DE10036378A1 - Power factor correction device has power factor correction control activated in dependence on power level of external load - Google Patents
Power factor correction device has power factor correction control activated in dependence on power level of external loadInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leistungsfaktor korrektur-Vorrichtung und insbesondere eine aktive Leistungs faktorkorrektur-Vorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, den Leistungsfaktor in Reaktion auf die Leistungsaufnahme einer externen Last zu korrigieren.The present invention relates to a power factor correction device and in particular an active power factor correction device, which is designed to the Power factor in response to the power consumption of one correct external load.
In Reaktion auf die Vorwarnungen der weltweiten Energie knappheit wurden Anstrengungen unternommen, um Energie wirt schaftlicher nutzen zu können. Zum Einsparen von Energie hat das I. E. C. (International Electric Committee) eine Reihe von Spezifikationen für Stromversorgungen aufgestellt, die in elektrischen Geräten verwendet werden, wie beispielsweise die IEC-1000, die eine Reihe von Spezifikationen bezüglich der Oberwellenströme in der Stromversorgung betrifft. In response to global energy warnings Scarcity efforts have been made to conserve energy to be able to use it more economically. Has to save energy the I.E.C. (International Electric Committee) a number of Specifications for power supplies drawn up in electrical devices are used, such as the IEC-1000, which has a number of specifications regarding the Harmonic currents in the power supply affects.
Zur Lösung der Probleme von Oberwellenströmen in der Stromversorgung ist die Leistungsfaktorkorrektur eines der Verfahren, die zur Zeit am häufigsten verwendet werden. In der Vergangenheit wurden die Stromversorgungen von Fernsehgeräten, Stereo-Anlagen und anderen elektrischen Geräten nicht mit einer Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung ausgestattet, so daß der Wirkungsgrad dieser Stromversorgungen generell sehr gering war (etwa 0,5 bis 0,6). Wegen der Notwendigkeit, Energie ein sparen zu müssen, wurde die Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung zunehmend in die Schaltung von Stromversorgungen integriert. In Fig. 1 ist das konventionelle Schaltungsschema von Strom versorgungen dargestellt, in denen eine Leistungsfaktorkorrek tur-Vorrichtung integriert ist. In diese Schaltung gemäß Stand der Technik werden elektrische Ströme von einer Wechselstrom quelle 1 (AC-Quelle) mittels eines Gleichrichters 2 in Gleich ströme umgewandelt, anschließend durch einen Konverter 31 und durch eine Leistungsfaktorkorrektur-Steuerungseinheit 32 der Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung 3 geleitet, und dann einem Gleichstrom-Umformer 4 (DC-Umformer) zugeführt, um Spannungen von +3,3 V, +5 V, +12 V und -12 V zu erzeugen. Die Leistungs faktorkorrektur-Steuerungseinheit 32 wird vom DC-Umformer 4 gespeist.To solve the problems of harmonic currents in the power supply, power factor correction is one of the methods that are currently used most frequently. In the past, the power supplies of television sets, stereo systems and other electrical devices were not equipped with a power factor correction circuit, so that the efficiency of these power supplies was generally very low (about 0.5 to 0.6). Because of the need to save energy, the power factor correction circuit has been increasingly integrated into the circuit of power supplies. In Fig. 1, the conventional circuit diagram of power supplies is shown in which a power factor correction device is integrated. In this prior art circuit, electric currents from an AC power source 1 (AC source) are converted to DC currents by means of a rectifier 2 , then passed through a converter 31 and through a power factor correction control unit 32 of the power factor correction circuit 3 , and then a DC converter 4 (DC converter) to generate voltages of +3.3 V, +5 V, +12 V and -12 V. The power factor correction control unit 32 is fed by the DC converter 4 .
Die in Fig. 1 dargestellte Leistungsfaktorkorrektur- Schaltung 3 ist eine aktive Schaltung, d. h., sie wird aktiviert, sobald der Stromversorgung Wechselströme von der Wechselstromquelle 1 zugeführt werden. Folglich verbraucht die Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung 3 kontinuierlich Strom. Dies führt zu einer Verminderung des Wirkungsgrades der Strom versorgung, wenn von der externen Last an dem Gleichstrom- Umformer 4 nur eine geringe Leistung abgenommen wird. Zum Beispiel verbraucht ein Personal Computer im Ruhezustand etwa 1/4 bis 1/3 seiner normalen Leistung; mit dem Leistungs verbrauch durch die Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung 3 wird der Gesamt-Wirkungsgrad der Stromversorgung jedoch vermindert. The power factor correction circuit 3 shown in FIG. 1 is an active circuit, ie it is activated as soon as alternating currents from the alternating current source 1 are supplied to the power supply. As a result, the power factor correction circuit 3 continuously consumes current. This leads to a reduction in the efficiency of the power supply when only a small amount of power is taken from the external load on the DC converter 4 . For example, a personal computer at rest consumes about 1/4 to 1/3 of its normal performance; with the power consumption by the power factor correction circuit 3 , however, the overall efficiency of the power supply is reduced.
