第6章 功率因数(开关电源)

第6章功率因数校正技术

意义：减小谐波的影响，提高电路的功率因数。

学习的主要内容：•谐波、功率因数的基本概念

•功率因数校正电路的工作原理

•功率因数校正电路的控制方法掌握的内容：

•基本概念

•电路的基本结构及工作•三种控制方法的原理、控制思想

6.1 AC-DC电路的输入电流谐波分量

谐波含量：

三次谐波－77.5％，

五次谐波－50.3%，

……，

总的谐波电流分量(总谐波畸变率THD)—95.6%，

输入端功率因数－0.683。（使电路输入端功率因数下降）

谐波的危害：

•使电力设备产生损耗，降低效率，中线过热•影响电气设备工作，如电机振动、噪声，电气设备过热、绝缘老化、损坏

•谐振

•继电保护误动作、计量不准确

•对通讯系统干扰

提高功率因数和减小输入电流谐波的主要方法：

1．无源滤波器

•电容、电感滤波

•简单，成本低，可靠性高，EMI小；尺寸、重量大，难提高功率因数

2．有源滤波器(有源功率因数校正器)

•反馈技术和跟踪电压，使输入电流接近正弦波

•有源器件

•功率因数高，体积、重量小

•电路复杂，成本高，EMI高

6.2 功率因数和THD

1. 功率因数定义：

线性电路－cos ϕ

非线性电路－PF=有功功率/伏安=P/VI

PF=VI 1cos a /VI=I 1cos a /I 2. AC-DC 电路输入功率因数与谐波的关系：定义总谐波畸变（THD ）

22212

1

/()/h n

THD I I I I I

==+⋅⋅⋅⋅⋅⋅++⋅⋅⋅⋅⋅⋅2

1/1/1I I THD =+畸变因数

6.3 Boost功率因数校正器(PFC)的工作原理

1. 基本原理

2. 有源功率因数校正器(APFC)的主要优缺点

优点

(1)输入电流连续，EMI小。

(2)输入电感使输入滤波器减少，防止电网高频瞬态冲击。

(3)输出电压大于输入电压峰值。

(4)开关器件S的电压不超过输出电压值。

(5)功率开关易驱动，其源极电位为0V。

(6)输入电压和频率范围大。

缺点

(1)输入、输出间没有绝缘隔离

（2）开关S、D和输出电容的回路中杂散电感在25~100kHz 的PWM频率下，易产生过电压。

6.4 APFC的控制方法

1. 常用的三种控制方法•电流峰值控制

•电流滞环控制

•平均电流控制

2. 电流峰值控制法

3 电流滞环控制法

4. 平均电流控制法