RU2328067C1 - Device for power coefficient correction - Google Patents
Device for power coefficient correction Download PDFInfo
- Publication number
- RU2328067C1 RU2328067C1 RU2006143893/09A RU2006143893A RU2328067C1 RU 2328067 C1 RU2328067 C1 RU 2328067C1 RU 2006143893/09 A RU2006143893/09 A RU 2006143893/09A RU 2006143893 A RU2006143893 A RU 2006143893A RU 2328067 C1 RU2328067 C1 RU 2328067C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- operational amplifier
- plates
- load
- diagonal
- bridge
- Prior art date
Links
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в сетевых источниках вторичного электропитания с бестрансформаторным входом.The invention relates to the field of electrical engineering and can be used in network sources of secondary power with transformerless input.
Известны устройства коррекции коэффициента мощности, предназначенные для обеспечения синусоидальной формы тока, потребляемого источниками с бестрансформаторным входом, состоящие из трансформаторного моста, одна диагональ которого первым концом подключена к фазному проводу через дроссель фильтра третьей гармоники, вторым концом - к нейтрали сети. Другая диагональ соединена с нагрузкой, а также подключена к первым обкладкам конденсаторов фильтра, вторые обкладки которых объединены и подключены к нейтрали [1]. Нагрузкой на выходе моста в источниках с бестрансформаторным входом является сглаживающий конденсатор, высокочастотный преобразователь класса DC/DC и блок питания электронной аппаратуры.Known power factor correction devices designed to provide a sinusoidal shape of the current consumed by sources with a transformerless input, consisting of a transformer bridge, one diagonal of which is connected to the phase wire through the choke of the third harmonic filter by the first end, and by the second end to the network neutral. Another diagonal is connected to the load, and is also connected to the first plates of the filter capacitors, the second plates of which are combined and connected to the neutral [1]. The load at the bridge output in sources with a transformerless input is a smoothing capacitor, a high-frequency DC / DC converter and an electronic power supply unit.
Однако в источнике питания с таким корректором растет напряжение на выходе моста при уменьшении нагрузки, без применения дополнительных мер устройство практически неработоспособно. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранное в качестве прототипа устройство коррекции коэффициента мощности [2], содержащее диодный мост, одна диагональ которого первым концом подключена к фазному проводу через дроссель фильтра третьей гармоники, вторым концом - к нейтрали сети. Другая диагональ соединена с нагрузкой, а также подключена к первым обкладкам конденсаторов фильтра. Вторые обкладки конденсаторов объединены и через две включенные параллельно цепи, первая из которых состоит из конденсатора, сопротивления и оптосиммистора, вторая - из конденсатора и оптосиммистора, соединены с нейтралью. Причем для управления оптосиммисторами используются четыре операционных усилителя, подключенных к датчику тока в минусовом проводе нагрузки. Устройство обеспечивает заряд конденсаторов фильтра в зависимости от тока нагрузки и исключает перенапряжение на выходе моста при уменьшении нагрузки.However, in the power supply with such a corrector, the voltage at the bridge output increases with a decrease in load, without the use of additional measures, the device is practically inoperative. The closest in technical essence to the claimed device is a power factor correction device [2] selected as a prototype, containing a diode bridge, one diagonal of which is connected to the phase wire through the choke of the third harmonic filter with the first end, and the second end to the network neutral. Another diagonal is connected to the load, and is also connected to the first plates of the filter capacitors. The second plates of the capacitors are combined and through two circuits connected in parallel, the first of which consists of a capacitor, resistance and an opto-simmistor, the second - of a capacitor and an opto-simmistor, are connected to the neutral. Moreover, to control the optosimmistors four operational amplifiers are used, connected to the current sensor in the negative conductor of the load. The device provides a charge for the filter capacitors depending on the load current and eliminates overvoltage at the bridge output when the load is reduced.
Недостатком устройства является большое количество электронных компонентов, тем более не оправданное, так как при малых нагрузках требования к синусоидальности входного тока сетевых источников питания снижаются и часто достаточно одного дросселя в фазном проводе, чтобы получить приемлемую форму входного тока [3].The disadvantage of this device is the large number of electronic components, all the more not justified, since at low loads the requirements for the sinusoidality of the input current of the mains power sources are reduced and often a single inductor in the phase wire is enough to get an acceptable form of the input current [3].