Weiterhin haben elektrische Geräte, wie beispielsweise Fernsehgeräte und Stereoanlagen, Stromversorgungen mit einer Zusatz-Stromquellen 5, die ständig +5 V zur Verfügung stellt, um eine Steuerungsschaltung für den Empfang von Signalen von den Bedienungs-Tasten des jeweiligen Geräts oder einer Fern steuerung (nicht gezeigt) zu empfangen, um die externe Last am Gleichstrom-Umformer 4 zu aktivieren oder zu deaktivieren. Da jedoch die Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung 3 kontinuier lich Leistung verbraucht, wird auch dann weiterhin Leistung verbraucht, wenn das Gerät abgeschaltet ist. Daher ist es erforderlich, zur Leistungseinsparung weitere Verbesserungen vorzusehen.Furthermore, electrical devices, such as televisions and stereos, have power supplies with an additional power source 5 that constantly provides +5 V to a control circuit for receiving signals from the control buttons of the respective device or a remote control (not shown) to receive to activate or deactivate the external load on the DC converter 4 . However, since the power factor correction circuit 3 continuously consumes power, power is still consumed even when the device is turned off. It is therefore necessary to make further improvements to save power.
Aus diesem Grunde sieht die vorliegende Erfindung eine aktive Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung vor, die dazu ausgestaltet ist, in Reaktion auf die Leistungsaufnahme der externen Last der Stromversorgung eine Leistungsfaktorkorrek tur durchzuführen. Dies hat Vorteile für die Anwendbarkeit und Durchführbarkeit in der Industrie.For this reason, the present invention sees one active power factor correction device before that is configured in response to the power consumption of the external load of the power supply a power factor correction to perform. This has advantages for applicability and Feasibility in industry.
Die primäre Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zur Leistungsfaktorkorrektur und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, aktiv eine Leistungsfaktorkorrektur in Reaktion auf einen Anstieg der Leistungsaufnahme der externen Last einzustellen. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung für Stromversorgungen zur Verfügung zu stellen, die in der Lage ist, die Leistungsfaktorkorrektur-Steuerungseinheit zu deaktivieren, wenn die an der externen Last verbrauchte Leistung unter einen voreingestellten Wert sinkt.The primary task is to create a process for Power factor correction and a corresponding device to provide those who are able to actively Power factor correction in response to an increase in Power consumption of the external load. Another Task is a power factor correction circuit for power supplies available in the Is able to control the power factor correction unit disable if the one consumed at the external load Performance drops below a preset value.
Da herkömmliche Stromversorgungen aktive Leistungsfaktor korrektur-Schaltungen verwenden, wird der Gesamtleistungs- Wirkungsgrad vermindert, wenn die Leistungsaufnahme der Last gering ist. Als Verbesserung stellt die vorliegende Erfindung daher ein aktives Leistungsfaktorkorrektur-Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Verfügung.Because conventional power supplies are active power factor corrective circuits, the total power Efficiency is reduced when the power consumption of the load is low. As an improvement, the present invention provides hence an active power factor correction method and one appropriate device available.
Das Verfahren umfaßt die Schritte des Bereitstellens einer Last-Leistungsverbrauchs-Erfassungsschaltung, die 1) die Höhe der durch die externe Last am Gleichstrom-Umformer verbrauch ten Leistung erfaßt und 2), wenn die verbrauchte Leistung einen vorbestimmten Wert übersteigt, eine Leistungsfaktor korrektur-Steuerschaltung aktiviert, durch die ein Konverter gesteuert wird, um eine Leistungsfaktorkorrektur bezüglich einer Wechselstromquelle durchzuführen.The method comprises the steps of providing one Load power consumption detection circuit, the 1) the amount which is consumed by the external load on the DC converter power recorded and 2) if the power consumed exceeds a predetermined value, a power factor Correction control circuit activated by a converter is controlled to make a power factor correction an AC power source.
