多相交叉升压电路在变频空调有源功率因数校正技术中的应用
升压功率因数校正电路
升压功率因数校正电路
升压功率因数校正电路通常包括电感、电容、开关器件（如MOSFET、IGBT等）以及控制电路等组成。
它的工作原理是通过控制
开关器件的导通和关断，改变电路中的电流波形，从而实现对电路
中的功率因数进行校正。
当负载变化时，校正电路能够自动调整电
路的工作状态，以维持稳定的功率因数。
在实际应用中，升压功率因数校正电路通常被应用于需要稳定
电压输出并且要求功率因数高的场合，比如工业用电、电力变换器、UPS（不间断电源）等设备中。
它能够提高系统的稳定性，减少谐波
产生，降低电网损耗，改善电能质量，并且符合现代电力系统对于
能源节约和环保的要求。
总的来说，升压功率因数校正电路在电力系统中扮演着重要的
角色，它通过改善功率因数，提高能源利用效率，减少能源浪费，
对于提升电力系统的性能和稳定性具有重要意义。
功率因数校正电路(pfc)电路工作原理及应用
功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。
PFC 是在20世纪80年代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器的广泛应用。
PFC 电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。
线路功率因数降低的原因及危害 导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。
前一个原因人们是比较熟悉的。
而后者在电工学等书籍中却从未涉及。
功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S 。
对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF 即为COS Φ。
由于很多家用电器(如排风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。
这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。
为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。
最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。
PFC 方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使AC 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。
长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现AC-DC 转换的。
由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。
滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC 线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC 输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。
变频空调有源功率因数校正电路的设计【开题报告】
毕业设计开题报告电气工程及其自动化变频空调有源功率因数校正电路的设计1选题的背景、意义近几十年来，由于大功率电力电子装置的广泛应用，使公用电网受到谐行改善。
近年来，功率因数校正技术作为抑制谐波电流波电流和谐波电压的污染日益严重，功率因数低，电能利用率低。
为了抑制电网的谐波，提高功率因数，人们通常采用无功补偿、有源、无源滤波器等对电网环境进，提高功率因数的行之有效的方法，备受人们的关注。
在直流变频空调中，其AC/DC变换大都采用二极管整流和大容量电容器组成的整流滤波单元与供电电网直接相连。
其功率因数一般为0.7左右，同时输入电流谐波大，特别是奇次谐波尤为突出。
变频空调在诞生20年后，逐渐成为世界空调节能发展新方向。
变频空调技术是以转速可变的压缩机替代了转速不可变的压缩机。
采取改变压缩机频率实现能力变化去满足制冷（热）的负载变化。
与传统定速空调相比，变频空调器制热速度快；四是低温供暖能力；五是降低环境噪声；六是使用寿命长的主要优势有六大方面：一是节能省电；二是精确控温、舒适性好；三是制冷。
所以变频空调会成为主流，而随着空调的大量使用谐波电流和谐波电压的污染日益严重，为了减少污染，提高功率因数是最为行之有效的手段，2相关研究的最新成果及动态20世纪80年代的单转子压缩机时代[1-3]此类变频空调器采用交流变频，制冷剂流量调节方式采用毛细管，压缩机采用单转子交流变频压缩机。
这种空调器基本能体现变频空调器各种优点，而且可靠性好。
