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(shí)用電路，MOS功率管驅(qū)動(dòng)信號(hào)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(jìn)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(bǔ)償成直流電壓即可。經(jīng)過(guò)電壓補(bǔ)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(duì)應(yīng)的所有時(shí)刻，輸入電流都有機(jī)會(huì)對(duì)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(bǔ)償電路，實(shí)際上就是微功率耗功率因數(shù)校正器的原理電路?？梢钥吹剑β室驍?shù)校正電路中，負(fù)載電阻R1并聯(lián)了大電容C3濾波，并不是純電阻負(fù)載。

圖5右邊是單相微功耗功率因數(shù)校正器實(shí)用電路各點(diǎn)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(bǔ)償電壓Vc、輸入電流Ii，當(dāng)把饅頭波電壓Vd補(bǔ)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(duì)于一個(gè)封閉系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，PF的極大值等于1，因?yàn)橛泄β蔖是視在功率S的一部份，而且僅當(dāng)無(wú)功功率等于零的時(shí)候，才有S=P，從而PF=1。上述電壓補(bǔ)償電路正是這樣一個(gè)封閉系統(tǒng)，其中的補(bǔ)償電壓Vc來(lái)自饅頭波電壓Vd。但是，對(duì)于一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)，情形就不一樣：如果產(chǎn)生補(bǔ)償電壓Vc的功率Pout來(lái)自系統(tǒng)外，經(jīng)電壓補(bǔ)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(wú)功功率為零，則有P=S，但此時(shí)功率因數(shù)PF=(P+Pout)/S，顯然，此時(shí)有PF>1，即功率因數(shù)大于100%，此式說(shuō)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(jìn)行倍壓整流，具有正負(fù)對(duì)稱電壓輸出，正負(fù)對(duì)稱電壓接有對(duì)稱的功率因數(shù)校正電路，以地為對(duì)稱軸，對(duì)稱的上下兩部份電路都與圖5相同，只不過(guò)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(duì)稱的正負(fù)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(fù)對(duì)稱電壓時(shí)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(fù)對(duì)稱電壓輸出的功率因數(shù)校正電路，可應(yīng)用于需要正負(fù)對(duì)稱電路輸入的逆變電路。

圖6 單相輸入正負(fù)對(duì)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(shí)用電路。把圖4直流電壓補(bǔ)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(dòng)信號(hào)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(fù)。

圖7右邊是各點(diǎn)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(shuō)明經(jīng)過(guò)三相功率因數(shù)校正后，輸入電流波形和純電阻負(fù)載時(shí)輸入電流波形完全相同，亦即說(shuō)明采用電壓補(bǔ)償電路進(jìn)行功率因數(shù)校正達(dá)到了功率因數(shù)為1，而總諧波畸變THD為零的效果。必須說(shuō)明的是，三相微功耗功率因數(shù)校正器的負(fù)載電阻R2并聯(lián)有大電容C5，并不是純電阻負(fù)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(fù)載時(shí)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