CN202444311U - 电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电源技术等电力电子领域，特别是一种电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路，该电路采用隔离型的BOOST升压拓扑结构，包括隔离变压器与储能电感、功率开关管、驱动控制和整流滤波四个组成部分，由于采用了工频隔离BOOST升压电路，输入功率因数提高到0.99，从而使电力UPS电源有质的飞跃，该变压器除了进行隔离传输能量外，变压器的漏感还可以等效为BOOST电路的储能电感，这样不仅节约了整机的空间，降低了重量和成本，而且在电力系统中又起到了交、直流隔离的作用，进而控制电网中的电压和电流波形的失真，降低输入电流谐波含量，解决用电设备对电网所造成的污染，同时也为用电设备提供安全稳定可靠的纯净交流电源。

Description

电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路

技术领域

本发明涉及电源等电力电子技术领域，特别是一种电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路。

背景技术

电力系统行业中，都拥有额定电压220V的直流电源（蓄电池）系统作为基础保障电源，关键交流用电设备由直流（市电整流的直流电源或电站基础保障直流电源）通过逆变器逆变提供交流电。用电设备可靠性要求很高，所以不间断电源一般要求带有工频隔离变压器；而现有技术中的带有隔离变压器的UPS输入功率是比较低的，其原因是在电力电子设备中（如工频UPS）， 220V交流电网经整流滤波后供给直流电是应用及其广泛的一种基本变流方案，例如，当由全桥整流电路实现这种AC一DC变换时，一般在其后面接一个大的滤波电容，如图1所示，这样可以得到纹波较小的直流电压输出；其中整流器上的电容滤波器电路是一种非线性元件和储能元件的组合，当输入交流电压的电位较低时，所有整流器都被反偏，此时交流电压源本身并不提供电流，负载所需的电能由储能电容提供，当输入交流电压的电位较高时，交流电压源所提供的电流流过负载并给储能电容充电以补偿其单独给负载供电时损失的电荷。因此，尽管输入的交流电压是正弦波，但是输入的交流电流却呈脉冲状，波形严重畸变，如图2所示。由此可见，如果这种整流电路大量地应用在电力系统、通信系统、仪器仪表和办公自动化等设备中，则电网将提供波形发生严重畸变的非正弦电流，而含有大量的谐波成分的这些脉冲状的输入电流，会给电力系统本身及其周围电磁环境带来一系列的危害。如果大量的电流谐波分量倒流入电网，则一方面会使电网中的谐波噪声水平提高，造成电网的谐波“污染”，另一方面会产生“二次效应”，即电流流过线路阻抗形成谐波电压降，反过来使得电网电压(原为正弦波)也发生畸变。因此，降低电流谐波含量是必须所要解决的问题，也是电力电子行业所要挑战的问题。至此，本实用新型提出了一种带功率因数校正的电力专用不间断电源不仅解决了该谐波问题，设计要求电站直流备用电源作为不间断电源的备用直流输入，同时满足了不间断电源必须带有输入、输出隔离变压器的要求，该方案提高电力专用不间断电源总体能效并优化了结构设计水平。

发明内容

为解决现有技术中不间断电源电路所存在的缺陷和问题，提供一种电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路采用隔离型的BOOST升压拓扑结构，包括隔离降压变压器与储能电感、功率开关管、驱动控制和整流滤波四个组成部分；电流输入隔离变压器后，经降压后电流进入BOOST升压回路，与此同时，驱动控制调节开关管开通与关闭，储能电感进行储电和放电，放电后经过整流滤波的滤波作用输出安全稳定可靠的直流电，该直流电与电站备用直流电源通过二极管并联，输出给后级逆变器提供稳定的直流电源，当市电发生故障时，系统由备用直流电源逆变输出提供电力。

降压变压器采用了合二为一的独特设计方式，即变压器除了进行隔离传输能量外，变压器的漏感还可以等效为BOOST电路的储能电感。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路的AC/DC部分采用工频隔离BOOST升压电路，输入功率因数提高到0.99，从而使电力UPS电源有质的飞跃，该变压器采用了两则合二为一的独特设计方式，即变压器的漏感等效于储能的电感感量，这样不仅节约了整机的空间，降低了重量和成本，而且在电力系统中又起到了交直流隔离的作用，进而控制电网中的电压和电流波形的失真，降低输入电流谐波含量，解决用电设备对电网所造成的污染，同时也为用电设备提供安全稳定可靠的纯净的交流电源，主要用于变电站，电厂等场所使用的不间断电源等领域，以及开关电源等相关应用场景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明的电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路作进一步说明。

