一種電解電容器無功功率動態補償裝置的製作方法
2023-04-27 06:45:11 1
本實用新型是一種對交流電和用電設備進行無功功率動態補償電路，具體講是一種電解電容器無功功率動態補償裝置。
背景技術：
無功功率補償是世界公認的一項節能技術，即依據負載的無功功率情況，採用電力電容器進行投切，進而實現無功功率補償。但電力電容器存在體積大、重量大和成本高等缺點。相比電力電容器，電解電容器有著明顯優勢。在相同容量條件下，電解電容器的體積和價格只有電力電容器的幾十分之一。如果設計一種利用電解電容器做為補償設備的補償電容器，無疑是無功功率動態補償技術領域的一項重大突破，既可以滿足現有設備的更新，又可以適應技術發展的需求。
技術實現要素：
針對現有無功功率動態補償的不足，本實用新型要解決的技術問題是，提供一種電解電容器無功動態補償裝置。該電路在交流電正半周期的前半周期由兩隻反向並聯有二極體的開關管分別通過一隻電感對一隻電解電容器進行升壓式(Boost)脈寬調製或調頻式開關充電控制，後半周期進行降壓式(Buck Converter)脈寬調製或調頻式開關放電控制；在交流電負半周期的前半周期由另外兩隻反向並聯有二極體的開關管分別通過同一隻電感對另一隻電解電容器進行升壓式(Boost)脈寬調製或調頻式開關充電控制，後半周期進行降壓式(Buck Converter)脈寬調製或調頻式開關放電控制，實現利用電解電容器對用電設備進行無功功率動態補償。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是，一種電解電容器無功功率動態補償裝置由交流電供電端N和A、輸入濾波電容Ca、電感L、兩隻電解電容器C1和C2、二極體D1、D2、D3和D4及開關管V1、V2、V3和V4組成。V1與D1、V2與D2、V3與D3、V4與D4均為反向並聯連接(開關管的漏極與二極體的負極相接、開關管的源極與二極體的正極相接)。本實用新型的電路原理圖如圖1所示，交流電的供電端A與輸入濾波電容Ca的一端和電感L的一端相連接，電感L的另一端與開關管V2和V3的源極、電解電容器C2的負極相連接，輸入濾波電容Ca的另一端與交流電的供電端N、開關管V1和V4的源極、電解電容器的C1的負極相連接，開關管V1與V2的漏極相連接，開關管V3的漏極與電解電容器C1的正極相連接，開關管V4的漏極與電解電容器C2正極相連接。一種電解電容器無功功率動態補償裝置 是按照如下方式工作的，在交流電的0到周期內，開關管V1經二極體D2控制流經電感L的電流，經二極體D3對電解電容器C1進行升壓式脈寬調製或調頻式開關充電；在交流電的 到π周期內，由開關管V3經電感L控制電解電容器C1進行降壓式脈寬調製或調頻式開關放電，同時開關管V2導通，經二極體D1構成續流工作，將存儲在電感L裡的能量釋放回交流電。在交流電的π到周期內，開關管V2經二極體D1控制流經電感L的電流，經二極體D4對電解電容器C2進行升壓式脈寬調製或調頻式開關充電；在交流電的到2π周期內，由開關管V4對電解電容器C2進行降壓式脈寬調製或調頻式開關放電，同時開關管V1導通，經二極體D2構成續流工作，將存儲在電感L裡的能量釋放回交流電，進而實現在交流電全周期內對電解電容器的充放電控制，達到無功功率動態補償的目的。
將所述的電解電容器無功功率動態補償裝置做為一個單元，進行三單元三角形或星形組合，製成三相三角形或星形電解電容器無功功率動態補償裝置，可對三相交流電負載進行無功功率動態補償。
所述的電解電容器C1和C2可以採用普通液體電解電容器或固態電解電容器。當採用固態電容器時，由於ESR串聯等效電阻低，充放電的速度快，可進一步提高使用壽命和電路工作效率。
本實用新型有益效果在於，在交流電正半周期的前半周期由兩隻反向並聯有二極體的開關管分別通過一隻電感對一隻電解電容器進行升壓式(Boost)脈寬調製或調頻式開關充電控制，後半周期進行降壓式(Buck Converter)脈寬調製或調頻式開關放電控制；在交流電負半周期的前半周期由另外兩隻反向並聯有二極體的開關管分別通過同一隻電感對另一隻電解電容器進行升壓式(Boost)脈寬調製或調頻式開關充電控制，後半周期進行降壓式(BuckConverter)脈寬調製或調頻式開關放電控制，發揮了電解電容器容量單位體積小和成本低的優勢。用本實用新型製成的，具有結構簡單、體積小、重量輕、成本低和無功功率補償可動態控制等優點，是現有中小功率無功功率動態補償裝置的換代技術。
附圖說明
圖1一種電解電容器無功功率動態補償裝置原理圖
圖2一種電解電容器無功功率動態補償裝置應用電路原理圖
具體實施方式
下面結合實施例及其附圖對本實用新型做進一步詳細說明。
圖2是一種電解電容器無功功率動態補償裝置應用電路原理圖。圖2較圖1增加了兩隻無極性普通電容器C3和C4，由於電解電容器在工作頻率較高(20KHZ-200KHZ)時，ESR等效 電阻大，開關損耗大；將無極性普通電容器C3與電解電容器C1和無極性普通電容器C4與電解電容器C2分別並聯使用，可發揮無極性普通電容器等效電阻ESR小的優點，以進一步克服單一電解電容器使用時損耗大的缺點。
感性負載FZ的兩端分別接在交流輸入端A和N的連接端H和M，交流輸入端A和N通入交流電後，感性負載FZ工作，交流電功率因數降低，電解電容器無功功率動態補償裝置即開始工作，在交流電的0到周期內，開關管V1經二極體D2控制流經電感L的電流，經二極體D3對電解電容器C1和無極性普通電容器C3進行升壓式(Boost)脈寬調製或調頻式開關充電工作；在交流電的到π周期內，由開關管V3經電感L控制電解電容器C1和無極性普通電容器C3進行降壓式(Buck Converter)脈寬調製或調頻式開關放電工作，同時開關管V2導通，經二極體D1構成續流工作，將存儲在電感L裡的能量釋放到交流電。在交流電的π到周期內，開關管V2經二極體D1控制流經電感L的電流，經二極體D4對電解電容器C2和無極性普通電容器C4進行升壓式(Boost)脈寬調製或調頻式開關充電工作；在交流電的到2π周期內，由開關管V4對電解電容器C2和無極性普通電容器C4進行降壓式(Buck Converter)脈寬調製或調頻式開關放電工作，同時開關管V1導通，經二極體D2構成續流工作，將存儲在電感L裡的能量釋放到交流電，進而實現利用電解電容器進行交流電全周期的電容器充放電控制，達到對用電設備進行無功功率動態補償的目的。進而可採用已有技術根據負載FZ功率因數的變化，自動控制電解電容器充放電，製成對交流電或用電設備進行無功功率動態補償的裝置。
本實用新型解決了利用電解電容器對交流用電設備進行無功功率動態補償的技術難題，用本實用新型製成的電解電容器無功功率動態補償裝置，具有體積小，重量輕、成本低和無功功率補償可動態控制等優點，是現有中小功率無功功率動態補償裝置的換代技術。