一种脉宽调制型功率因数测量电路X
功率因数校正电路
功率因数校正电路功率因数校正电路是一种用于改善电力系统的功率因数的电路。
功率因数是衡量电路中有功功率与视在功率之比的指标，是一个无量纲的数值，通常用cosφ表示。
功率因数的大小表示了电路中有功功率（真实能量转换）和视在功率（总能量传输）的比例。
在电力系统中，有功功率是能够有效利用的功率，而视在功率则是电力供给的总功率。
在实际电力系统中，当负载处于感性（电感性）或容性（电容性）状态时，由于电感或电容的特性，电流与电压之间的相位差会导致功率因数的变化。
当负载处于感性状态时，电流会滞后于电压，功率因数为正。
当负载处于容性状态时，电流会超前于电压，功率因数为负。
一种常见的功率因数校正电路是利用谐振器的原理来实现的。
该电路由一个串联电容和一个并联电感组成。
在感性负载的情况下，电感产生的感抗可以与电容的电抗相消，从而实现相位校正。
同理，在容性负载的情况下，电容产生的电抗可以与电感的感抗相消。
另一种常见的功率因数校正电路是利用电路中的控制器进行相位校正。
该电路通过调节负载的电流和电压之间的相位差，实现功率因数的改善。
通常，控制器使用一种叫做PWM（脉宽调制）的技术来控制负载电流的相位。
PWM技术通过改变电压波形的占空比来调整电流与电压之间的相位差，从而改变功率因数。
此外，还有一些其他的功率因数校正电路设计方法，例如并联无功补偿电容器、有源功率因数校正器等。
这些方法都通过改变电路的特性，调整电流和电压之间的相位差，来实现功率因数的校正。
总的来说，功率因数校正电路是一种用于改善电力系统的功率因数的电路。
该电路可以通过改变电路的特性，调整电流和电压之间的相位差，实现功率因数的校正，提高系统的能效和电力质量。
脉冲宽度调制
脉冲宽度调制————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期:ﻩ脉冲宽度调制脉冲宽度调制(PWM）,是英文“Pｕlse Ｗidth Ｍoｄulatｉon”的缩写，简称脉宽调制,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。
目录1简介2背景介绍3基本原理4谐波频谱5具体过程6优点7控制方法8应用领域９具体应用１简介脉冲宽度调制是一种模拟控制方式，其根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或ＭOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳压电源输出的改变。
这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定，是利用微处理器的数字信号对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
ＰＷM控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式,也是人们研究的热点。
由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限,结合现代控制理论思想或实现无谐振软开关技术将会成为PWＭ控制技术发展的主要方向之一。
2背景介绍随着电子技术的发展,出现了多种PＷM技术，其中包括：相电压控制ＰWM、脉宽ＰＷM法、随机ＰＷM、SPWM法、线电压控制PWM等，而在镍氢电池智能充电器中采用的脉宽PWM法,它是把每一脉冲宽度均相等的脉冲列作为PWM波形，通过改变脉冲列的周期可以调频，改变脉冲的宽度或占空比可以调压,采用适当控制方法即可使电压与频率协调变化。
可以通过调整PＷM的周期、PWM的占空比而达到控制充电电流的目的。
模拟信号的值可以连续变化,其时间和幅度的分辨率都没有限制。
9V电池就是一种模拟器件，因为它的输出电压并不精确地等于9V，而是随时间发生变化，并可取任何实数值。
与此类似，从电池吸收的电流也不限定在一组可能的取值范围之内。
模拟信号与数字信号的区别在于后者的取值通常只能属于预先确定的可能取值集合之内，例如在{０V，５V}这一集合中取值。
PWM脉宽调制方法介绍
脉冲宽度调制脉冲宽度调制（PWM）是英文“Pulse Width Modulation”的缩写，简称脉宽调制。
它是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用于测量，通信，功率控制与变换等许多领域。
一种模拟控制方式，根据相应载荷的变化来调制晶体管栅极或基极的偏置，来实现开关稳压电源输出晶体管或晶体管导通时间的改变，这种方式能使电源的输出电压在工作条件变化时保持恒定。
脉冲宽度调制（PWM）是一种对模拟信号电平进行数字编码的方法。
通过高分辨率计数器的使用，方波的占空比被调制用来对一个具体模拟信号的电平进行编码。
PWM信号仍然是数字的，因为在给定的任何时刻，满幅值的直流供电要么完全有(ON)，要么完全无(OFF)。
电压或电流源是以一种通(ON)或断(OFF)的重复脉冲序列被加到模拟负载上去的。
通的时候即是直流供电被加到负载上的时候，断的时候即是供电被断开的时候。
只要带宽足够，任何模拟值都可以使用PWM进行编码。
多数负载(无论是电感性负载还是电容性负载)需要的调制频率高于10Hz，通常调制频率为1kHz到200kHz之间。
许多微控制器内部都包含有PWM控制器。
例如，Microchip公司的PIC16C67内含两个PWM控制器，每一个都可以选择接通时间和周期。
占空比是接通时间与周期之比；调制频率为周期的倒数。
执行PWM操作之前，这种微处理器要求在软件中完成以下工作：* 设置提供调制方波的片上定时器/计数器的周期* 在PWM控制寄存器中设置接通时间* 设置PWM输出的方向，这个输出是一个通用I/O管脚* 启动定时器* 使能PWM控制器PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。
让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。
噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。
对噪声抵抗能力的增强是PWM相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM用于通信的主要原因。
一种脉宽调制型功率放大器的研究及应用
一种脉宽调制型功率放大器的研究及应用随着工业经济的发展，脉宽调制型功率放大器作为一种关键技术，在电子行业得到了快速发展。
脉宽调制型功率放大器是在半导体功率放大器的基础上，发展而来的。
因其具有可调增大脉宽的特性，使得它不仅在汽车、激光、通信等领域的应用和发展得到了很大的推动，也在音频领域得到了广泛的应用。
首先，我们来了解脉宽调制型功率放大器的基本原理。
脉宽调制型功率放大器使用脉宽调制信号来控制放大器的输出电压。
脉宽调制信号是一种以集中于左右极性电平为基础的正弦信号。
当脉宽调制信号的电平发生变化时，放大器的输出电压随之发生变化。
这个过程就是脉宽调制型功率放大器的基本原理。
脉宽调制型功率放大器的最大优势是其输出的功率更大，可提供更强的功率来满足高功率信号的要求。
相比于普通放大器，它具有可调节脉宽的功能，可实现输出信号的精确控制，有利于解决高精度控制信号的各种问题。
此外，脉宽调制型功率放大器还具有负载适应性好、谐波失真度低、稳定性好、容量低等优点，为实现高精度控制和高效率功率放大提供了可靠的技术保障。
脉宽调制型功率放大器应用广泛，主要应用于汽车、激光、通信、音频等领域。
在汽车领域，脉宽调制型功率放大器用于控制引擎、冷却系统、点火系统等部件；在激光领域，该设备可用于激光电源和激光束的调整，从而实现激光的控制；在通信领域，脉宽调制型功率放大器用于收发信号，提高信号的传输效率；在音频领域，该设备可用于放大音频信号，使音频更加清晰细腻。
与传统的普通放大器相比，脉宽调制型功率放大器具有较强的性能，但其制造及测试技术更为复杂，也比较昂贵。
因此，在开发脉宽调制型功率放大器的同时，需要采用一些技术手段，来提高功率放大器的性能，降低技术成本。
总之，脉宽调制型功率放大器是一种关键技术，它具有可控制输出信号的精度和可调增大脉宽的特性，因而得到了广泛的应用，在汽车、激光、通信、音频等领域发挥着重要作用。
在未来，脉宽调制型功率放大器将继续发挥独特的优势，为汽车、激光、通信、音频等行业的发展提供坚实的技术支撑。
一种功率因数自适应的不连续脉宽调制算法[发明专利]
![一种功率因数自适应的不连续脉宽调制算法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/83d63f0db5daa58da0116c175f0e7cd185251846.png)
专利名称：一种功率因数自适应的不连续脉宽调制算法专利类型：发明专利
发明人：王硕,张何,李静,鲍预立,张晓晨
申请号：CN202111009350.0
申请日：20210831
公开号：CN114421837A
公开日：
20220429
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种功率因数自适应的不连续脉宽调制算法，通过在传统DPWM控制模式下注入零序电压矢量来克服现有不连续脉宽调制中功率因数不可调的问题，并通过增加限制条件，拓展自适应功率因数角范围0°至60°的范围，使得三相逆变器中的开关损耗降到最小，提高三相逆变器的效率。
申请人：宁波诺丁汉大学
地址：315100 浙江省宁波市鄞州区泰康东路199号
国籍：CN
代理机构：宁波甬致专利代理有限公司
代理人：李迎春
更多信息请下载全文后查看。
一种脉宽调制型功率因数测量电路
主要 由测 量 降 压 变 压 器 Ｂ 、 流 桥 （Ｃ ）三 端 稳 压 １整 Ｉ１ 、
器 （（ ） Ｍ７ ０ 、 偶 （Ｃ 、Ｃ ４ ２ 斯 密 特 反 向器 Ｉ２Ｌ ８ ５光 ２ Ｉ３ Ｉ Ａ） Ｎ ５、
（Ｃ ） ４ Ｃ１ 、 非 门 （Ｃ ） ４ Ｉ Ｊ和 运 放 （Ｃ ） Ｉ５ ５ Ｈ ４ 与 Ｉ ６ ５ ＨＣ） ０ Ｉ ７
Ｌ ５ 成 。功 率 因数 测 量 电路 工 作 原 理 如下 。 Ｍ３８组
１ 测 量 电 路 电 源
当 电 动 机 负 载 减 小 时 ， Ｄ 脉 宽 减 小 （ 图 中 Ｖ５ 如
虚线 所 示 ） Ｖ７ ， Ｂ脉 宽 变 窄 ， 磁 电 流 减 小 以满 足 小 励 负 载 下功 率 因 数 Ｃ ｃ＝１时 的 励 磁 电 流要 求 。 ＯＳ ￣ Ｉ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
反 向器 输 出 ５ 方 波 信 号 ， 图 ３中 ｖｂ、 Ｄ 所 示 。 Ｖ 如 Ｖ５
—４善 Ｃ Ｏ Ｓ ￣ ＝ １
０
一
Ｂ相 电压 ＶＢ滞 后 于 Ｃ、 相 电 压 ９ 。 当 功 率 因 数 Ａ ０， Ｃ ｃ＝１时 ， ＯＳＩ ￣ Ｖｂ信 号 与 ＶＢ 同 相 位 ， 滞 后 于 Ｖｃ 也 ａ ９ 。 当 同步 电 动 机 输 入 电流 增 大 时 ， ０。 Ｖｂ方 波 的 宽
电电压降低 时 ， 波 的宽度将 变窄 ， 之则 变宽 。 方 反
３ Ｂ相 电流 测 量
电流 互 感 器 ＴＡ１测 量 同 步 电 动 机 输 入 的 电 流 与 相 位 ， 由 Ｒ３、 经 Ｄ３、 ４组 成 的整 流 、 波 电 路 处 １ ３ 削 理 后 ， 入光 偶 ４ ５进 行 隔 离 ， 经 过 两 个斯 密 特 输 Ｎ２ 再
PWM脉宽调制变频电路
PWM脉宽调制变频电路
在图4-2b、c两种电路结构中，因采用不可控整流 器，功率因数高。而在图4-2a电路中，由于采用可控 整流，输出电压有换相电压降产生，谐波的无功功率 使得输入端功率因数降低。在图4-2a、b两种电路结构 中，独立的调压调频环节使之容易分开调试，但系统 的动态反应慢。图4-2c所示的电路结构则具有动态响 应快，功率因数高的特点。
PWM脉宽调制变频电路
变频器的分类与交—直—交变频器 的结构框图。图4-1a所示的交—交变频器在结构上没有 明显的中间滤波环节，来自电网的交流电被直接变换为 电压、频率均可调的交流电，所以称为直接变频器。而 图4-1b所示的交—直—交变频器有明显的中间滤波环节， 其工作时首先把来自电网的交流电变换为直流电，经过 中间滤波环节之后，再通过逆变器变换为电压、频率均 可调的交流电，故又称为间接变频器。
图4-10 分段同步调制
PWM脉宽调制变频电路
4.1.2 SPWM波形的开关点算法
在SPWM系统中，通常是利用三角载波与正弦参 考波进行比较以确定逆变器功率器件的开关时刻， 从而控制逆变器输出可调正弦波形。这一功能可由 模拟电子电路、数字电子电路、专用的大规模集成 电路等装置来实现，也可由计算机编程实现。SPWM 系统开关点的算法，主要分为两类：一是采样法， 二是最佳法。
形成不可调的直流电压Ud。而逆变环节则以六只功率开关
器件和辅助元件构成，这些开关器件可以选用功率晶体管 GTR，功率场效应晶体管MOSFET，绝缘门极晶体管IGBT等。 控制逆变器中的功率开关器件按一定规律导通或断开，逆 变器的输出侧即可获得一系列恒幅调宽的输出交流电压， 该电压为可调频、可调压的交流电——VVVF。
PWM脉宽调制变频电路
4.1.1 PWM脉宽调制原理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
测控技术
一种脉宽调制型功率因数测量电路
Ξ
杨润生,刘洪文,张仿跃,张素宁
(军械工程学院,河北石家庄 050003)
摘 要:介绍了一种脉宽调制型功率因数测量电路的工作原理。
关键词:同步电机;功率因数;调节电路
中图分类号:TM341 文献标识码:A 文章编号:1003242502(2002)0320015203
双频变频发电机组处于变频工作状态时,原来
的工频同步发电机变为同步电动机运行,其励磁电流应工作在同步电动机U 形曲线最低点的连线上
如图1所示,即功率因数COS
Φ=1。
如果励磁电流过大(称为过励),则同步电动机电流超前与电压,励磁电流过小(称为欠励),则同步电动机电流滞后与电压,两者均引起无功电流增大,造成同步电动机温度升高、效率降低,甚至使电动机工作不稳定而失步。
所以,随着同步电机负载或输入电流相位的变化,功率因数调节电路应能自动调节励磁电流,满足其工作要求。
图1 同步电动机U 形曲线
一种脉宽调制型功率因数测量电路如图2所示,
主要由测量降压变压器B1、整流桥(IC1)、三端稳压器(IC2)LM7805、光偶(IC3、IC4)4N25、斯密特反向器(IC5)54HC14、与非门(IC6)54HC00J 和运放(IC7)LM358组成。
功率因数测量电路工作原理如下。
1 测量电路电源
工频C 、A 相电压经过测量降压变压器B1降压
后,由整流桥整流输入三端稳压器LM7805输入和
接地端,在三端稳压器输出和地之间输出5V 稳定电压,供给各集成块。
2 C 、A 相电压测量
工频C 、A 相电压经过测量降压变压器B1进行降压,由R 1、D1、D2组成的整流、削波电路处理后,输入光偶4N25进行隔离,再经过三个斯密特反向器输出5V 方波信号,如图3中Vca 、V5B 和V5C 所示。
当市电电压降低时,方波的宽度将变窄,反之则变宽。
3 B 相电流测量
电流互感器TA1测量同步电动机输入的电流与相位,经由R 3、D3、D4组成的整流、削波电路处理后,输入光偶4N25进行隔离,再经过两个斯密特反向器输出5V 方波信号,如图3中Vb 、V5D 所示。
B 相电压VB 滞后于C 、A 相电压90°,当功率因数
COS
Φ=1时,Vb 信号与VB 同相位,也滞后于Vca 90°。
当同步电动机输入电流增大时,Vb 方波的宽
度将变宽。
如功率因数COS
Φ为负数时,说明电动机表现为容性负载,Vb 信号左移超前VB ;如功率
因数COS
Φ为正数时,说明电动机表现为感性负载,Vb 信号右移滞后VB 。
4 功率因数测量输出
电压测量信号V5B 和V5C 分别与电流信号
V5D 进行与运算结果如图3中V6A 、V6B 所示。
V6A 、V6B 分别接到比较器LM358的“+”与“-”端,比较后输出信号如图3中V7B 所示。
V7B 信号经运放LM358放大滤波后输入励磁控制回路(与励磁调压器共用)。
当电动机负载减小时,V5D 脉宽减小(如图中虚线所示),V7B 脉宽变窄,励磁电流减小以满足小
负载下功率因数COS
Φ=1时的励磁电流要求。
5
12002年 第3期 移 动 电 源 与 车 辆 Ξ收稿日期:2002202204
作者简介:杨润生(19632),男,讲师,硕研,主要从事内燃机电站运用与技术保障研究。
图2
功率因数测量电路
图3 功率因数测量电路工作时序
6
1 Movable Power Station & Vehicle No.3 2002
当同步电机功率因数COS Φ≠1,表现为容性负载时(如图1所示,过励状态),V5D 信号波形左移,V7B 脉宽变窄,励磁电流减小以减少小电动机输入
无功电流,使功率因数COS
Φ=1。
当同步电机功率因数COS Φ≠1,表现为感性负
载时(如图1所示,欠励状态),V5D 信号波形右移,V7B 脉宽变宽,励磁电流增大以减小电动机输入无
功电流,使功率因数COS
Φ=1。
此外,当市电电压降低时,V5B 、V5C 脉宽减小(如图3中园点线),V7B 脉宽增大,励磁电流增大,以弥补市电电压波动引起的功率因数偏差。
调整电路中可变电阻R P1可使两个与非门同时输出高电平时,比较器LM358(IC7B )的“+”电压略低于“-”端电压,保证输出为低电平。
R P2、R P3用于放大回路比例和积分环节的调整。
R P4、R P5分别为功率因数调节电阻,R P4细调、R P5为粗调,同步电动机启动运行后,调节R P4或R P5使电机输入电流工作在较小的区域。
以上各可调电阻一经调整后一般不需要经常调整。
该电路应用于20SF 2W7双频变频电站,取得良好效果。
A kind of pules modulation circuit for measuring pow er factor
YAN G Run 2sheng ,L IU Hong 2wen ,ZHAN G Fang 2yue ,ZHAN G Su 2ning
(O rdnance Engi neeri ng College ,Hebei Prov ,S hijiaz huang 050003,Chi na )
Abstract :Introduced the principles of pulse modulating circuit for measuring power factor.K ey w ords :synchro 2motor ;power factor ;modulating circuit
(上接第8页)3 结论
为达到越来越严格的排放法规的要求,必须减少发动机冷启动期间的排放。
这可以从燃料组分的优化,内燃机的设计及催化转化器的快速起燃等方面采取措施。
参考文献:
〔1〕 周龙保.内燃机学〔M 〕.机械工业出版社,1999.〔2〕 Oser P ,Muellet E ,Haertel G R ,et al.Novel emission
technologies with emphasis on catalyst cold start improve 2ments status report on V W 2Pierburg burner/catalyst sys 2tems 〔J 〕.SAE Paper 940474,1994.
〔3〕 Ma T ,Collins N ,Hands T.Exhaust gas ignition (EGI )2a
new concept for rapid light 2off of automotive exhaust cat 2alyst 〔J 〕.SAE Paper 920400,1992.
〔4〕 K ollmann K ,Abthoff J ,Zahn W ,et al.Secondary air
injection with a new developed electrical blower for re 2duced exhaust emissions 〔J 〕.SAE Paper 940472,1994.
〔5〕 P Langen ,M Theissen ,J Mallog et al.Heated catalytic
converter competing technologies to meet L EV emission standards 〔J 〕.SAE Paper 940470,1994.
〔6〕 黄佐华等.火花点火发动机用含氧燃料对冷启动和怠
速时未燃碳氢排放影响的实验研究〔J 〕.小型内燃机,
1998,(5).
The factors affecting the gasoline engine vehicle cold start
emissions and the improving measures
ZHAN G Su 2ning ,YAN G Run 2sheng ,ZHAO Jin 2cheng
(The O rdnance Engi neeri ng College ,Hebei Prov.,S hijiaz huang 050003,Chi na )
Abstract :Analyzed the factors affecting the gasoline engine cold start emissions ,put forward the measures to reducing the cold start emissions.
K ey w ords :gasoline engine ;cold start ;emissions ;three 2way catalyst
7
12002年 第3期 移 动 电 源 与 车 辆 。