所述的检测电路3供电；23为放电开关元件S4的驱动电路供电；所述的检测电路3由交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32组成；所述的控制电路4包括充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41、充电开关元件S2的驱动电路42、放电开关元件S4的驱动电路43和控制与PWM调制电路44。
交流校正主电路1中，交流电的输入端L接到电源的火线端，公共端N接到电源的零线端，输入滤波电容器C1并接在接线端两端，输入滤波电感L1一端接到交流电的输入端L，另一端接到滤波电容器C2的一端，C2的另一端接在公共端N构成输入滤波电路；电压检测电阻R1与R2串联后并接在滤波电容器C2的两端，R2的另一端连接到公共端N，R1的另一端和R1与R2的连接点为检测电路3内的交流功率因数检测电路32的电压检测点，电流检测电阻R3的一端与滤波电容器C2相连接，电流检测电阻R3的另一端连接至两只反向并联的充电开关元件S1的阳极和充电开关元件S2的阴极，充电开关元件S1的阴极与充电开关元件S2的阳极连接至电感H的一端，电感H的另一端连接到充放电电容器C3的一端，充放电电容器C3的另一端接至公共端N，两只反向并联的放电开关元件S3的阴极与放电开关元件S4的阳极接至充电开关元件S2的阳极，放电开关元件S3的阳极与放电开关元件S4的阴极连接后接到吸收电容器C4与耦合电容器C5串联连接点，吸收电容器C4的另一端连接到公共端N，耦合电容器C5的另一端连接到电流检测电阻R3的另一端后，连接到输入电感L1和输出电感L2间的电源，利用自举方式向电源回馈电能；输出滤波电感L2的另一端既有输出滤波电容器C6的一端和输出端Lm和交流负载RL，输出滤波电容器C6的另一端接至公共端N。
AC/DC多路直流稳压电源2的两个输入端连接到交流电的输入端L和公共端N，输出三路直流稳压电源21、22、23，21由控制电路4的驱动电路41的连线G1和E连接到充电开关元件S1和放电开关元件S3，作为充电开关元件S1和放电开关元件S3驱动电路41的工作电源，22由连线E2和G2连接到充电开关元件S2和检测电路3，作为充电开关元件S2的驱动电路42和检测电路3的工作电源；23由连线E2和G2连接至放电开关元件S4的驱动电路，作为放电开关元件S4的驱动电路43的工作电源。
检测电路3的交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32的一端与交流校正主电路1的电压电流检测电路12相连，交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32的另一端与控制电路4的控制与PWM调制电路44相连。
控制电路4的充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41、充电开关元件S2的驱动电路42、放电开关元件S4的驱动电路43的一端分别与充电开关元件S1和放电开关元件S3的阴极和驱动极、充电开关元件S2阴极和驱动极的、放电开关元件S4的阴极和驱动极相连，充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41、充电开关元件S2的驱动电路42、放电开关元件S4的驱动电路43的另一端连接到控制与PWM调制电路44的一端，控制与PWM调制电路44的另一端与检测电路3的交流同步检测电路31和交流功率因数检测电路32相连。
工作时，AC/DC三路直流稳压电源2由交流校正主电路1供电，当交流校正主电路1的交流电输入为正半周期时，检测电路3内的交流同步检测电路31根据交流校正主电路1内的电压检测电阻R2检测到同步电压波形，给控制电路4内的控制与PWM调制电路44发出控制信号，控制充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41驱动充电开关元件S1进行25千周(本实例变换频率采用25千周)PWM调制式工作；同时检测电路3内的交流功率因数检测电路32将交流校正主电路1内的电压检测电阻R2检测的同步电压波形，与流经电流检测电阻R3的交流负载RL的电流波形进行比较，得出功率因数对应电压值，将得到的电压值发给控制电路4内的控制与PWM调制电路44，控制PWM调制脉宽宽度，使其控制充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41驱动充电开关元件S1的脉冲宽窄，调节经由充电开关元件S1、电感H、充放电电容器C3构成回路的电流大小，即调节充放电电容器C3的电流大小；充电结束后，控制与PWM调制电路44向放电开关元件S4的驱动电路43发出放电驱动信号，驱动放电开关元件S4导通，放电开关元件S4导通后，将存储在充放电电容器C3的电能经电感H、吸收电容器C4放电经吸收电容器C4和耦合电容器C5自举，将电能回馈给电源，对交流负载RL进行功率因数校正。