缺点是节能效果低，噪音和震动也比较大这是变频技术应用于空调器后的早期产品，压缩机工作频率在30HZ-60HZ，制冷（制热）可控范围不大，电控于普通分体机功能相当，但性能却优于普通分体机，因而容易被市场接受而商品化。
当时日本内有30%的变频产品属于此种类型。
由于那时是变频空调的初级阶段，存在耗能仍较高等缺陷。
20世纪90年代的双转子压缩机时代变频空调同样也是采用交流变频，不同的是压缩机采用双转子交流变频压缩机，制冷剂流量调节方式采用电子膨胀阀。
有源功率因数校正前置升压变换器的设计应用
有源功率因数校正前置升压变换器的设计应用有源功率因数校正前置升压变换器的设计应用1引言提高开关电源的功率因数，不仅可以节能，还可以减少电网的谐波污染，提高了电网的供电质量。
为此研究出多种提高功率因数的方法，其中，有源功率因数校正技术（简称APFC）就是其中的一种有效方法，它是通过在电网和电源之间串联加入功率因数校正装置，目前最常用的为单相BOOST前置升压变换器Ô­理，它由专用芯片实现的，且具有高效率，电路简单，成本低廉等优点，本文介绍的低成本零点流型APFC控制芯片FAN7528N即可实现该功能。
2FAN7528的电路特点2.1，FAN7528N DIP8封装，也有SMD封装（FAN7528M），内部含有自启动定时器，正交倍增器，零电流检测器，图腾柱驱动输出、过压、过流、欠压保护等电路。
2.2FAN7528PFC控制芯片的性能特点该芯片的最大特点是采用零电流导通变频控制模式，其它性能特点如下：«内置启动定时电路；«内置R/C滤波器，可省掉外部R/C；«过压及欠压比较器；«零电流检测器；«单象限乘法器；«1.5％的内部可调整的带宽；«低启动电流及低工作电流FAN7528是一个引脚简单，高性能的有源功率因数校正芯片。
它是被优化的，稳定的，低功耗，高密度的电源芯片，且外围元器件少，节省了PCB布线空间。
内置R/C滤波器，抗干扰能力强，对抑制轻载漂移现象增加了特殊电路。
对辅助电源范围不要求，输出图腾驱动电路限制了功率MOSFET短路的危险，极大地提高了系统的可靠性。
3有源功率因数校正原­理设计3.1控制芯片采用FAN7528，功率MOSFET Q1的通、断受控于FAN7528N 的零点流检测器，当零电流检测器中的电流降为零时，即升压二极管D1中的电流为零时，Q1导通，此时的电感L开始储能，电流控制波形，这种零电流控制模式有以下优点：«由于储能电感中的电流为零时，Q1才能导通，这样就大大减少了MOSFET的开关应力和损耗，同时对升压二极管的恢复时间没有严格的要求，另一方面免除了由于二极管恢复时间过长引起的开关损耗，增加了开关管的可靠性。
MC33262有源功率因数校正技术(APFC)
有源功率因数校正技术(APFC)在开关电源中的应用研究近年来，开关电源因效率高，成本低，而在各个领域获得了广泛的应用。
但是采用传统的非控整流开关电源，由于输入阻抗呈容性，网侧输入电压和输入电流间存在较大相位差，加上输入电流严重非正弦，并呈脉冲状，故功率因数极低，谐波分量很高，给电力系统带来了严重的谐波污染。
为此，国际电工委员会早在90年代初就制定了IEC1000-3-2标准，严格限定设备的功率因数必须接近于1，提高开关电源的功率因数已经成为国内电源厂商的当务之急。
由于输入端有整流元件和滤波电容，单相AC/DC开关电源及大部分整流电源供电的电子设备，其电网侧功率因数仅为0.65左右。
采用有源功率校正技术后可提高到0.95～0.99，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率。
有源功率因数校正主要是在整流滤波和DC/DC功率级之间串入一个有源PFC作为前置级，用于提高功率因数和实现DC/DC级输入的预稳，用作PFC电路的功率级基本上是升压型Boost变换器，它具有效率高、电路简单、适用电源功率高等优点。
开关电源同时是一个重要的电磁干扰源，所以减少和抑制开关电源的电磁发射成为3C认证中的关键，也是开关电源设计中的重要课题。
开关电源中的功率开关管在高频下的通、断过程产生大幅度的电压和电流跳变，从而产生强大的电磁骚扰。
滤波是压缩干扰频谱的基本手段，抗EMI滤波器是EMC技术的基础元器件之一。
在开关电源的滤波器设计中，磁性元件中电感的材料选取及电感取值的设定，对于开关电源的电磁兼容设计至关重要。
APFC控制技术原理APFC技术主要采用一个变换器串入整流滤波与DC/DC变换器之间，通过特殊的控制，一方面强迫输入电流跟随输入电压，从而实现单位功率因数；另一方面反馈输出电压使之稳定，从而使DC/DC变换器的输入实现预稳。
功率因数补偿控制专用芯片MC33262的电流控制方式是峰值电流控制方式。
它的基本思想是采用一个正弦基准电流作为上限，由输出检测信号经误差放大后与输入全波电压的检测信号相乘获得，下限则为零。
变频空调中功率因数校正的控制电路设计
变频空调中功率因数校正的控制电路设计APFC control circuit design of inverter airCON上海大学，上海，200072Shanghai University, Shanghai 200072苗海亮，雷淮刚，陈辉Miao Hai-liang, Lei Huai-gang, Chen Hui摘要：利用双闭环控制原理设计了较大功率交流/直流变频空调的一种有源功率因数校正（APFC）方案。
