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TWI430070B - 功率因素校正電路 - Google Patents

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TWI430070B
TWI430070B TW097101328A TW97101328A TWI430070B TW I430070 B TWI430070 B TW I430070B TW 097101328 A TW097101328 A TW 097101328A TW 97101328 A TW97101328 A TW 97101328A TW I430070 B TWI430070 B TW I430070B
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Yee Chyan Tan
Yit Koon Lim
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Oyl Reseearch And Dev Ct Sdn Bhd
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Description

功率因素校正電路 發明領域
本發明是關於用以減少一電力線饋電時所產生的失真與諧波的功率因素校正電路。
 發明背景
功率因素校正(PFC)電路被用以減少電力線上的諧波且尤其是使電路(包括所附接的負載)似乎實質上成為純電阻負載。功率因素校正電路的目的在於確保交流(AC)電壓與電流實質上是同相的。這改善了效率，同時消除了有害諧波的產生。例如，IEC 61000－3－2 A類標準適用於每相高達16A的輸入電流。輸入電流在10A－16A之間的功率因素校正實現起來很昂貴。日本專利3535902中的先前技術比較控制開關的輸出電壓與電流，而這需要控制電路中的倍增器以產生開關信號。具有倍增器的電路較複雜且較易於受到雜訊的影響。
另一先前技術－日本專利2675509利用變流器來實現電流感測器以檢測電感放出的電流。此先前技術中的電流感測電路使用了變流器，這比使用電流感測電阻的電流檢測更複雜。
本發明的一目的是要改良該功率校正電路。
 發明概要
一種具有用於減少一電力線饋電時所產生的失真與諧波的一輸入電流的功率因素校正電路，包含：用於產生一控制開關電流及虛擬短路的一控制開關(IGBT)；用於充當對一負載的功率需求及產生一負載電流的一負載；以及用於測量該電路中的電流的一或更多個電阻。
較佳地，一功率因素校正電路具有的輸入電流是0A－16A。
圖式簡單說明
結合該等附圖閱讀時，上述發明內容以及本發明之較佳實施例將被較好地理解。為了說明本發明，目前較佳的實施例被顯示在該等附圖中。然而，應該理解的是本發明未被限制於所示之精確配置及機械。
第1圖說明本發明之一實施例的功率因素校正電路的一示意圖；第2圖說明本發明之一實施例的具有缺口的輸入線路電流諧波波形的一圖式；第3圖說明本發明之一實施例的具有平滑波形的輸入線路電流諧波的一圖式；以及第4圖說明本發明之一實施例的具有直流(DC)線路中的一電抗器的功率因素校正電路的一示意圖。
 較佳實施例之詳細說明
第1圖顯示本發明之一實施例的功率因素校正電路的一示意圖。本發明的一功率因素校正電路包含一控制開關(IGBT)、一負載及複數個電阻。當該控制開關電流(IGBT)被零交越信號導通時，橋式二極體(D1)的正端與負端之間產生一虛擬短路。一電抗器被用以防止線電流上升過快，藉此輸入電流隨著交流(AC)輸入電壓逐漸增加。該控制開關電流(IGBT)及負載電流被利用電阻測量。電阻R1將使控制開關電流(IGBT)與電壓關聯而電阻R2將使該負載電流與電壓關聯。
當該控制開關電流(IGBT)是該負載電流值的1.5－3倍，且電阻R1與R2兩端對應的電壓相等時，該控制開關電流(IGBT)被截止。因此，流過該電抗器的電流不能立即改變。所以，流過該電抗器的電流將經由功率二極體D1流進儲存電容器C1。此動作使得該輸入線路電流可以連續傳導，這將改善功率因素及電流諧波以滿足規定。如果R2與R1之間的比太高，則功率因素可能接近1但電流諧波可能不能夠滿足該規定。一缺口可能出現在電流波形中，如第2圖所示。如果R2與R1之間的比太低，則該功率因素將低於90%且電流諧波可能不能夠滿足該規定。
除了改善功率因素以外，本發明的功率因素校正電路還將改善該等電流諧波以滿足IEC 61000－3－2 A類標準的限度或低於限度。當該電流上升太快時，一缺口可能出現在該電流波形中，如第2圖所示。此缺口可能導致該電流諧波超出該IEC 61000－3－2 A類標準的限度。為了實現一平滑電 流波形，電流上升的速率應該減慢。克服這個問題的一方法就是增加該電抗器的電感。然而，這將增加該電抗器的電容。克服此問題的另一替代方法就是實現多脈衝開關。藉由調整該開關脈衝的工作週期，可以控制該電流上升的速率，藉此該電流波形是平滑的。第3圖顯示一平滑電流波形的一範例。
本發明可被用於空調器。現有的2馬力或2.5馬力(HP)的空調器單元使用額定電流為12A電感值為23mH的電抗器。額定電流為16A電感值為23mH的電抗器太大而不能裝在4HP的室外空調器單元中。本發明使用額定電流為15A電感值為18mH的一電抗器，所需電感值減少了20%。
另外，儘管該等上述空調器單元中的一些具有由微控制器控制的功率因素校正，但是所使用的開關方法是單脈衝且脈衝寬度由詢查表決定。本發明的功率因素電路能夠追蹤該負載電流並根據該負載電流決定導通時間。本發明的開關方式是多脈衝，而不是如習知的空調器單元中的單脈衝。
本發明的功率因素校正電路未被限制於應用在一交流(AC)中的電抗器中，且也未被限制於應用在直流(DC)中的電抗器。第4圖顯示本發明之一實施例的具有直流(DC)線路中的一電抗器的功率因素校正電路的一示意圖。然而，與連接到AC線路的一電抗器相比，將電抗器放置在DC線路中可能易於使該被連接的電抗器飽和。
儘管本發明已就其特定實施例被描述，但許多其他的 變化及修改以及其他用途對於該領域中具有通常知識者而言將容易明白。因此，本發明不應該被其中的該特定揭露限制，而僅僅被該等附加的申請專利範圍限制。
第1圖說明本發明之一實施例的功率因素校正電路的一示意圖；第2圖說明本發明之一實施例的具有缺口的輸入線路電流諧波波形的一圖式；第3圖說明本發明之一實施例的具有平滑波形的輸入線路電流諧波的一圖式；以及第4圖說明本發明之一實施例的具有直流(DC)線路中的一電抗器的功率因素校正電路的一示意圖。