当交流校正主电路1的交流电输入为负半周期时，检测电路3内的交流同步检测电路31根据交流校正主电路1内的电压检测电阻R2检测到同步电压波形，给控制电路4内的控制与PWM调制电路44发出控制信号，控制充电开关元件S2的驱动电路42驱动充电开关元件S2进行PWM调制式工作，经电感H控制充放电电容器C3脉冲式充电；同时检测电路3内的交流功率因数检测电路32将交流校正主电路1内的电压检测电阻R2检测到的同步电压波形，与流经电流检测电阻R3的交流负载RL的电流波形进行比较，得出功率因数对应电压值，将得到的电压值发给控制电路4内的控制与PWM调制电路44，控制PWM调制脉宽宽度，使其控制充电开关元件S2的驱动电路42，驱动充电开关元件S2的脉冲宽窄，调节经由充电开关元件S2、电感H、充放电电容器C3构成回路的电流大小，即调节充放电电容器C3充电电流大小；充电结束后，控制与PWM调制电路44向充电开关元件S1和放电开关元件S3的驱动电路41发出放电驱动信号，驱动放电开关元件S3导通，放电开关元件S3导通后，将存储在充放电电容器C3的电能经电感H向吸收电容器C4放电，经吸收电容器C4和耦合电容器C5自举，将电能回馈给电源，对交流负载RL进行功率因数校正。上述正负半周期交替连续工作，实现了对交流负载RL的全周期功率因数校正。
交流负载RL工作时，电流经输入滤波电感L1、电流检测电阻R3、输出滤波电感L2和交流负载RL到公共端N，构成回路，形成基本电流；当交流负载RL的功率因数低于0.95-1某一设定值时，电压检测电阻R2与电流检测电阻R3将检测到的同步电压波形与电流波形分别送至检测电路3内的交流功率因数检测电路32，进行比较后，向控制电路4内的控制与PWM调制电路44发出一定值控制电压，控制充电和放电开关元件的驱动电路按照一定脉冲宽度，分别驱动充电开关元件S1和S2控制充放电电容器C3充电工作，放电开关元件S3和S4控制充放电电容器C3经吸收电容器C4吸收(C3两端电压大于C4两端电压)和耦合电容器C5耦合，利用C4、C5的自举原理对电源进行放电工作，向交流负载RL提供校正电流，实现了脉宽调制式的功率因数校正的自动控制，流经交流负载RL的电流是由基本电流与校正电流组成的。R为释放充放电电容器C3残留电荷而设置的释放电阻，由于充放电电容器C3较常规电容器电容值小几百倍，释放电阻值在50千欧姆-500千欧姆，进一步降低了装置的损耗。
Claims (5)
1.一种交流负载功率因数的校正方法，该校正方法采用电容积分的方法，分别在交流电正负半周期内提高电容器充放电频率，进而提高电容器使用功率，对交流负载功率因数进行校正；所述的电容器在充放电过程中，采用5千周-100千周PWM脉宽调制调节功率开关元件对充放电电容器的充放电电流大小；将充放电电容器放电过程中的电能释放到吸收电容器，再由吸收电容与耦合电容串联组成的电容式自举电路积分回馈到交流电源，实现对交流负载功率因数的自动校正；该校正方法基于下述交流校正主电路：包括由交流电输入端和公共端、输入滤波电容器、输入滤波电感与滤波电容器组成的输入滤波电路；由电压检测电阻、电流检测电阻组成的电压电流检测电路；由充放电电容器、两只充电开关元件、两只放电开关元件及电感组成的变换电路；由吸收电容器和耦合电容器组成的自举电路；由输出滤波电感、输出滤波电容器、交流负载组成的输出滤波电路；所述变换电路的两只充电开关元件反向并联连接，一只充电开关元件的阳极与另一只充电开关元件的阴极相连后连接到电流检测电阻与输出滤波电感的连接点，一只充电开关元件的阴极与另一只充电开关元件阳极相连后接到电感的一端，电感的另一端与充放电电容器的一端相连，充放电电容器的另一端连接到交流电公共端；两只充电开关元件的控制极与各自的阴极分别接至各自的驱动电路；所述的两只放电开关元件反向并联连接，一只放电开关元件的阴极与另一只放电开关元件的阳极连接到两只充电开关元件与电感的连接点，一只放电开关元件的阳极与另一只放电开关元件的阴极与吸收电容器和耦合电容器串联连接点相连，两只放电开关元件的控制极与各自的阴极分别接至各自的驱动电路。
2.一种交流负载功率因数的校正电路，该校正电路采用权利要求1所述校正方法，主要包括交流校正主电路、AC/DC三路直流稳压电源、检测电路和控制电路；所述检测电路包括交流同步检测电路和交流功率因数检测电路；所述控制电路包括充电开关元件及放电开关元件的驱动电路和控制与PWM调制电路；所述交流校正主电路通过分流电阻和分压电阻连接到所述检测电路内的交流同步检测电路和交流功率因数检测电路；所述AC/DC三路直流稳压电源的输出部分分别连接至所述变换电路内的充电及放电开关元件的驱动电路和检测电路；所述检测电路的交流同步检测电路连线和功率因数检测电路控制连线分别连接到控制电路内的控制与PWM调制电路；所述的电容式自举电路由吸收电容器与耦合电容器串联组成。
3.根据权利要求2所述的交流负载功率因数的校正电路，其特征在于所述的充电开关元件和放电开关元件采用具有自关断功能的电子器件中一种或多种组合，所述电子器件包括晶体三极管、场效应晶体管和IGBT、GTO。
4.根据权利要求2所述的交流负载功率因数的校正电路，其特征在于以该校正电路为一个相的单元进行组合，构成三相、六相或十二相交流负载功率因数电容积分校正电路。
5.一种交流负载功率因数的校正装置，其特征在于该校正装置以权利要求2-4所述任一项校正电路为核心制成。
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| EP1017156A1 (en) * | 1998-12-31 | 2000-07-05 | STMicroelectronics S.r.l. | Circuit device for driving an AC electric load |
| CN201063536Y (zh) * | 2007-07-09 | 2008-05-21 | 肖卫华 | 一种具有有源功率因数校正的电源转换器 |
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