实验结果表明前级PFC环节输出电压纹波大大降低，输入电流交越失真大为改善，满足了"3C认证"中EMC认证要求，最后给出了部分实验结果。
关键字：平均电流控制，有源功率因数校正，变频空调，3C认证Abstract：An active power factor control (APFC) scheme for high power AC and DC inverter air conditioner is implemented with BOOST CCM averaged current mode control. Its voltage loop and current loop control circuit is mainly designed. Experimental results prove that the output ripple voltage is reduced and the input current crossover distortion is restrained greatly, which meet the EMC conditions in the "China Compulsory Certification". Finally, some experimental waves are also given as proofs.Keywords：Average Current Control , APFC，Inverter AirCON，3C Certification1 引言目前市场上销售的交流、直流变频空调中，其功率前级一般都采用二极管全桥整流方式，造成电网谐波污染，功率因数下降，而且产生很强的EMI，对电网和其他用电设备的安全运行造成潜在危害。
功率因数校正技术在变频空调上的应用
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目 程术 技
题 ，也无需考虑 高速 开关器件带来的其他如 ： （ ）降水对策 ２ 器件发热 、线路的寄生 电感 等问题 ，对设计的 ①降水原 则 ： “ 分层降水 ，按需控 制 ，动 要求也大大降低。因此半主动式Ｐ 是兼具 了 ＦＣ 态调整 ”。 被动式Ｐ 电路结构简单、高可靠性 、无Ｅ ＦＣ ＭＩ ②采用基坑内降水方案。当基坑开挖深度 在 承压水含水层顶板以上１０ ． ｍ以内或低于含水 问题的优势和 主动式Ｐ 谐波抑制效果好 、输 Ｃ Ｆ 出 电压高的特点 ，是一种性价 比非 常高的解决 层顶板 时 ，需要把地下水位控制在 开挖 面以下 方案 ，非常适用于 中小功率 的变频 空调系统 ， ｌ ．米 ，当开挖深 度在 承压水含水 层顶板 以上 ０ １ １０ ．ｍ以上 时 ，疏 干潜 水 ，同时需要 降低承压 在 ｌ 变频空调 到２ 变频空调 都可以获得 比较 Ｐ Ｐ 好的效果 。 水 ，基坑 开挖过程中 ，降承压水头 的基坑 临界 深度根据 水位监测情况确定 ，要求基坑 内潜水 ２ ４ 主动式Ｐ Ｃ ． Ｆ 及微承压水水位降至基坑开挖底面以下１０ ． ｍ。 主 动式Ｐ 也叫有源ＰＦ ＦＣ Ｃ，通 过设计 主 ③疏千降水井在基坑开挖之前２ 天进行 ， Ｏ 动式Ｐ 可 以得到 较高 的功率 因数和 较小 的 ＦＣ 施工过程 中根据 现场 检测情况 ，适 当调整降水 总谐波失 真 （ ＴＨＤ） ；同时 在在较 大输入 电 井的启动时 间和 需要降低的水头 ，以保证有效 压范 围内输 出稳 定 的较高 的 电压 。 因此 其 已 降低开挖 土体 中的含水量 ，确保开挖施工顺利 经成为 中低 功 率负 载提 高电 源功率 因数 的 最 进行。 主要方 法之 一 。升压 变换 器是 有源 功率 因数 ④ 降水 、减 压结 合开挖 阶 段提 前进 行。 校 正最 常用 的方 法 ，根据 流过 升压 电感 上 的 在基坑稳定 、土 方开 挖的前提下 ，严格控制降 电流而 言可分 为三 种类 型［】 １ ：连续 传导 模式 水 、减压量 。 （ Ｍ）、临界传导模式 （ ＲＭ）、不连 续 ＣＣ Ｃ ⑤井点系统安装完毕后 ，需进行试抽 ，试 传导模式 （ Ｃ Ｄ Ｍ） ，三种模式的Ｐ Ｃ Ｆ 升压变换 降水前应认真封堵基坑 周边的勘探孔 ，有备用 器都可以将功率因数 （ Ｆ Ｐ ）由未插入Ｐ Ｃ Ｆ 电路 电源。 时 的０ ５ ．５ ．５０ ６ 提高Ｎｏ ９ 以上 ，乃至于接近 １ ．８ ⑥降水过程中 ，观察 出水含泥量 ，发现水 （ Ｆ ０９ ５ Ｐ ＞ ． ９ ）。以上 各方式都有 各 自的优缺 质浑浊时 ，分析原 因，及时 处理 ，要求出水的 点，根据 变频 空调功 率等级的特点 ，比较适 合 含 砂 率 不 大于 ０ ５／１００ ． ００ 。 选用连续传导模式 （ Ｃ ）。 ＣＭ ⑦底板施工前可结合出水量及降水效果封 主动式Ｐ Ｃ Ｆ 采用电流控 制环路和 电 闭部分降水井 ，内部结 构完 成，覆土完毕后方 压控制环路双 闭环控制 模式 ，辅以输入 电压波 可全部封井 。