Die Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung enthält eine Leistungsfaktorkorrektur-Steuerungs einheit zur Steuerung des Leistungsfaktors einer Wechselstrom quelle und eine Last-Erfassungseinheit zum Erfassen des Leistungsverbrauchs an der externen Last und, wenn der Leistungsverbrauch einen vorbestimmten Wert übersteigt, zum Aktivieren der Leistungfaktorkorrektur-Steuerungseinheit.The power factor correction device of the present Invention includes power factor correction control unit for controlling the power factor of an alternating current source and a load detection unit for detecting the Power consumption at the external load and when the Power consumption exceeds a predetermined value to Activate the power factor correction control unit.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist die aktive Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung außerdem mit einer Schalt-Einheit ausgestattet, um die Leistungsfaktorkorrektur- Steuerungseinheit abzuschalten, wenn die Leistung zur externen Last abgeschaltet ist.In another embodiment, the active one Power factor correction device also with a Switching unit equipped to perform the power factor correction Switch off control unit when power to external Load is switched off.
Die Merkmale und Eigenschaften der Vorrichtung und des Verfahrens zur Leistungsfaktorkorrektur werden anschließend anhand der nachfolgenden Figuren erläutert:The features and characteristics of the device and the Procedures for power factor correction are then followed explained using the following figures:
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm der Schaltung einer her kömmlichen Stromversorgung, die mit einer Leistungsfaktor korrektur-Schaltung ausgestattet ist; Fig. 1 shows a block diagram of the circuit of a conventional power supply ago, which is equipped with a power factor correction circuit;
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm der Schaltung der erfin dungsgemäßen Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung; und Fig. 2 shows a block diagram of the circuit of the power factor correction device according to the invention; and
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm von einem weiteren Ausfüh rungsbeispiel der Schaltung der erfindungsgemäßen Leistungs faktorkorrektur-Vorrichtung. Fig. 3 shows a block diagram of a further exemplary embodiment of the circuit of the power factor correction device according to the invention.
Das Leistungsfaktorkorrektur-Verfahren der vorliegenden
Erfindung umfaßt die folgenden Schritte:
The power factor correction method of the present invention comprises the following steps:
- 1. Bereitstellen einer Wechselstromquelle, mittels derer der externen Last über einen Gleichstrom-Gleichrichter Leistung zugeführt wird;1. Providing an AC power source by means of which the external load via a DC rectifier Power is supplied;
- 2. Erfassen des Leistungsverbrauchs an der externen Last;2. Detect the power consumption at the external load;
- 3. Aktivieren einer Leistungsfaktorkorrektur-Steuerungs schaltung, wenn der Leistungsverbrauch einen vorbestimmten Wert übersteigt; und3. Activate a power factor correction control circuit when the power consumption a predetermined Value exceeds; and
- 4. Steuern eines Konverters mit Hilfe der Leistungsfaktor korrektur-Steuerungsschaltung, um bezüglich der Wechsel stromquelle eine Leistungsfaktorkorrektur durchzuführen.4. Control a converter using the power factor correction control circuit to make regarding the change current source to perform a power factor correction.
Ein weiterer Schritt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Bereitstellen einer Last-Erfassungseinheit zur Erfassung des Leistungsverbrauchs der externen Last.Another step of the present invention includes this Provision of a load detection unit for detecting the External load power consumption.
