微功耗清潔能源存貯系統(tǒng)

圖5是單相微功耗功率因數(shù)校正器的實用電路，MOS功率管驅(qū)動信號由控制芯片UC1825提供，并不需要UC3854等功率因數(shù)校正的專用芯片。

進行微功耗功率因數(shù)校正，用不著把輸入功率全部變換成方波電壓，只需要把輸入饅頭波電壓補償成直流電壓即可。經(jīng)過電壓補償后的饅頭波電壓，成為一條直線，意味著與市電所有幅值相對應的所有時刻，輸入電流都有機會對濾波電容充電，即都有電流從網(wǎng)側(cè)流出，輸入電流自然與輸入電壓同步。從圖6右邊最下面的波形可以看出，輸入電流波形完全是正弦波。圖4的饅頭波電壓的補償電路，實際上就是微功率耗功率因數(shù)校正器的原理電路。可以看到，功率因數(shù)校正電路中，負載電阻R1并聯(lián)了大電容C3濾波，并不是純電阻負載。

圖5右邊是單相微功耗功率因數(shù)校正器實用電路各點電壓、電流的仿真波形，從上到下依次是：輸出電壓Vo、輸入電壓Vi、饅頭波電壓Vd、補償電壓Vc、輸入電流Ii，當把饅頭波電壓Vd補償成直流電壓以后，輸入電流的波形自然成為正弦波波形。

功率因數(shù)的定義是[1]：PF=P/S。對于一個封閉系統(tǒng)來說，PF的極大值等于1，因為有功功率P是視在功率S的一部份，而且僅當無功功率等于零的時候，才有S=P，從而PF=1。上述電壓補償電路正是這樣一個封閉系統(tǒng)，其中的補償電壓Vc來自饅頭波電壓Vd。但是，對于一個開放系統(tǒng)，情形就不一樣：如果產(chǎn)生補償電壓Vc的功率Pout來自系統(tǒng)外，經(jīng)電壓補償后，輸入電流波形與輸入電壓波形完全同步，系統(tǒng)從網(wǎng)側(cè)僅吸收有功功率，網(wǎng)側(cè)波形也不發(fā)生畸變，無功功率為零，則有P=S，但此時功率因數(shù)PF=(P+Pout)/S，顯然，此時有PF>1，即功率因數(shù)大于100%，此式說明，采用微功耗功率因數(shù)校正，PFC可以大于100%。

圖5單相微功耗功率因數(shù)校正器

圖6電路中，市電進行倍壓整流，具有正負對稱電壓輸出，正負對稱電壓接有對稱的功率因數(shù)校正電路，以地為對稱軸，對稱的上下兩部份電路都與圖5相同，只不過下部份電路中的二極管反向、功率MOS管換成P型器件。上下對稱的正負功率因數(shù)校正電路各處理10ms的輸入電壓，互不干擾。圖6右邊是正負對稱電壓時輸入交流電壓、交流電流的仿真波形，輸入電流Ii的波形為正弦波，與輸入電壓完全同步。具有正負對稱電壓輸出的功率因數(shù)校正電路，可應用于需要正負對稱電路輸入的逆變電路。

圖6 單相輸入正負對稱直流輸出功率因數(shù)校正電路

圖7是采用星形接法的三相微功耗功率因數(shù)校正器的實用電路。把圖4直流電壓補償電路中的電池V2用星形接法的三相整流后的饅頭波電壓Vd取代，功率MOS管Q1的驅(qū)動信號由芯片UC1825提供，工作原理和單相微功耗功率因數(shù)校正器電路完全相同，此處不再重復。

圖7右邊是各點電壓、電流的仿真波形，從上到下依次是：整流電壓Vd，輸入電流Ia、Ib、Ic。從仿真波形可以看到，圖8右邊下部份的輸入電流仿真波形和圖2中間下部份的輸入電流的仿真波形完全相同，說明經(jīng)過三相功率因數(shù)校正后，輸入電流波形和純電阻負載時輸入電流波形完全相同，亦即說明采用電壓補償電路進行功率因數(shù)校正達到了功率因數(shù)為1，而總諧波畸變THD為零的效果。必須說明的是，三相微功耗功率因數(shù)校正器的負載電阻R2并聯(lián)有大電容C5，并不是純電阻負載，但其輸入電流的仿真波形，和星形接法三相不控整流的純電阻負載時的輸入電流仿真波形完全一樣。

圖7 星形接法的三相功率因數(shù)校正電路