两种有源功率因数校正控制方法的研究
有源功率因数校正电路的研究
功 率 因 数 （ 是 指 交 流 输 入 有 功 功 率 （ ） 输 入 视 在 功 率 成 。其 工作 原理 简述如 下 ： Ｐ与 路 输入 端 Ｙ检 测 全波 整流 正 弦波 电压 值 ， 另一 路 ｘ是 输 出 （） 比值 ， Ｓ的 即： 电压 ＶＯ／ 与基 准 电压 Ｖｒｆ 间 的误 差 （ 过 电压 、 差 放 大器 Ｈ ｅ之 经 误 Ｐ — Ｕｄｔｏ ￣一 ！ ｃ ｓｏ ＿ｃ ，ｏ （） １
可 能影 响负载 的正 常工作 甚至 损坏用 电设备 ，许多 国家 都 已制 定 了限制谐波 的 国家标 准 。本 文 即讨论 了功 率因数 校 正方 案 ，讲述 Ｕ ３５ Ｃ ８ ４的 内部 结构 及其 工作 原 理 。 并在 此 基础 上 分析 了 Ｕ ３ ５ Ｃ ８４ 集成 电路 的典型应 用 电路 。 １ 功 率 因 数 校 正 及 控 制 方 法
原理 ， Ｕ ８ ４集 成 电路 的典 型 应 用 电路 作 了分 析 ， 过 实 验 证 明 了 其 可 行性 和 优 越 性 。 对 Ｃ３ ５ 通
关键 词 ： 功率 因数 ； 源 功 率 因 数 校 正 ； Ｃ３５ 有 Ｕ ８４
随着 电力 电子 技术 的飞速 发展 和计 算机 、 讯及 Ｉ 网络 的广 通 Ｔ 泛应 用 ， 大量 电力 电子装 置投 入 电网 。 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 ， 脉冲状 。 呈 电
ｌ 很 容易 实现接 近 于 １的功率 因数 。 ％，
ｖ Ａ Ｍ ｌｈ １ Ａ ＰＫ
式 中 ， 表 示 输入 电压基 波有 效值 ：。 ， 表示 输 入 电流基 波 有 效值 ；
， 舢表 示 输 入 电流有 效值 ；
功率因数校正控制方案
功率因数校正方案方案一：采用数字控制方案：采用MCU （微控制单元）或DSP（数字信号处理）通过编程控制完成系统的功率因数校正。
，MCU 时刻检测输入电压、输入电流以及输出电压的值，在程序中经过一定的算法后输出PWM 控制信号，经过隔离和驱动控制开关管，从而提高输入端的功率因数。
采用数字控制的优点是通过软件调整控制参数，使系统调试方便，减少了元器件的数量。
缺点是软件编程困难，采样算法复杂，计算量大，难以达到很高的采样频率，此外还要注意控制器和主电路的隔离和驱动。
方案二：采用模拟控制方案：采用专用PFC（功率因数校正）控制芯片来完成系统功率因数的校正。
整流后的线电压与误差放大器处理的输出电压相乘，建立电流的参考信号，该参考信号就具有输入电压的波形，同时也具有输出电压的平均幅值。
因此在电流反馈信号的作用下，误差放大器控制的PWM 信号基本变化规律是成正弦规律变化的，于是得到一个正弦变化的平均电流，其相位与输入电压相同，达到功率因数校正的目的。
该方案的优点是，使用专用IC 芯片，简单直接，无需软件编程。
缺点是电路调试麻烦，易受噪声干扰。
模拟PFC 控制是当前的工业选择，且技术成熟，成本低，使用方便。
通过比较，系统选用方案二，采用TI 公司专用PFC 控制芯片UCC28019 来完成功率因数的校正。
方案一：LC校正电路根据电感电流不能突变的原理，整流后采用LCC滤波电路,可在一定程度上提高功率因素PF，一般可达0.8～0.9。
