專利名稱：具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器。
一般，功率因數(shù)修正技術大致可分為主動式與被動式兩種。被動式主要是使用被動元件如電感、電容等濾波元件來改善輸入電流的波形與相位；主動式則是在二極管整流器后加入一功率因數(shù)矯正器，藉助主動開關的動作以將輸入電流修整為弦波波形，而提高功率因數(shù)。
一般主動式濾波器在橋式整流器與濾波電容之間加入一升壓式轉換器，控制轉換器的切換開關以獲得正弦波輸入電流，此種方法運用于單相整流電路確實可獲得高功率因數(shù)與低總諧波失真。一般，轉換器大致采用電壓隨偶法或誤差相乘法的控制方式，其切換頻率隨著輸入電壓變動，每一電壓準位的切換頻率皆不同，因而在濾波器電磁干擾設計方面較難符合要求。
由于要符合低諧波失真、高功率因數(shù)的要求，通常多采用主動功率因數(shù)校正電路以達到改善的目的。主動功率因數(shù)的校正策略主要是采用電流模式，也就是直接回授輸入電流并跟隨一電流命令的波形。
以往的主動式功率因數(shù)矯正器是以類比的控制方式實現(xiàn)，但是因為其電路結構復雜，缺乏靈活性，一旦電阻值與電容值固定后，僅能針對有限的若干狀況達到最佳的效率，而無法快速地改善針對幾階的諧波失真，而且每改動一次，都必須更換電阻及電容，因而無法即時有效地改善功率因數(shù)和總諧波失真。
由上述可知，現(xiàn)有的主動式濾波器在提高功率因數(shù)與降低總諧波失真的技術上仍有不足之處，需要進一步改進完善。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器，它可根據不同電路情況加以調整，因而具有極大的靈活性并可大大降低功率損失。
為實現(xiàn)前述的目的，本發(fā)明所提供的具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器包括一升壓轉換單元及一功率因數(shù)矯正器，所述升壓轉換單元通過一切換開關將輸入電流修整為弦波波形，所述功率因數(shù)矯正器包括一電壓回路單元，用以提供一與輸入電壓同相位的電流命令；一電流回路單元，它利用前述電流命令通過一脈寬調變器將輸入電流調整為與輸入電壓同相位。
采用上述方案可根據不同電路情況調整而達到輸入電壓、電流同相位，進而提高功率因數(shù)且具有極大靈活性。
為使進一步了解本發(fā)明的目的、特點和優(yōu)點，下面將結合附圖對本發(fā)明一較佳實施例進行詳細說明。


圖1是本發(fā)明的具有定頻高功率因數(shù)主動式峰值電流控制式濾波器的結構電路圖；圖2(A)和圖2(B)是本發(fā)明一較佳實施例的升壓轉換單元的輸出波形圖；圖3是本發(fā)明的電流命令IC的波形圖；圖4是本發(fā)明的檢測電流ICT的波形圖。
本發(fā)明的具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器如圖1所示，它包括一升壓轉換單元10、一電壓回路單元20及一電流回路單元30；升壓轉換單元10是由一電源11連接一升壓電感12，又以一橋式整流器18的輸入端連接至前述升壓電感12及一二極管13的正極端，所述二極管13的負極端串聯(lián)二輸出負載電容14、15，所述負載電容15連接至另一二極管16的正極端，所述二極管16的負極端連接至前述升壓電感12及二極管13的正極端，并配設一切換開關17將輸入電流Is修整為弦波波形，其電路工作原理如下當切換開關17導通時，輸入電流Is流經所述切換開關17，此時電源11對升壓電感12充電，輸入電流Is波形如圖2(A)中t0-t1段所示。
而當切換開關17截止時，此時二極管13導通，輸入電流Is流經二極管13對負載電容14充電，此時升壓電感12呈現(xiàn)放電狀態(tài)，輸入電流Is波形如圖2(A)中t1-t2段所示。
若將切換開關17的控制命令設為脈沖方式，使得升壓電感12連續(xù)不斷地充放電，則可以得到一整個周期的弦波輸入電流IS，其波形如圖2B所示。
仍請參考圖1，所述電壓回路單元20包括一微處理器21，一連接至微處理器21輸出端的緩沖器22；所述緩沖器22的輸出端連接有一由電阻R1、R2和電容C1、C2所組成的濾波電路，所述濾波電路的輸出端經過二個二極管D1、D2連接至脈寬調變器40的輸入端comp。
所述微處理器21先檢測升壓轉換單元10的輸出負載電壓(VBUS)與一輸出負載電壓預設值(VBUS’)比較而得到一誤差電壓(VE)；再檢測輸入電壓VS的相位，并與預設的電壓參考表比較而得到一電壓參考值VREF。利用此電壓參考值VREF與誤差電壓VE相乘可以得到一電流命令IC，所述電流命令IC與輸入電壓VS同相位。此電流命令IC由微處理器21輸出，經由上述緩沖器22提高其輸出能力，所述電流命令IC具有加入諧波補償，而非標準弦波，其波形如圖3所示，如此可降低總諧波失真，提高功率因數(shù)。