Claims (9)

  1. 一種用於處理一輸入電流來減少於一電力供應中所產生的失真與諧波之功率因素校正電路，包含：一控制開關，該控制開關產生一控制開關電流及一虛擬短路；用於測量該控制開關電流之一第一電阻；以及用於測量一輸出電流之一第二電阻，該功率因素校正電路接收來自該電力供應之該輸入電流，並建立具有經減少失真和諧波之該輸出電流，其中當該第一電阻對該第二電阻間的一電流負載比率介於1.5和3之間時，該輸入電流的一連續傳導及一電流諧波被產生。
  2. 如請求項1之功率因素校正電路，其中該虛擬短路是在一橋式二極體的正端與負端之間。
  3. 如請求項1之功率因素校正電路，其中該輸入電流是從0A到16A。
  4. 如請求項1之功率因素校正電路，其中一切換信號在該控制開關電流與該輸出電流之間被決定。
  5. 如請求項4之功率因素校正電路，其中該切換信號包含多個脈衝。
  6. 如請求項1之功率因素校正電路，進一步包含一電抗器，該電抗器逐步增加輸入電壓。
  7. 如請求項1或請求項4之功率因素校正電路，其中該輸入電流係一交流電，且該控制開關在該輸入交流電壓處於 零交越時被導通。
  8. 如請求項1之功率因素校正電路，其中該輸入電流係一交流電流。
  9. 如請求項1之功率因素校正電路，其中該輸出電流係一直流電流。
TW097101328A 2007-01-15 2008-01-14 功率因素校正電路 TWI430070B (zh)

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