In Fig. 2 ist das Blockdiagramm von einer Schaltung der erfindungsgemäßen Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung darge stellt, wobei die Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung auf weist: einen Konverter 51 zum Korrigieren des Leistungsfaktors der Wechselstromquelle; eine Leistungsfaktorkorrektur-Steue rungseinheit 52 zur Steuerung des Konverters 51; und eine Last-Erfassungseinheit 53 zum Erfassen des Leistungsverbrauchs der externen Last und zum Aktivieren der Leistungsfaktor korrektur-Steuerungseinheit, wenn der Leistungsverbrauch einen voreingestellten Wert übersteigt. In FIG. 2 is a block diagram of a circuit of the present invention power factor correction device provides Darge, wherein the power factor correction apparatus comprises: a converter 51 for correcting the power factor of the AC power source; a power factor correction control unit 52 for controlling the converter 51 ; and a load detection unit 53 for detecting the power consumption of the external load and for activating the power factor correction control unit when the power consumption exceeds a preset value.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Konverter 51 zwischen dem Gleichrichter 2 und dem Gleichstrom-Umformer 4 vorgesehen, um Wechselstrom in Gleichstrom zu konvertieren, der dann dem Gleichstrom-Umformer 4 zugeführt wird, und um den Leistungsfaktor der Wechselstromquelle 1 zu korrigieren, wenn dem Gleichrichter 2 Leistung zugeführt wird. Der Konverter 51 empfängt Signale von der Leistungsfaktorkorrektur-Steuerungs einheit 52 und führt entsprechend eine Wechselstrom-Gleich strom-Wandlung durch.In the preferred embodiment, converter 51 is provided between rectifier 2 and DC converter 4 to convert AC to DC which is then supplied to DC converter 4 and to correct the power factor of AC source 1 when rectifier 2 Power is supplied. The converter 51 receives signals from the power factor correction control unit 52 and accordingly performs an AC-DC conversion.
Die Last-Erfassungseinheit 53 erfaßt die Spannung oder den Strom in dem Gleichstrom-Umformer 4, um den Leistungsverbrauch der Last zu überwachen. Wenn der Leistungsverbrauch einen vorbestimmten Wert übersteigt, dann wird die Leistungsfaktor korrektur-Steuerungseinheit 52 aktiviert, um den Betrieb des Konverters 51 zu steuern, um den Gesamtleistungs-Wirkungsgrad zu steigern. Bei Testläufen konnte der Leistungsfaktor der Wechselstromquelle, durch die der Gleichrichter 2 mit Leistung gespeist wird, nach der Korrektur durch den Konverter 51, der durch die Leistungsfaktorkorrektur-Steuerungseinheit 52 gesteuert wird, von 0,6 auf über 0,95 gesteigert werden. Wenn der Leistungsverbrauch der Last am Gleichstrom-Umformer 4 unter einen vorbestimmten Wert fällt, wird die Leistungs faktorkorrektur-Vorrichtung deaktiviert, um einen Leistungs verbrauch zu verhindern.The load detection unit 53 detects the voltage or the current in the DC converter 4 to monitor the power consumption of the load. When the power consumption exceeds a predetermined value, the power factor correction control unit 52 is activated to control the operation of the converter 51 to increase the overall power efficiency. In test runs, the power factor of the AC source, through which the rectifier 2 is supplied with power, could be increased from 0.6 to over 0.95 after the correction by the converter 51 , which is controlled by the power factor correction control unit 52 . When the power consumption of the load on the DC converter 4 falls below a predetermined value, the power factor correction device is deactivated to prevent power consumption.
In Fig. 3 ist das Blockdiagramm einer Schaltung der Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, die eine Schalt-Einheit 54 enthält, um das Leistung verbrauchende Element der Leistungs faktorkorrektur-Steuerungseinheit 52 abzuschalten, wenn die Leistung zur externen Last an dem Gleichstrom-Umformer 4 abgeschaltet wird. Wenn die Stromversorgung, bei der die erfindungsgemäße Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung ver wendet wird, Signale von der Fernsteuerung enthält, um die Leistung zur externen Last am Gleichstrom-Umformer 4 abzu schalten, dann kann bei der vorliegenden Implementierung gleichzeitig das Widerstandselement in der Leistungsfaktor korrektur-Steuerungseinheit 52 deaktiviert werden, um den Gleichstromverbrauch zu vermindern. Bei Personalcomputern wird das Leistung verbrauchende Element in der Leistungs faktorkorrektur-Steuereinheit 52 ebenfalls deaktiviert, wenn die Leistung von der Stromversorgung zur Hauptplatine an dem Hauptschalter abgeschaltet wird.In Fig. 3 is a block diagram of a circuit of the power factor correction apparatus is shown according to another embodiment that includes a switching unit 54 to turn off the power consuming element of the power factor correction control unit 52 when the power to the external load on the DC Converter 4 is switched off. If the power supply, in which the power factor correction device according to the invention is used, contains signals from the remote control in order to switch off the power to the external load at the DC converter 4 , then in the present implementation the resistance element in the power factor correction control unit can simultaneously 52 can be deactivated to reduce the direct current consumption. In personal computers, the power consuming element in the power factor correction control unit 52 is also deactivated when the power from the power supply to the motherboard is turned off at the main switch.