Для устранения отмеченного недостатка в устройстве коррекции коэффициента мощности, содержащем диодный мост (одна диагональ которого первым концом подключена к фазному проводу через дроссель фильтра третьей гармоники, вторым концом - к нейтрали сети, другая диагональ соединена с комплексной нагрузкой, а также подключена к первым обкладкам конденсаторов фильтра, вторые обкладки которых объединены), выполнено подключение вторых обкладок конденсаторов фильтра к нейтрали через оптосиммистор, светодиод которого подключен к выходу первого операционного усилителя, а неинверсный вход первого операционного усилителя соединен с выходом второго операционного усилителя. Для управления входом первого операционного усилителя используется резисторный делитель, причем инверсный вход второго операционного усилителя подключен к средней точке делителя, включенного параллельно нагрузке.To eliminate the noted drawback in the power factor correction device containing a diode bridge (one diagonal of which is connected by the first end to the phase wire through the third harmonic filter choke, the second end is connected to the mains neutral, the other diagonal is connected to the complex load, and also connected to the first capacitor plates filters, the second plates of which are combined), the second plates of the filter capacitors are connected to the neutral through an optosimistor, the LED of which is connected to the output of the first an operational amplifier, and the non-inverting input of the first operational amplifier connected to the output of the second operational amplifier. To control the input of the first operational amplifier, a resistor divider is used, and the inverse input of the second operational amplifier is connected to the midpoint of the divider connected in parallel with the load.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков и новыми связями между элементами схемы.Comparative analysis with the prototype shows that the inventive device is characterized by the presence of new blocks and new connections between circuit elements.
Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения «новизна». Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что оптосиммисторы, резистивные делители, диодные мосты, операционные усилители в устройствах коррекции коэффициента мощности широко известны [1, 2].Thus, the claimed device meets the criteria of the invention of "novelty." Comparison of the proposed solution with other technical solutions shows that optosimistors, resistive dividers, diode bridges, operational amplifiers in power factor correction devices are widely known [1, 2].
Однако при их введении в указанной связи с остальными элементами схемы в заявляемое устройство коррекции коэффициента мощности вышеуказанные блоки проявляют новые свойства, что приводит к уменьшению электронных компонентов в 1,7 раза, повышению надежности более чем на 40%, снижению стоимости на 20%, уменьшению массы в 1,2 раза, объема - в 1,5 раза. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию «существенные отличия».However, when they are introduced in this connection with the other elements of the circuit into the claimed power factor correction device, the above blocks exhibit new properties, which leads to a decrease in electronic components by 1.7 times, an increase in reliability by more than 40%, a decrease in cost by 20%, and a decrease mass 1.2 times, volume 1.5 times. This allows us to conclude that the technical solution meets the criterion of "significant differences".
На чертеже представлена структурная схема устройства коррекции коэффициента мощности.The drawing shows a structural diagram of a device for correcting power factor.
Устройство для коррекции коэффициента мощности (фиг.1) содержит дроссель фильтра третьей гармоники 1, диодный мост 2, конденсаторы 3 и 4, оптосиммистор 5, вспомогательный источник питания 6, первый операционный усилитель 7, источник опорного напряжения, включающий в себя сопротивление 8, стабилитрон 9, гистерезисное сопротивление 10, второй операционный усилитель 11, сопротивления делителя 12 и 13, нагрузку 14.A device for correcting the power factor (Fig. 1) contains a third harmonic filter choke 1, a diode bridge 2, capacitors 3 and 4, an opto-simistor 5, an auxiliary power supply 6, a first operational amplifier 7, a reference voltage source including resistance 8, a zener diode 9, hysteresis resistance 10, the second operational amplifier 11, the resistance of the divider 12 and 13, the load 14.
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
При номинальной мощности и при ее уменьшении до 30% напряжение на нагрузке не превышает расчетных значений. На входе источника подключен фильтр третьей гармоники, состоящий из дросселя 1, конденсаторов 3, 4, которые соединены нейтралью через включенный оптосиммистор 5.At rated power and when it is reduced to 30%, the voltage at the load does not exceed the calculated values. At the input of the source, a third harmonic filter is connected, consisting of a choke 1, capacitors 3, 4, which are connected by a neutral through an included optosimmistor 5.
При уменьшении мощности нагрузки ниже 30% от номинального значения напряжение на выходе моста 2 становится выше расчетного значения, а напряжение, поступающее со средней точки делителя 12, 13 на инверсный вход операционного усилителя 11, выше, чем опорное напряжение на неинверсном входе. Напряжение на инверсном входе операционного усилителя 7 становится выше опорного напряжения на неинверсном входе, а на его выходе напряжение близко к нулю. Ток через светодиод прекращается, выключается оптосиммистор 5 и отключает от дросселя конденсаторы 3, 4.When the load power decreases below 30% of the nominal value, the voltage at the output of the bridge 2 becomes higher than the calculated value, and the voltage supplied from the midpoint of the divider 12, 13 to the inverse input of the operational amplifier 11 is higher than the reference voltage at the non-inverse input. The voltage at the inverse input of the operational amplifier 7 becomes higher than the reference voltage at the non-inverse input, and at its output the voltage is close to zero. The current through the LED stops, the opto-simmistor 5 turns off and disconnects the capacitors 3, 4 from the inductor.