图1为现有技术中的整流电路图；

图2为现有技术中的输入电流电压波形图；

图3为本发明的功率因数校正电路的拓扑结构示意图；

图4为本发明的功率因数校正电路的电路结构示意图；

图5为本发明的功率因数校正电路的输出电压电流波形图。

具体实施方式

如图3和图4所示，本发明的电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路采用隔离型的BOOST升压拓扑结构，拓扑结构如图3所示。其包括隔离变压器、储能电感、驱动控制和整流滤波四个组成部分。降压变压器采用了合二为一的独特设计方式，即变压器除了进行隔离传输能量外，变压器的漏感还可以等效为BOOST电路的储能电感，隔离变压器主要是起到交直流隔离作用，尤其是对电力系统中的直流源必须要起到交流与直流之间的相互隔离。储能电感在开关管的开启和关断下，起到升压的作用。驱动控制：采用电流型控制的SPWM集成IC，一方面通过该IC所产生的PWM去驱动功率管，另一个是该IC具有很好的过压，过流等安全保护功能。整流滤波：主要是把输入的交流电压整流滤波成波较小的直流电压，为电力不间断电源的后级逆变提供直流源。

如图3至图5所示，本发明的电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路，在电网电压输入经过输入隔离变压器T1，通过该变压器后将电网电压降压，再经整流桥堆DB4和电流取样器CT3，而后送到PFC功率驱动管Q27，通过U9所送出的40KHZ的PWM驱动信号去推动功率管Q27，功率管Q27在PWM的作用下，等效电感L1就会储能和放电，当Q27开通时，L1开始储能，D34反偏截止，此时负载有C30，C34，C36储能电容提供电流，当Q27在关断时，电感上所感应的电压极性不变和T1的电压源串联叠加，高于了输入电压，L1上存储的能量对C30，C34，C36充电，通过后级整流滤波，可得到250V的直流电压，该直流电压反馈到U9，从而控制PWM驱动信号，使得输出直流电压保持恒定，其二，输出电流通过CT3取样器反馈到U9的电流检测脚3脚，确保输入电流和电压保持同相位，同时也确保了输入电流不在出脉冲状波形，形成标准正弦波（如图5所示）。

综上所述，与现有技术相比，本发明的电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路的AC/DC部分采用工频隔离BOOST升压电路，输入功率因数提高到0.99，从而使电力UPS电源有质的飞跃，该变压器采用了两则合二为一的独特设计方式，即变压器的漏感等效于储能的电感感量，这样不仅节约了整机的空间，降低了重量和成本，而且在电力系统中又起到了交直流隔离的作用，进而控制电网中的电压和电流波形的失真，降低输入电流谐波含量，解决用电设备对电网所造成的污染，同时也为用电设备提供安全稳定可靠的纯净的交流电源，主要用于变电站，电厂等场所使用的不间断电源等领域，以及开关电源等相关应用场景。

根据本发明的实施例已对本发明进行了说明性而非限制性的描述，但应理解，在不脱离由权利要求所限定的相关保护范围的情况下，本领域的技术人员可以做出变更和/或修改。

Claims (2)

1.一种电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路，其特征在于，所述的电路采用隔离型的BOOST升压拓扑结构，包括隔离降压变压器与储能电感、功率开关管、驱动控制和整流滤波四个组成部分；电流输入隔离变压器后，经降压后电流进入BOOST升压回路，与此同时，驱动控制调节开关管开通与关闭，储能电感进行储电和放电，放电后经过整流滤波的滤波作用输出安全稳定可靠的直流电，该直流电与电站备用直流电源通过二极管并联，输出给后级逆变器提供稳定的直流电源，当市电发生故障时，系统由备用直流电源逆变输出提供电力。

2.根据权利要求1所述的电力专用不间断电源中的一种功率因数校正电路，其特征在于，所述的降压变压器采用了合二为一的独特设计方式，即变压器除了进行隔离传输能量外，变压器的漏感还可以等效为BOOST电路的储能电感。

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