降水井 井点管拔 除后 ，应及时将 形检测后 ，实现 电流 波形在相位和波形上与 电 井孔回填封闭 。 压波形保持一致。变频 空调上 应用主动式Ｐ Ｃ Ｆ ⑧围护结 构有缺陷时 ，必须在缺陷采用补 后 ，其功 率因数可以达 ￣ ９ ％ Ｕ ９ 以上 ，从电源端 救 措施后实施降水 ，同时在 开挖过 程中发现渗 口看过去 ，几乎 可以认 为是 一个纯阻性负载 ， 漏应及时封堵 。 很好 地满 足 了谐波 测试 的要 求 。 由于 主动 式 ⑦在 施工抽 降水 实施前进行试 降。并达到 Ｐ Ｃ 用了双 闭环的控制策略 ，可以输 出稳定 Ｆ 采 以 下的 目的 ： 的高于电源峰值 电压的直流母 线电压 ，扩宽系 ： 检 验降 水 井布 置 、井管施 工 质量 及其 实 统的运行范围。主动式Ｐ 不依赣于具体系统 ｊ Ｃ Ｆ 施 效果 ，发现问题应采取补井 、洗 井等措 施； 的输入输 出情况而得到 比较 高的功率因数和较 取得直观 数据 ，进一步完善和优化 降水运行 方 低的谐波电流 ，因此可以应用于５ 以下所有的 Ｐ 案 ；结 合检测评估围护结构地连墙的截水效果 变频空调 。 及地表沉降等环境影响 ，发现 问题及时补救。 但 主动式Ｐ 也 有以 下不足之处 ： （ ） ＦＣ １ ⑩降水采用基坑 内降水 ，严格控制地下水 由于大功率高速开关器件的应用 ，导致 了很强 的排降规模 及速度 ，降水期 间基坑 内外应按设 的Ｅ Ｉ Ｍ 干扰【 ，使系统的Ｅ 成本大幅增加 ； ３ 】 ＭＩ 计要求布 置水 位观测孔 ，对基坑内 ，外的地 下 （ ）大功 率开关 器件的应用 导致发 热高 ，损 ｆ ２ 水位变化观测 ，坑 外观测孔的水位下降不得超 耗 增加 ，系统的热设计难度也增加 ，同时 降低 ①采 用 大 ｇ井 井 点 降 水 ，布 置 ５口疏 干 ｌ 过 １Ｏ ．ｍ，否则应 调整 降水参数 或采取 回灌措 了可靠性 ； ） 电路复杂，调试难度
多相交叉升压电路及其在有源功率因数校正技术中的应用
第 ５卷 第 ８ 期
２０ ０ ２年 ８月
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多相 交叉升压 电路及 其在 有源功 率 因数校 正技术 中的应用
翁 征 明 ， 陈 承 志 ， 张 正 南
（，深圳 市智威 堡科 技 有 限公 司， 广 东 深圳 ５ ８ ２ ） １ １０ ６
（．北京 电力 电子新 技 术研 究开 发 பைடு நூலகம்心 ， 北京 １ ０ ８ ） ２ ０ ０ ８
Ｗ ＥＮＧ ｅ ｇ ｍｉ ｇ Ｚｈ ｎ — ｎ ， ＣＨＥＮ ｅ ｇ ｚ ｉ Ｃｈ ｎ —ｈ ， ＺＨＡＮＧ ｅ ｇ ｎ ｎ Ｚｈ ｎ — ａ
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有源功率因数校正技术及控制方式分析
个电流控制环，它是一个２型控制系统．按照控制
理论，２型系统可以无差地跟踪斜坡信号，由于正 弦波信号变化比斜坡信号慢，所以２型系统也可 以无差地跟踪正弦波信号． 电流控制环的作用是使输入电流无差地跟踪 输入电压的波形，让输人电流与输人电压具有同 相的正弦波波形，以达到功率因数校正的目的．双
即有源功率因数校正电路工作原理有源功率因数校正电路流器和负载之间接入一个开关变换器应用电压电流反馈技术使输入端电流波形跟随输入正弦电压波形从而使输入电流的波形也接近正弦波以达到提高功率因数的目的由于在此电路中使用了有源器件所以称为有源功率因数校正电路该电路的基本思想是交流输入电压经全波整流后对所得的全波整流电压进行变换通过适当控制使输入电流波形自动跟随全波整流后的电压波形达到输入电流的正弦化同时保持输出电压稳定是在整有源功率因数校正电路一般都是一个双闭环控制系统外环是一个电压控制环它是一个型控制系统按照控制理论型系统可以无差地跟踪阶跃信号只要输入一个不变的参考电压就可以得到一个稳定不变的输出电压电压控制环的作用是使输出保持一个高于输入电压最高峰值的稳定电压这是功率因数校正所必需的内环是一个电流控制环它是一个型控制系统按照控制理论型系统可以无差地跟踪斜坡信号由于正弦波信号变化比斜坡信号慢所以型系统也可以无差地跟踪正弦波信号电流控制环的作用是使输入电流无差地跟踪输入电压的波形让输入电流与输入电压具有同相的正弦波波形以达到功率因数校正的目的双上海电力学院学报年闭环控制的效果是使输入电流与输入电压呈同相的正弦波输出一个高于输入电压最大峰值的稳定直流电压这个稳定的直流为后级变换电路提供直流能量有源功率因数校正原理如图所示图有源功率因数校正原理图中主电路采用变换电路外环是一个电压误差放大器和一个模拟乘法器内环是驱动电路和电流比较器调节器采用电压电流双闭环控制方式电流反馈网络的取样信号是升压变换器的电感电流电压反馈网络的取样信号是调节器的输出电压该电路的工作原理如下单相交流电经过整流后得到单相双半波正弦电压信号此电压波形作为功率因数校正控制器的输入电流的参考波形输入到模拟乘法器为了保证输出电压恒定将输出电压通过电压反馈网络也引入乘法器经过乘法器运算后其结果作为电流波形的参考值并与实际取样的电流值进行比较然后通过驱动电路产生的驱动信号控制变换器的输出电流和电压由于采用了闭环控制将变换器的实际电流通过反馈网络引入电流比较器从而保证了变换器的电流能够准确跟踪乘法运算所规定的电流值有源功率因数校正方法分类根据有源功率因数校正拓扑分类有源功率因数校正电路按照其校正拓扑可分为降压式升降压式反激式和升压式其中降压式因噪音大滤波难以及功率开关管上电压应力大控制驱动电平浮动而极少被采用升降压式需要有一个功率开关管的驱动控制信号浮动电路复杂因而也