优点是电路简单、可靠性高、成本低、EMI（电磁干扰）小；缺点是体积大、重量重，电感损耗较大，PF很难接近1。
方案二：填谷式PF校正电路使用电容C1～C2及二极管D5～D7构成填谷式滤波电路，扩展了整流二极管电流波形导通角θ，二极管D6后可串联浪涌电流限制电阻R，可将PF提高到0.8～0.9之间。
该电路优点：体积略小于LC校正电路，可靠性高，EMI小，PF也容易达到0.85以上；缺点是输出功率小，只能用在输出功率小于25W的AC-DC变换器中，损耗相对较大，输入电压允许变化范围小，一般不超过15%。
功率因数校正(PFC)技术的研究
网络教育学院《电源技术》课程设计题目：功率因数校正（PFC）技术的研究学习中心：辽宁东港奥鹏层次：高中起点专科专业：电气工程及其自动化年级： 2010年春季学号：学生：辅导教师：武东锟完成日期： 2012年 2 月 24 日内容摘要本文对于单相与单相PFC技术及其控制方法的研究，针对于各种功率因数校正，介绍了相应的基本工作原理，和功率因数校正技术的额发展和其主要最主要特点。
从主电路的拓扑形式和控制方式分析有源功率因数校正。
进而更好的学习电源技术。
关键词：功率因数校正；PFC技术；控制方法；有源功率因数引言、功率因数是衡量电器设备性能的一项重要指标。
功率因数低的电器设备，不仅不利于电网传输功率的充分利用，而且往往这些电器设备的输入电流谐波含量较高，实践证明，较高的谐波会沿输电线路产生传导干扰和辐射干扰，影响其它用电设备的安全经济运行。
如对发电机和变压器产生附加功率损耗，对继电器、自动保护装置、电子计算机及通讯设备产生干扰而造成误动作或计算误差。
因此。
防止和减小电流谐波对电网的污染，抑制电磁干扰，已成为全球性普遍关注的问题。
国际电工委与之相关的电磁兼容法规对电器设备的各次谐波都做出了限制性的要求，世界各国尤其是发达国家已开始实施这一标准。
随着减小谐波标准的广泛应用，更多的电源设计结合了功率因数校正(PFC)功能。
设计人员面对着实现适当的PFC段，并同时满足其它高效能标准的要求及客户预期成本的艰巨任务。
许多新型PFC拓扑和元件选择的涌现，有助设计人员优化其特定应用要求的设计。
1功率因数校正基本原理及方法1.1功率因数校正基本原理功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。
基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。
开关电源供应器上的功率因数校正器的运作原理是去控制调整交流电电流输入的时间与波型，使其与直流电电压波型尽可能一致，让功率因数趋近于。
有源功率因数校正电路的研究与实现
有源功率因数校正电路的研究与实现有源功率因数校正电路是一种用于改善电力系统功率因数的电路。
在传统的电力系统中，负载电流与电网电压不同步的情况会导致功率因数下降，这不仅会造成电网能量的浪费，还会对电力设备的正常运行造成影响。
因此，有源功率因数校正电路的研究与实现具有重要的意义。
有源功率因数校正电路主要由功率因数校正控制器、整流器和逆变器组成。
其中，整流器将交流电转换为直流电，并通过功率因数校正控制器控制逆变器的工作方式，使其能够提供与负载的需求相匹配的电流和功率因数。
逆变器将直流电转换为交流电，并输出给负载。