Напряжение на выходе моста снижается, однако наличие гистерезисного сопротивления 10 в операционном усилителе 11 препятствует его новому переключению.The voltage at the output of the bridge is reduced, however, the presence of a hysteresis resistance 10 in the operational amplifier 11 prevents its new switching.
При увеличении тока нагрузки растет падение напряжения на дросселе 1, напряжение на выходе моста еще более снижается. В результате вновь переключаются операционные усилители 7, 11, включается оптосиммистор 5, резонансные конденсаторы 3 и 4 подсоединяются к дросселю 1 и входной ток становится близким к синусоидальному за счет фильтрации третьей гармоники.With an increase in the load current, the voltage drop across the inductor 1 increases, the voltage at the output of the bridge decreases even more. As a result, operational amplifiers 7, 11 are switched back on, the opto-simmistor 5 is turned on, the resonant capacitors 3 and 4 are connected to the inductor 1, and the input current becomes close to sinusoidal due to the third harmonic filtering.
Технический результат заключается в уменьшении количества электронных компонентов устройства в 1,7 раза по сравнению с прототипом, что обеспечивает увеличение надежности на 40%, уменьшение стоимости в 1,2 раза, массы в 1,1 раза, объема в 1,5 раза.The technical result consists in reducing the number of electronic components of the device by 1.7 times compared with the prototype, which provides an increase in reliability by 40%, a decrease in cost by 1.2 times, weight by 1.1 times, volume by 1.5 times.
Источники информацииInformation sources
1. R.Redl, L.Balogh Power-factor correction in bridge and voltage-doubler rectifier circuits with inductors and capacitors. IEEE Applied Power Electronics Conf. (APEC), pp.466-472, 1995.1. R. Redl, L. Balogh Power-factor correction in bridge and voltage-doubler rectifier circuits with inductors and capacitors. IEEE Applied Power Electronics Conf. (APEC), pp. 466-472, 1995.
2. US Patent №4855890, 1989.2. US Patent No. 4855890, 1989.
3. М.Геворкян PFC-дроссели EPCOS для ограничения гармоник тока бытовой электроники. Компоненты и технологии №4, 2002.3. M. Gevorgyan EFCOS PFC chokes to limit current harmonics of consumer electronics. Components and technologies №4, 2002.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006143893/09A RU2328067C1 (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Device for power coefficient correction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006143893/09A RU2328067C1 (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Device for power coefficient correction |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2328067C1 true RU2328067C1 (en) | 2008-06-27 |
Family
ID=39680219
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006143893/09A RU2328067C1 (en) | 2006-12-11 | 2006-12-11 | Device for power coefficient correction |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2328067C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011149376A1 (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | ПИЛКИН, Виталий Евгеньевич | Power factor corrector |
-
2006
- 2006-12-11 RU RU2006143893/09A patent/RU2328067C1/en active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011149376A1 (en) * | 2010-05-25 | 2011-12-01 | ПИЛКИН, Виталий Евгеньевич | Power factor corrector |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5104946B2 (en) | PFC converter | |
| JP5182375B2 (en) | PFC converter | |
| US9263939B2 (en) | Capacitor discharging circuit and converter | |
| Redl et al. | A new family of single-stage isolated power-factor correctors with fast regulation of the output voltage | |
| US7009852B2 (en) | DC-DC converter circuits and method for reducing DC bus capacitor current | |
| TWI499183B (en) | Power factor correction circuit of power converter | |
| CN105052245B (en) | Led drive circuit | |
| CA2646449A1 (en) | Improved single stage power factor corrected power converter with reduced ac inrush | |
| CA2236688A1 (en) | Device and method of supplying from an ac source | |
| Franco de Souza et al. | Experimental evaluation of active power factor correction techniques in a single‐phase AC‐DC boost converter | |
| WO2019032501A1 (en) | Digital control of switched boundary mode interleaved power converter with reduced crossover distortion | |
| CA3088909A1 (en) | Power converter controlled capacitor circuits and methods | |
| CN109247047A (en) | A kind of method of BiFRED converter and driving output loading | |
| JP3565416B2 (en) | Power factor improvement circuit | |
| CN105932870B (en) | Method and control circuit for PFC current shaping | |
| JP2004254355A (en) | Power converter | |
| RU2594353C2 (en) | Load circuit control circuit | |
| RU2328067C1 (en) | Device for power coefficient correction | |
| KR100980406B1 (en) | AC-DC converter comprising a multi-feedback control circuit | |
| JP6372607B2 (en) | DC-DC converter | |
| CN115219778A (en) | Current measuring device for power converter and regulating circuit for applying same | |
| Jayachandran et al. | Improved power quality buck boost converter for SMPS | |
| Nigsch et al. | Low cost high density ac-dc converter for led lighting applications | |
| Choi et al. | A new unity power factor telecom rectifier system by an active waveshaping technique | |
| Postiglione et al. | Single-stage power factor correction switched power supply |