功率因数校正技术在变频空调上的应用
在变频 空调中 ，一般只应用在使用高反 电动势 ｉ
砼浇筑成型后 ，如不加以保护易使阴阳角 电机 的压缩机空调 系统上 。 另外 ，半主动式Ｐ Ｃ Ｆ 基本不用考虑Ｅ 问 ｊ ＭＩ 受损 ，直接影响清水砼的外观 质量，同时，开 本文对各种Ｐ Ｃ Ｆ 电路 的介绍和分析 ，结合 题 ，也无需考虑高速开关器件带来的其他如 ： 关盒 预留洞 、上下水管的保护也 间接影 响到清 变频空调 的发 展趋势和变频空调基于对性价比 ｝ 器件 发热 、线路 的寄生电感等问题 ，对设计的 水砼 的观 感效果 ，故采取以下措施进行成 品保 的 实际需 求，给出了不同功率等级的空调不同 ｛ 要求也大大降低。 因此半主动式Ｐ 是兼具 了 ＦＣ 护： 的Ｐ Ｃ Ｆ 解决方案 ，帮助变频空调系统开发人员 ｌ （） １主体结 构 中 ，门洞 、墙 角、窗 台均采 被动式Ｐ ｃ Ｆ 电路结构简单 、高可靠性 、无Ｅ ＭＩ 快速地选用最适 合的拓 补结 构设计出性价 比最 用２ ｍ Ｘ ｃ ｃ ｍ的板条 ，制成 阴阳护角 ，用铅丝 ４ 问题的优势和主动式Ｐ 谐波抑制效果好、输 ＦＣ 高的变频空调系统。 扎牢 ，楼梯 间踏步采用铺板保护 。 出 电压高的特点 ，是一种性价 比非常 高的解决 （） ２ 电线开 关盒用 铁皮盖 封 口，墙上预 留 方案 ，非常适用于 中小功率的变频空调 系统 ， ｊ 洞采用泡沫塑料板 覆盖 ，在板四周用胶带纸粘 在 ｌ 变频空调 到２ 变频空调都 可以获得 比较 Ｐ Ｐ 贴。 好的效果。 （） 下水管 用水 泥袋包裹 ，铁 丝绑扎 封 ３上 ２４ 主动式Ｐ Ｃ ． Ｆ ； 口。板上预 留洞在２ ｃ ０ ｍ以内 ，先 用砖盖上 ， 主动式Ｐ 也叫有源ＰＦ ＦＣ Ｃ，通过 设计主 再抹水泥浆 ，大干２ｃ ０ｍ采用木板覆盖。 动式Ｐ 可以得 到较高 的功率 因数和较小的总 Ｆ Ｃ
功率因数校正电路(PFC)电路工作原理及应用
功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。
PFC 是在20世纪80年代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器的广泛应用。
PFC 电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。
线路功率因数降低的原因及危害 导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。
前一个原因人们是比较熟悉的。
而后者在电工学等书籍中却从未涉及。
功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S 。
对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF 即为COS Φ。
由于很多家用电器(如排风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。
这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。
为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。
最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。
PFC 方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使AC 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。
长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现AC-DC 转换的。
由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。
滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC 线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC 输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。
变频空调电源功率因数校正装置[实用新型专利]
![变频空调电源功率因数校正装置[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/107d65f010a6f524cdbf857a.png)
