功率因数补偿器原理

图中按虚线将控制器分成：、测量部分；、直流放大部分；、执行部分；、电源部分。工作如下：先将交流电压与电流间的相位差，转换成直流电压信号，再将直流信号放大驱动执行部分动作，投入或切除补偿电容器。
测量部分的交流信号取自电网系统中母线A、C相线电压uAC和B相电流iB，由图三知三相交流系统中，当B相电流iB与B相电压uB同相，即COSj =1时，相电流iB与线电压uAC相差为p /2，当iB超前或滞后uB时，iB、uAC相位差就会小于或大于p /2，为了测出这种相位关系的变化，测量部分采用半波相敏差分放大线路，u1、u2分别反映交流侧uAC及iB相位的两个交流电压值。由图知，只有当u2处于负半周时T1、T2的发射结正向偏置，才有可能导通。根据u1的极性决定是否产生集电极电流i1、i2。图四、图五、图六是反映u1与u2的相位关系与检测回路中T1、T2集电极电流流通的情况。图四为u1、u2同相在一周内只有T1导通，由于发射极与集电极所加的电压u1、u2的平均值最大，集电极电流i1最大而T2不会导通，故一周内a、b间的直流输出电压Uab=i1R1>0并为最大。图五为u1超前、u2相位p /2，由图可见，在0~p /2时，u1处于正半周，u2处于负半周，T2发射结正向偏置而导通，集电极电流i2经过二极管D2流达电阻R2，在3p /2~2p 期间，u1、u2均处于负半周，T1发射结正向偏置导通，集电极电流i1经二极管D1流过电阻R1，这样在一个周期内，T1、T2均导通p /2，而且导通期间两只三极管基极电压和集电极电压平均值相同，故i1=i2，选择R1=R2，则此时在一周内直流输出电压Uab=i1R1-i2R2=0。图六为u1与u2相差小于p /2，显而易见，T2导通时间比T1导通时间短，此时一周内i1平均值大于i2平均值，故Uab=i1R1-i2R2>0，此时Uab小于u1与u2同相位时的直流输出值，如果u1与u2相位差大于p /2时，同样可得Uab=i1R1-i2R2<0，因此可根据交流侧电压uAC与电流iB的相位差使相敏放大线路输出不同的直流电压去控制直流放大部分，在Uab<0时，Uab经D4、R4加到T3、T5的发射结，再由T3、T5放大后驱动继电器J1动作，反之Uab>0时，Uab经D3、R3加到T4、T6发射结，由T4、T6放大后驱动J2动作。当J1动作后，J1常闭触点打开，C5经R7由负电源充电，使T7基极电位不断下降，经过一段时间（延时）后T7、T9导通，继电器J3动作，使第一组电容器投入系统运行，同时控制第二组电容器投入的J3的常闭触点打开，第二组开始延时，如果第一组电容器投入系统运行后系统功率因数仍达不到要求，测量回路的直流输出Uab仍小于零，那么第二组的延时结束后，继电器J5动作，将第二组电容器投入运行；反之若Uab大于零，则T4、T6导通J2动作，经过延时后J4动作，将第一组电容器从系统中切除，如Uab仍大于零，则又经过延时后，切除第二组电容器，从而达到自动调控系统功率因数的效果。