所述電流回路單元30包括一脈寬調變器40，其輸出端連接有一隔離用的光耦合器31，所述光耦合器31連接到一用作切換開關17的晶體管的基極，所述切換開關17通過一變壓器32的初級側連接到橋式整流器18的輸出端。所述變壓器32的次級側通過二極管33與一電流檢測電阻34相連，由所述電流檢測電阻34輸出一檢測電流到脈寬調變器40的C/S端，而前述電壓回路單元20的電流命令IC輸入到脈寬調變器40的輸入端comp。
當整個電流回路單元30工作時，脈寬調變器40送出一脈沖信號至光耦合器31，藉助光耦合器31控制切換開關17導通或截止，當切換開關17導通時，輸入電流Is經過橋式整流器18，再通過變壓器32的初級側，而由變壓器32的次級側感應出一檢測電流ICT經過二極管33輸入到脈寬調變器40的C/S端，其檢測電流ICT的波形如圖4所示。在此，脈寬調變器40的Comp端接收一來自電壓回路單元20的電流命令IC，所述電流命令IC與輸入電壓同相位，C/S端接收一檢測電流ICT，而由脈寬調變器40比較兩組電流值，若電流命令IC大于檢測電流ICT，脈寬調變器40輸出為高準位，使切換開關17導通，若電流命令IC小于檢測電流ICT，脈寬調變器40輸出為低準位，使切換開關17截止，藉由切換開關17的切換，使得輸入電流IS追隨檢測電流ICT，這樣輸入電流IS便可與輸入電壓同相位且為弦波波形，從而可達到提高功率因數(shù)的目的。
綜上所述，本發(fā)明設計可有效將輸入電壓、輸入電流調整為同相位，進而將功率因數(shù)提升趨近于1，使得功率損失大大地降低。
權利要求
1.一種具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器，其特征在于，它包括一升壓轉換單元及一主動式功率因數(shù)矯正器，所述升壓轉換單元系將輸入電流修整為弦波波形，所述主動式功率因數(shù)矯正器由一與升壓轉換單元連接的電流回路單元及一連接至前述電流回路單元的電壓回路單元組成；所述電流回路單元包括一脈寬調變器，所述脈寬調變器輸出端與升壓轉換單元連接；所述電壓回路單元包括一微處理器，以提供一與輸入電壓同相位的電流命令給脈寬調變器，所述電流命令具有加入諧波補償。
2.如權利要求1所述的具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器，其特征在于，所述升壓轉換單元由一電源連接一升壓電感，又以一橋式整流器的輸入端連接至所述升壓電感及一二極管(D3)的正端，所述二極管(D1)的負端串聯(lián)二輸出負載電容(C1、C2)，所述負載電容(C2)連接至另一二極管(D4)的正端，所述二極管(D4)的負端系連接至前述升壓電感及二極管(D3)的正端，并配設一與橋式整流器輸出端連接的切換開關。
3.如權利要求2所述的具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器，其特征在于，所述脈寬調變器的輸出端系連接到一隔離用光耦合器，所述光耦合器的輸出連接到切換開關，所述切換開關藉由一變壓器的一次側與橋式整流器的輸出端相接，所述變壓器的二次側系通過一個二極管與一電流檢測電阻相接；其中脈寬調變器輸出的脈沖控制光耦合器，使得切換開關導通或截止，于導通時，輸入電流經由橋式整流器于變壓器的二次側感應出一檢測電流輸入脈寬調變器，所述脈寬調變器依據此檢測電流與前述電流命令控制其脈沖輸出。
4.如權利要求1或3所述的具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器，其特征在于，所述微處理器的輸出端系通過一緩沖器連接到脈寬調變器的輸入端(comp)。
全文摘要
本發(fā)明關于一種具有定頻高功率因數(shù)的主動式峰值電流控制式濾波器,所述濾波器中包含有一升壓轉換單元及一主動式功率因數(shù)矯正器,所述升壓轉換單元系藉助一切換開關將輸入電流修整為弦波波形,而主動式功率因數(shù)矯正器由電流回路單元與電壓回路單元所組成,由電流回路單元提供一由輸入電流感應的檢測電流給所述單元中的脈寬調變器,電壓回路單元提供一與輸入電壓同相位的電流命令給脈寬調變器,藉由所述脈寬調變器的控制使得輸入電壓與輸入電流同相位而達到較高的功率因數(shù)以降低功率損失。
文檔編號H02M1/12GK1357963SQ0013642
公開日2002年7月10日 申請日期2000年12月13日 優(yōu)先權日2000年12月13日
發(fā)明者許皓鈞 申請人:飛瑞股份有限公司