专利名称：变频空调电源功率因数校正装置专利类型：实用新型专利
发明人：谷东照,程永甫,林凡卿,刘俊杰
申请号：CN200420116991.1
申请日：20041231
公开号：CN2755859Y
公开日：
20060201
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种变频空调电源功率因数校正装置，该变频空调包括用于将电源输入端输入的交流电源变成直流电源的变换器、用于将变换器输出的直流电源改变成所需工作频率的三相交流电源的变频器；该装置包括连接电源输入端的过零检测电路、连接过零检测电路的控制部件、连接控制部件和变换器的电流调节电路；其中，所述过零检测电路检测输入电压的过零点；所述控制部件以所述检测为基准来确定电源的电度角，并根据电度角输出对应的控制信号；所述电流调节电路根据前述控制信号调节交流电源的电流波形，从而改善电源中的电流谐波。
申请人：海尔集团公司,青岛海尔空调器有限总公司
地址：266101 山东省青岛市海尔路1号海尔工业园内
国籍：CN
代理机构：北京集佳知识产权代理有限公司
代理人：王学强
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软件交错式PFC在变频空调的应用
软件交错式PFC在变频空调的应用赫晓龙;陈名才;宋德超【摘要】本文介绍了交错式PFC方案的原理以及对比普通升压PFC的优势,采用TI公司的TMS320LF28035芯片实现了交错式PFC的软件控制算法.【期刊名称】《家电科技》【年(卷),期】2012(000)011【总页数】2页(P70-71)【关键词】功率因数校正;交错式;变频空调【作者】赫晓龙;陈名才;宋德超【作者单位】珠海格力电器股份有限公司 519000;珠海格力电器股份有限公司519000;珠海格力电器股份有限公司 519000【正文语种】中文1 引言随着电力电子技术的发展，各种电子设备、家用电器可能产生的电流谐波和无功功率对电网的污染越来越引起人们的重视。
为了抑制电网谐波，国际上开始以立法的形式限制高次谐波，我国也颁布了相关的国家标准，电器产品只有符合相应得谐波标准才可以进入市场。
为了应对这种情况，变频空调器普遍采用有源功率因素校正电路（APFC），用于提高空调整机的功率因素，减少高次谐波的含量。
2 交错式PFC的优点变频空调由于自身的特点，需要实现压缩机频率的尽可能宽的调节范围以实现节能和舒适的目的，所以变频空调上多采用升压式PFC方案。
变频空调上使用的升压式PFC方案主要有两种。
传统的单相升压式PFC主电路通常由整流电路、一个电感、一个功率开关管、一个快恢复二极管和滤波电容组成，如图1(a)所示；两相交错式PFC主电路相比多了一级升压转换器（一个电感、一个功率开关管和一个快恢复二极管），两个开关管工作相位相差180度，如图1(b)所示。
单相式升压PFC电源流出的输入电流IIN等于电感电流，IIN电流纹波等于电感电流变化量ΔIL；两相交错式PFC电源流出的电流IIN等于两个电感电流之和，IIN电流纹波等于ΔIL1+ΔIL2，由于电感电流的相位差，导致纹波电流相互抵消。
因此，交错式PFC的输入电流纹波要小于单相PFC，输出端电容的纹波电流也大大减小，如图2所示。
多相交错并联Boost功率因数校正器的研究
多相交错并联Boost功率因数校正器的研究赵琴;金爱娟;纪晨烨;孙长飞;胡峥;倪似松【摘要】针对开关电源在传统的Boost功率因数校正电路中有着明显的开关损耗,使得电路具有较高成本和低效率.文中在传统单相Boost变换器的基础上,采纳多通道交错并联技术来进行有源功率因数校正的主电路拓扑.以三相交错并联Boost变换器为例,分析其工作过程,并通过仿真实验证明了多相交错并联Boost PFC变换器具有减小输入电流纹波和输入电感值,以及提高变换器的效率等优点.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)005【总页数】4页(P67-70)【关键词】Boost;PFC;交错并联【作者】赵琴;金爱娟;纪晨烨;孙长飞;胡峥;倪似松【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TM46随着电力电子设备的广泛应用,由此造成的谐波污染也越来越严重,电网正在受到严重威胁[1-2]。
此时,功率因数校正技术的引用可有效地解决电力电子装置所引起的谐波污染的问题。
然而,随着功率等级的不断提高,对大功率PFC变换器的需求量也越多,这就导致传统的Boost变换器已经无法应用在大功率的场合。
通过交错并联技术不仅能有效地降低功率器件的电流应力,而且还能同时提升变换器的功率等级,以及具有减小输入电流纹波和开关损耗等优点。
本文设计了一种在电流临界导通模式下的多相交错并联Boost PFC变换器,使得电路实现较小的输入输出电流纹波、降低电磁干扰现象,有利于电磁兼容设计、较高的转换效率及功率密度等特点。
有源功率因数校正电路设计综述