第一，功率因数校正控制器的设计与实现。
功率因数校正控制器是有源功率因数校正电路的核心部分，负责监测电网电压和负载电流，并控制逆变器的工作方式。
为了实现精确的功率因数校正，功率因数校正控制器需要具备高精度的测量和计算能力。
第二，整流器的设计与实现。
整流器负责将交流电转换为直流电，并为逆变器提供稳定的直流电源。
为了实现高效的能量转换和低谐波扰乱，整流器需要具备高效的功率调整和滤波功能。
第三，逆变器的设计与实现。
逆变器负责将直流电转换为交流电，并输出给负载。
为了实现高质量的交流电输出，逆变器需要具备高精度的调制和滤波功能。
第四，性能评估与实验验证。
为了验证有源功率因数校正电路的性能，需要进行实验验证。
通过对电路的输出波形、功率因数等参数进行测试和分析，可以评估电路的性能，并对其进行优化改进。
在研究与实现有源功率因数校正电路的过程中，需要考虑电路的稳定性、可靠性和成本效益等因素。
实现高精度的功率因数校正需要采用高性能的电子元器件和控制算法，这会增加电路的成本。
因此，在设计电路时需要进行合理的选型和优化，以实现性能与成本的平衡。
总的来说，有源功率因数校正电路的研究与实现对于提高电力系统的能效和稳定性具有重要的意义。
通过优化设计和控制算法，可以有效地改善电力系统的功率因数，提高电网能量的利用率，并减少对电力设备的影响。
有源功率因数校正浅析
誊 ＿ 嚣 。 号 曩 锨
图八 Ａ Ｆ 电路 中输 入 电流或 电感 电流 的示意 ＰＣ
数 因
校
正
浅 析
流的 力 增加。 增， Ⅱ 而
… 一
从图 可以 八中 看出， 输入电 或电 流 一 流 感电 是
＼ Ｓ２ 串连续的直线上升 、 直线下降的三角波 ， 只要三角波
较小 ， 于进行 Ｅ Ｉ 易 Ｎ 滤波 ；
图八是电感电流或输入电流在 Ａ Ｆ Ｐ Ｃ控制器控
制下 ， 电流变化 的波形 。
④输入 电感 Ｌ能抑制快速的电路瞬变 ， 提高了
电路的工作可靠性 ；
ｎ１
一
⑤输出直流电压高于输入直流电压； ⑥在整个输入电压范围内能保持很高的功率因
２ 有 源功率 因数校正 （ ＰＦ 原 理 Ａ Ｃ）
ｌ
， ”
。 ｌ
１ ／ 咔 ｕ ‘ 为 输 人 日 八 电
流基波有效值 ， 为电网电流有效值 ， Ｉ Ｒ
＋‘ｌ ， 『 Ｉ＋‘ ２ ｌ＾ ＋＿ ．
其 中 ＩＩ， Ｉ为输 入 电流各 次谐 波 有效 值 ， 为 输 。 …， ， Ｕ。 入 电压基 波有 效 值 ，为输入 电流 的波 形 畸变 因 数 ， ｒ Ｃ￥１ ０￣为基 波 电压 与基 波电流 的位移 因数 ） 可见 ，Ｆ ｐ 。 Ｐ
减 少它 的失真 。
图一电路 中， 由于 ｃ的存在 ， 只有当输入 电压 高于 ｃ两端电压时， 整流器 中才有电流流过。一般 ｃ的容量很大 ，致使 整流二极管 的导通 角远小 于 １０ 即输入电流的导通时间很短 ， ８ 。， 导致电路 的功 率因数约为 Ｏ ～０ 。 ． ． ６ ７ 图四是一种典型无源 Ｐ Ｃ电路。 Ｆ 当输入 电压高 于 Ｃ 和 Ｃ 两端的电压时 ， １ ２ 两个 电容器处于串联充 电状态。当输入电压低于 ｃ１ Ｃ 两端 的电压时 ， 和 ２ 两个 电容处于并联放电状态。这样就增加了二极管
单周期控制单相两级有源功率因数校正器的研究
Ｋｅ ｒ ｓｐ ｗ ｒｆｃｏ ｏ ｒｃ ｏ （ Ｆ ； ａｍｏ ｉ ｓ ｐ ｒｓｉｎ ｏ ