單相有源功率因數(shù)校正技術(shù)的發(fā)展

《單相有源功率因數(shù)校正技術(shù)的發(fā)展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、.單相有源功率因數(shù)校正技術(shù)的發(fā)展TheDevelopmentofSingle-Phone,ActivePower-Factor-correctionTechnique汪晶慧林維明鄒劍華（福州大學電氣工程與自動化學院，福州350002）摘要：本文對現(xiàn)有的功率因數(shù)校正技術(shù)進行了分析和總結(jié)。通過軟開關(guān)技術(shù)以及新型高性能的電路拓撲設(shè)計，分析了提高AC-DC變換器的轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)。提出了無橋PFC電路是高性能功率因數(shù)校正電路研究的方向。Abstract:Areviewsofupdatepower-factor-correctiontechni

2、quesispresented.ThetechniqueswithwhichtoincreaseAC-DCconversionefficienciesarediscussedbysoft-switchingandnewhighperformancecircuittopologydesigns.1概述大部分用電設(shè)備中，其工作電壓直接取自交流電網(wǎng)。所以電網(wǎng)中會有許多電力電子裝置、電磁設(shè)備和電子設(shè)備等非線性負載，使電網(wǎng)產(chǎn)生諧波電壓和電流。而許多沒有采取功率因數(shù)校正技術(shù)的AC-DC整流電路，輸入電流波形呈尖脈沖狀。因此，交流網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)只有

3、0.5~0.7，電流的總諧波畸變（THD）很大，可超過100%（功率因數(shù)為0.999時，THD約為3%）。為了防止電網(wǎng)的諧波污染，或限制電子設(shè)備向電網(wǎng)發(fā)射諧波電流，國際上已經(jīng)制定了許多電磁兼容標準，有IEEE519、IEC1000-3-2等[1]。因此，提高功率因數(shù)，減少諧波的含量也就是功率因數(shù)校正（PFC）成為開關(guān)電源領(lǐng)域中非常重要的研究方向。PFC根據(jù)相數(shù)的不同可以分為單相功率因數(shù)校正電路和三相功率因數(shù)校正電路。本文對單相功率因數(shù)校正電路的發(fā)展和現(xiàn)狀作了簡單的敘述，主要對中大功率場合和低壓輸入的功率因數(shù)校正電路進行分析和比較，并

4、且展望了PFC技術(shù)的發(fā)展方向。2功率因數(shù)校正的現(xiàn)狀功率因數(shù)的校正主要有兩種方法：無源功率因數(shù)校正和有源功率因數(shù)校正。無源功率因數(shù)校正利用線性電感器和電容器組成濾波器來提高功率因數(shù)、降低諧波分量。這種方法簡單、經(jīng)濟，在小功率中可以取得好的效果。但是，在較大功率的供電電源中，大量的能量必須被這種濾波器儲存和管理，因此需要大電感器和電容器，這樣體積和重量就比較大也不太經(jīng)濟，而且功率因數(shù)的提高和諧波的抑制也不能達到理想的效果[2]。有源功率因數(shù)校正是使用所謂的有源電流控制功率因數(shù)的校正方法，可以迫使輸入電流跟隨供電的正弦電壓變化[3]。這種

5、功率因數(shù)校正有體積小、重量輕、功率因數(shù)可接近1等優(yōu)點。本文主要針對有源功率因數(shù)校正進行論述。*福州大學科技發(fā)展基金項目（項目號：XY-3-2）....有源功率因數(shù)校正電路（APFC）又分為雙級APFC和單級APFC。單級功率因數(shù)校正電路將PFC預(yù)調(diào)節(jié)電路與DC-DC后調(diào)節(jié)電路集成為一次能量處理，同時實現(xiàn)輸入電流整形和輸出電壓快速調(diào)節(jié)，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低、變換效率較高等優(yōu)點。但是輸入電流不能取得理想正弦，且只適用于小功率場合[4]。單級功率因數(shù)校正電路還存在一個非常嚴重的問題，其儲能電容電壓不可控，會隨著輸入電壓和負載的變化而變化。

6、如何降低儲能電容電壓是單級功率因數(shù)校正電路的一個研究熱點。雙級功率因數(shù)校正中的PFC電路經(jīng)過多年的研究，相對來說比較成熟，是比較常用的方式。它由兩個相互獨立的變換器分別實現(xiàn)輸入電流的整形和輸出電壓的快速調(diào)節(jié)，前級PFC功率因數(shù)校正電路通常采用（非隔離）boost、buck/boost和（隔離）Flyback變換器。電流連續(xù)（CCM）Boost電路由于電路拓撲的優(yōu)勢成為最常用的PFC電路。把諸如軟開關(guān)技術(shù)等新技術(shù)應(yīng)用于中大功率PFC電路中，是提高PFC轉(zhuǎn)換效率、抑制諧波分量和EMI問題，提高PFC性能指標的一個發(fā)展方向。3軟開關(guān)功率因

7、數(shù)校正電路圖1boost電路近年來國內(nèi)外對功率因數(shù)校正的研究在于如何改善中大功率boost電路的性能，主要集中在如何減少boost電路中的二極管的反向恢復(fù)損耗和MOSFET的開通損耗，從而提高轉(zhuǎn)換效率和減少EMI（電磁干擾）。圖2boost電路關(guān)鍵電流、電壓波形圖由于boost電路是升壓電路，輸出電壓總是比輸入電壓大，如果輸入電壓是90－265V則輸出為380－400V。在高頻電力電子PFC電路中，功率二極管用快恢復(fù)二極管，而快恢復(fù)二極管的一個重要參數(shù)是反向恢復(fù)特性。換句話說，快恢復(fù)二極管在正偏時流過電流，反偏時則需要加載一段時間的

8、反偏電壓才能恢復(fù)反向截止功能。在這段時間內(nèi)，二極管流過反向恢復(fù)電流。圖1是boost變換器電路圖，圖2是boost電路關(guān)鍵電壓電流波形圖。在圖2中，VDS和is是開關(guān)管上的電壓和電流，iD是二極管上的電流，IIN是流過電感上的電流，i