有源功率因数校正电路设计一、摘要：由于电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。
介绍了有源功率因数校正电路的工作原理，提出了基于.. UC3854芯片的一种有源功率因数校正电路方案。
经.. PSpice软件仿真证明电路合理可行。
关键词：有源功率因数校正；Booost变换器；UC3854；PSpice仿真1、引言将交流2 2 0 V电网电压经整流再提供直流是实际单相电源应用中最为广泛的变流方案，但电力电子装置中的相控整流和不可控二极管整流使输入电流波形发生严重畸变，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。
另外，硬件电路中电压和电流的急剧变化，使得电力电子器材承受很大的电应力，并给周围的电气设备及电波造成严重的电磁干扰。
有源功率因数校正技术可将开关电源等电子负载变换成等效的纯电阻，从而提高电路功率因数，减小低频谐波。
在各种单相功率因数校正电路中，单相B o o s t电路因具有效率高、电路简单、成本低等优点而得到广泛应用。
随着软开关技术的发展和AP F C电路的广泛应用，针对A P F C电路提出了多种软开关方法，用来降低器件的开关损耗、减小电磁干扰、提高开关频率，使电力电子装置系统在响应时间、频率范围、噪声和模块体积等方面的性能都得到很大的提高，满足其高频化、数字化、环保化和模块化的未来发展要求。
现提出了一种基于U C 3 8 5 4的零电压控制A P F C电路的控制方案，并由仿真结果证明达到了技术要求。
2、功率因数校正原理功率因数( P F ) 是指交流输入有功功率( P ) 与输入视在功率( S ) 的比值。
所以功率因数可以定义为输入电流失真系数与相移因数的乘积。
式中：输入基波电流有效值；输入电流有效值；输入电流失真系数。
可见功率因数由电流失真系数和基波电压、基波电流相移因数决定，低则表示用电电器设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大。
升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的设计的开题报告
升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的设计的开题报告一、研究背景AC-DC有源功率因数校正控制器是一种广泛应用于工业和商业系统的电力电子设备。
其主要功能是在电网电压波形不稳定或非正弦时，实现有功功率因数的校正，以降低电网谐波污染和变压器的过热，同时提高电力传输效率和电力质量。
本课题的研究目的是设计一种高性能的升压型AC-DC有源功率因数校正控制器，以满足现实工业和商业系统的电能质量要求。
二、研究内容1.升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的原理和架构：分析AC-DC有源功率因数校正控制器的原理和工作流程，设计升压型结构的控制器架构，包括功率因数检测器、直流母线、电容滤波器和交换电路等。
2.电气参数建模和控制策略设计：将AC-DC有源功率因数校正控制器建模为一个动态系统，并提出一种基于反馈线性化的控制策略，在满足电气参数稳定的前提下，可以使控制器输出的有功功率因数接近1。
3.硬件系统设计和实现：采用数字信号处理技术以及开关电压源逆变技术，实现升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的硬件系统设计和实现。
4.实验测试和性能分析：在实验室中对设计的升压型AC-DC有源功率因数校正控制器进行测试和性能分析，比较其实验数据和模拟仿真数据的差异，验证其控制性能和效果。
三、研究意义和应用价值1.提高电力传输效率：升压型AC-DC有源功率因数校正控制器可以通过校正功率因数，减少电网的无功功率损耗，提高电力传输效率。
2.降低谐波污染：AC-DC有源功率因数校正控制器可以通过消除电网谐波的影响，降低电力负载对电网谐波的污染，提高电力质量。
3.促进可持续发展：研究和应用升压型AC-DC有源功率因数校正控制器，可以促进电力电子技术和可持续发展之间的结合，为未来的可持续发展提供有力支持。
四、研究方法和技术路线本课题采用理论分析和实验测试相结合的方法，通过建立升压型AC-DC有源功率因数校正控制器的数学模型，设计相应的控制策略和硬件系统，进行实验验证和性能分析。
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定， 所有消耗电流小于 １Ａ的电气 、 ６ 电子类产品都须执行
Ｅ Ｓ的测试项目种类较多，对不同产品要求差异也较大。 Ｍ
因此， 后面将会对 Ｅ Ｓ Ｍ 测试要求加以说明。
２ ． ４欧盟 Ｅ Ｓ Ｍ 测试项 目 及判定等级 相对于 Ｅ Ｉ Ｍ 而言 Ｅ Ｓ对于不同产品有不同的测试项 目、 Ｍ
另外还有涉及轻工业 、 商业区、 住宅区使用之产品的 Ｅ Ｓ Ｍ
测试项 目 与判定等级， 本文略去。 以上是对 Ｃ Ｅ认证中的涉及 Ｅ Ｃ的有关法令法规及测试 Ｍ 标准的大体介绍，在后续部分将对 Ｃ Ｅ中的安全认证以及美国 Ｆ Ｃ和 Ｕ Ｃ Ｌ的认证体系及标准要求再作一些介绍。