Obwohl herkömmliche Leistungsfaktorkorrektur-Schaltungen oder Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtungen in den neueren Stromversorgungen integriert sind, sind diese Leistungsfaktor korrektur-Schaltungen trotzdem passiv.Although conventional power factor correction circuits or power factor correction devices in the newer ones Power supplies are integrated, these are power factor correction circuits still passive.
Die Leistungsfaktorkorrektur-Vorrichtung, die gemäß dem hier beschriebenen Leistungsfaktorkorrektur-Verfahren implementiert ist, kann die Stromversorgung aktivieren, um eine Leistungsfaktorkorrektur in Reaktion auf den Verbrauch einer externen Last durchführen, so daß bei einem geringen Leistungsverbrauch der externen Last im Vergleich zu passiven Leistungsfaktorkorrektur-Schaltungen ein sehr guter Wirkungs grad erreicht wird.The power factor correction device, which according to the Power factor correction procedures described here is implemented, the power supply can activate to a power factor correction in response to consumption an external load so that at a low Power consumption of the external load compared to passive Power factor correction circuits have a very good effect degree is reached.
Claims (11)
einem Konverter (51) zum Konvertieren elektrischer Leistung zu einem Gleichstrom-Umformer (4);
einer Leistungsfaktorkorrektur-Steuerungseinheit (52) zur Steuerung des Konverters bei der Durchführung der Leistungskonvertierung; und
einer Last-Erfassungseinheit (53) zum Erfassen des Leistungsverbrauchs durch die externe Last an dem Gleich strom-Umformer und zum Aktivieren der Leistungsfaktor korrektur-Steuerungseinheit, wenn der Leistungsverbrauch einen vorbestimmten Wert übersteigt.1. Power factor correction device, with:
a converter ( 51 ) for converting electrical power to a DC converter ( 4 );
a power factor correction control unit ( 52 ) for controlling the converter when performing the power conversion; and
a load detection unit ( 53 ) for detecting the power consumption by the external load on the DC converter and for activating the power factor correction control unit when the power consumption exceeds a predetermined value.
einer Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung zur Korrektur des Leistungsfaktors einer Wechselstromquelle (1); und
einer Last-Erfassungseinheit (53), die, wenn erfaßt wird, daß die von der externen Last verbrauchte Leistung einen vorbestimmten Wert übersteigt, ein Signal ausgibt, um die Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung zu aktivieren. 5. Power factor correction device, with:
a power factor correction circuit for correcting the power factor of an AC source ( 1 ); and
a load detection unit ( 53 ) which, when it detects that the power consumed by the external load exceeds a predetermined value, outputs a signal to activate the power factor correction circuit.
einen Konverter (51) zum Konvertieren von elektrischer Leistung zum Speisen eines Gleichstrom-Umformers (4) zur Durchführung von Leistungfaktorkorrektur bezüglich der Wechselstromquelle (1); und
einer Leistungsfaktorkorrektur-Steuereinheit (52), die den Konverter (51) zur Leistungskonvertierung steuert und bei Empfang eines Aktivierungssignals von der Last-Erfas sungseinheit (53) aktiviert wird.6. The power factor correction device according to claim 5, wherein the power factor correction circuit comprises:
a converter ( 51 ) for converting electrical power to feed a DC converter ( 4 ) for performing power factor correction with respect to the AC power source ( 1 ); and
a power factor correction control unit ( 52 ) which controls the converter ( 51 ) for power conversion and is activated upon receipt of an activation signal from the load detection unit ( 53 ).
Bereitstellen einer Wechselstromversorgung, die einer über einen Gleichstrom-Umformer (4) angeschlossenen externen Last Leistung zuführt;
Erfassen des Stromverbrauchs an der externen Last des Gleichstrom-Umformers;
Aktivieren einer Leistungsfaktorkorrektur-Schaltung, wenn der Leistungsverbrauch über einen vorbestimmten Wert steigt; und
Steuern eines Konverters (51) durch die Leistungs faktorkorrektur-Schaltung zum Korrigieren des Leistungs faktors der Wechselstromversorgung.10. Power factor correction procedure, with the steps:
Providing an AC power supply that supplies power to an external load connected via a DC converter ( 4 );
Sensing power consumption at the external load of the DC converter;
Activating a power factor correction circuit when the power consumption rises above a predetermined value; and
Controlling a converter ( 51 ) by the power factor correction circuit for correcting the power factor of the AC power supply.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |