基于功率因數補償的智能節電裝置設計與實現

唐偉，鐘偉

(四川工程職業技術學院電氣信息工程系，四川德陽，618000)

0 引言

節電降能技術主要針對大型用電設備功率因數補償居多[1]，節電設備本身體積比較大,采用的技術主要是變頻或有源功率因數校正[3][4]以及無源功率因數提高。無源功率因數提高的原理是將具有容性功率負荷的裝置與感性功率負荷并聯在同一電路，能量在兩種負荷之間相互交換，感性負荷所需要的無功功率可由容性負荷輸出的無功功率補償。采用變頻技術或有源功率提高達到節能由于成本高,幾乎沒有用于小型設備或家用電器，對于小型用電設備主要采用無源功率因數補償，但目前對小設備的功率因數補償方法都是直接并聯大電容，這樣有可能起不到功率因數提高的目的，甚至成為過補償反而降低功率因數，因此，這種補償是一種開環形式的補償。本文基于上述的原因提出了一種閉環式的功率因數提高方案，可以精確地控制功率因數的補償。

1 系統方案框圖

系統采用無源功率因數補償的方法。通過對輸入電流、電壓的檢測，計算出有功、無功、視在功率等數據發送給MCU，由MCU比較目前功率因數和目標功率因數從而控制電容陣列切換，選擇合適的電容并聯到負載，對負載功率因數進行精確補償。系統總體框圖如圖1所示，系統硬件主要包括輸入EMI濾波，功率因數計算單元，電容整列和切換控制電路，以及MCU單元電路。

圖1 系統總體框圖

2 功率因數補償的算法

用電設備中，絕大部分是感性負載，電路功率因數都會小于1,為了提高功率因數，通常是選擇在負載的兩端并聯電容器。……