参考文献
１洪景荣 《 欧 产 品 Ｃ ａｋｎ 新 知 — — 欧 联 （ Ｕ） Ｅ 销 Ｅ Ｍ ｒｉｇ Ｅ Ｃ／ Ｅ ＭＣ标 准 演 变 状 况 》 财 团法 人 台湾 电 子 检 验 中心
测试规格及判定等级。每一种测试项 目大致上都是引用 ＩＣ或 Ｅ Ｅ Ｎ的基本性标准（ａ ｃＳ ｎａ ｓ， Ｂ ｓ ｔ ｄｒ ） ｉ ａ ｄ 但是测试规格与判定等级
则按产品适用的产品标准而有所不同。
下面对国内常出１欧盟的产品进行举例说明： ５ 表 ３￣ｄ ａ ３ 为家电、 手提式电动工具类产品， 家电及手提式电
ｇｒ）其中 Ｃｔ ｏ 只测试 Ｅ Ｉ 目，Ｍ ｏ ， ｙ ａ ｇｒ １ ｅｙ Ｍ 项 Ｅ Ｓ则不测。
电磁 ９ ９年 ９月 动工具类产品标准依产品的电源与控制电路区分为 ４类（ａ ． ２ 《 兼 容标 准 实 施 指 南 》 中 国 标 准 出版 社 １９ Ｃ ｔ ｅ
波形 ａ 所示） 经全波整流（ 如波形 ｂ 所示） 后的电压 Ｖ 加到推挽式 ｄ
Ｖｓｔ ｇ ｌ １ｖ Ｉ ５ 口
口 口 ｔ
功 率 开 关 器 件 Ｔ 的 驱 动 信 号 Ｖｇ。 。 ｓ
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１ ５ Ｖ口 口 口
交流输入 Ａ Ｃ
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本的测试项目有注入电源干扰电压 、 辐射骚扰场强 、 骚扰功率等
等。而对谐波电流和电压闪烁测试，按 Ｅ ６００ ３２ 一 Ｎ １０ — —／３中规
表４ 为不间断电源设备（ｐ ） Ｍ 测试项 目 ｕ ｓ 的Ｅ Ｓ 与判定等级。
表５ 为照明设备的 Ｅ Ｃ测试项目与判定等级。 Ｍ 表６ 为数字电信设备（Ｅ Ｔ 的Ｅ Ｓ Ｄ Ｃ ） Ｍ 测试项目与判定等级。
１。 ８ 的驱动信号分别去驱动功率开关器件 Ｔ 、 ， ０ ｌ 使两路交叉导通。
通过调节驱动信号的占空比， 可在一定范围内调节输出电压。 如采用 同样容量的功率开关器件， 其输出功率为单端式升压电路的 ２ 倍。
３ 多路交叉移相升压 电路 的工作 原理
推挽式升压电路是最简单 ，也是最基本的多路交叉移相式升
Ｇ ４４ －９５Ｇ ４ ４．—９９ 及 Ｇ １６５ —９ ８ 准的规 ２ 多相交叉升压电路的几种基本拓扑结构 Ｂ ３３ １９ ，Ｂ ３３２ １９ ， Ｂ ７２． １９ 标 １
２ ２ 第７ 家用 器 ｏ年 期 ０ 电 科技 ．３． ４
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路由两路完全相同的单端升压电路并联所组成。由两组相位相差
功率大， 电路简单 ， 成本低等优点。
多相交叉升压电路为多端电路拓扑，既可以做成双端的推 挽式（ 即二路交叉移相）也可以做成三端式（ ， 即三路交叉移相） 以及四路， 五路…． ． Ｎ路 （ ＞２整数） 直至 ＮＩ ， 。从实用的角度来 看， 二路将会得到较广泛的应用。 图１ 为推挽式升压电路拓扑。从图中可看出， 推挽式升压电
用于对输出为几十瓦至一千瓦左右的小功率产品进行有源功率
在 魏 调源率数 有功因
翁征 明 陈 承 志 张正 南
校 技 中 应 正 术 的 用
因数校正 ， 应用范围受到很大的局限。 本文所提出在有源功率因数校正技术中使用多相交叉升压 电路拓扑， 只需对控制电路做很小的改变 ， 就可将变频调速产品 的有源功率因数校正的输出功率扩展至 ２３Ｗ 以上。 —ｋ 具有输出
压电路。 以下是对推挽式升压开关电路工作原理的叙述。 其他多路 交叉移相式升压电路拓扑结构如双路并联推挽式升压电路等可在
此基础上推出 。
图 １ 推 挽 式 升 压 电路
推挽式升压开关电路可看作由两路输入端和输出端并联连接 的单端式升压子电路组成。这两路单端式升压子电路分别由功率 开关器件 Ｔ、 。 电感 Ｌ、 。 二极管 Ｄ 和功率开关器件 Ｔ、 。 电感 、 二极 … 管 Ｄ 组成。图２为推挽式升压电路的各点波形。 交流输入 Ａ （ Ｃ￣ Ｈ
（ 辑 韩彬 ） 编
是所谓的有源功率因数校正技术。在用于功率因数校正的功率 转换电路中， 最常采用的是升压式电路。尤其是在小功率（ 几十 瓦至上千瓦） 的产品中， 采用升压式的有源功率因数校正技术使
交流输入电流与交流输入电压保持同相位， 使功率因数接近 ｌ。 ｆ １ ］ 但由于这种简单的传统升压式电路为单端电路拓扑，一般只适
１ 引言
抑制谐波和提高功率因数已成为变频空调技术所面临的一 个重大课题。 功率因数的提高不仅抑制电网谐波， 同时还降低输 入电流及所消耗 的功率 ，提高电网效率 ，改善 电磁兼容性 （Ｍ ） Ｅ Ｃ 。国家技术质量监督局要求空调电磁兼容安全认证执行 定。因此提高变频空调产品的功率因数， 抑制其谐波， 减少变频 空调对电网污染的技术解决方案， 正在受到越来越多的关注。 为了使变频空调的功率因数及谐波成分满足上述的规定和 标准，可在整流桥和滤波电容之间加一级用于功率因数校正的 功率转换电路； 使输入电流为正弦波， 从而提高功率因数， 这就