[发明专利]一种功率因数调节电路和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率因数调节技术领域，具体的说涉及用于对电网中的感性电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等设备的功率因数调节电路和控制方法。

背景技术

目前无功补偿可以分为高压无功补偿和低压无功补偿。无功补偿的特性就是只补前面的，所以在高压处装无功补偿装置一是价位高，二是补偿效果不明显。低压无功补偿的方式可分为集中补偿和就地补偿。无功补偿的装置可分为静态、动态、静态+动态。低压无功自动补偿成套装置利用控制器跟踪系统无功负荷的变化，选功率因数或无功功率作为判据，使系统的功率因数保持为最佳状态，但是其都是通过投切电容器等实现无功补偿，无法实现实时控制与跟踪，且只能实现功率因数的最优化，而无法实现功率因数为一的精确调整。目前广泛使用的功率因数调节技术是通过晶闸管投切电容器进行无功补偿， 但投切电容器移植性较差，对不同的负载需要不同容值的电容器，另外投切电容器必须并联在交流电源中，所以电容器需要较高的耐压值。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述不足，提供一种功率因数调节电路和控制方法，不仅解决了电容耐压的问题，对不同的负载只需改变控制程序就能够很好的实现功率因数调节，使负载呈现无阻性，保证负载电压和电流同相位。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是： 

一种功率因数调节电路，其包括主电路、辅助电源模块、单片机控制模块和驱动模块，输入电源Vac的AC+接辅助电源模块的输入，AC-接地；辅助电源模块的输出Vcc分别与单片机控制模块和驱动模块的电源输入端Vcc连接；主电路的电压传感器采样电源两端电压，输出端接单片机控制模块的电压采样端，电流传感器串联接在主电路中，输出端接单片机控制模块的电流采样端，驱动模块的输入接单片机控制模块的驱动信号端，驱动模块的四个驱动信号输出端各自相应的接第一、第二、第三、第四开关管的门极。

进一步优化的，所述主电路包括第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第一电容、负载、电压传感器和电流传感器；第一开关管与第一二极管反并联，第二开关管与第二二极管反并联，第三开关管与第三二极管反并联，第四开关管与第四二极管反并联，第一开关管源极与第三开关管的漏极串联形成桥臂一，第二开关管的源极与第四开关管的漏极串联形成桥臂二，第一电容、桥臂一、桥臂二三者并联，其中第一电容的正极接第一开关管的漏极和第二开关管的漏极，第一电容的负极接第三开关管的源极和第四开关管的源极；电压传感器的输入和电源输入端并联，电压传感器的输出接单片机控制模块的电压采样端；电流传感器的输入一端接零线，另一端接负载的一端，电流传感器的输出接单片机模块的电流采样端。

进一步优化的，辅助电源模块包括整流桥Bridge，第二电容、第三电容、第四电容，第一电阻、第二电阻、用于输出15V直流电压的第一稳压芯片TL783和用于输出5V直流电压的第二稳压芯片7805；整流桥Bridge上下两端分别接输入电源Vac的AC+与AC-两端，左右两端分别与第二电容两端相接；第二电容的正极端接第一稳压芯片的Vin端，第一稳压芯片的输出端Vout接第二稳压芯片的输入端Vin，第二稳压芯片的输出端Vout与单片机模块和驱动模块的输入端Vcc连接；第一稳压芯片的接地端与第二电阻一端连接，第二电阻的另一端接地；第一电阻的一端与第二电阻的一端连接，另一端接第一稳压芯片的输出端；第三电容接第二稳压芯片的输入端，另一端接地；第四电容正极端接第二稳压芯片的输出端，另一端接地。

进一步优化的，驱动模块包括非门、第三电阻、第四电阻、第五电容、第六电容、第一与门、第二与门，四个相同的驱动隔离电路，四个相同的驱动隔离电路包括第一驱动隔离电路、第二驱动隔离电路、第三驱动隔离电路、第四驱动隔离电路；单片机控制模块输出的驱动信号分别连接非门的输入、第四电阻的一端和第一与门和第二与门的一个输入端；非门的输出接第三电阻的一端，第三电阻的另一端接第一与门的一端和第五电容的一端，第五电容的另一端接地；第四电阻的另一端接第六电容的一端和第二与门的另一输入端，第六电容的另一端也接地；第一与门的输出接第一驱动隔离电路、第二驱动隔离电路；第二与门的输出接第三驱动隔离电路、第四驱动隔离电路。