功率因数与电压调节双闭环PI控制电路优化

为了更好地理解功率因数和电压调节双闭环PI控制的原理，图5-21以原理框图的形式将双闭环控制模式清晰地表现出来，请参考图5-21、图5-22进行分析。

图5-20 功率因数信号形成（鉴相）电路和输出电压反馈信号电路

DJK3电动机节电器的双闭环控制流程简述：

运放电路A4a接成积分放大器，为软起动控制电路，调整半可变电阻RP1和RP2可使软起动时间和起动电压为所需数值（不同容量和不同负载的电动机起动时间和起动起始电压有所不同）。在（上电）起动期间，运放电路A4a的输出脚1脚（积分输出）产生15V～0的电压变化，当此电压值大于0V时，运放电路A4d因同相端电压高于反相端负压，14脚输出为正的高电平，晶体管VT1反偏截止，VT2、VT3正偏导通。A4a输出的软起动信号经R19、R20输入至电压调节器A4b的同相输入端5脚；VT2正偏导通，将鉴相电路输入的功率因数调节信号短路到地，VT3导通，将输出电压反馈信号短路到地，此时输出电压调节器的控制信号只有软起动信号生效。VT1、VT2、VT3三只晶体管起到三只联动开关的作用，对输入至电压调节器的信号进行了切换，VT1等效为图5-22中的S1-1，VT2等效为图5-22中的S1-2，VT3等效为图5-22中的S1-3。起动过程结束后，A4a的输出脚电压由0～-15V变化，使A4d同相端电压低于反相端负分压值，A4d输出脚电压变为负电平，此时VT1、VT2、VT3三只“联动开关”再次动作，VT1正偏导通，VT2、VT3反偏截止，软起动控制信号因VT1短接被“截断”，而鉴相器输出的功率因数信号和输出电压反馈信号，汇合后输入电压调节器A4b的同相输入端，整个系统便在给定值和两路反馈信号作用下，使电动机端电路跟随负载变化自动调整输出，电动机在较高的功率因数值和效率下运行。

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图5-21 功率因数和电压调节双闭环PI控制电路

图5-22 功率因数和电压调节双闭环原理方框图

半可变电阻RP3、RP4用于调整功率因数反馈比例和电压反馈比例（同时也形成了给定值调节），使输出电压跟随负载变化而变化，并且在整定范围内变化，输出电压降低时输出电流能同步降低或维持原值不变，避免电压降幅过大引起电流上升产生过载、堵转等现象。

A4b、A4c两级运放电路组成了电压调节器，两级电路同时又为积分放大器（I调节电路），与前级电路配合构成了功率因数、电压的双闭环PI电路。半可变电阻RP5、RP6为输出电压上、下限幅调整电位器，用于整定A4c输出控制信号的范围，以适应后级移相触发电路输入控制信号的电压范围要求。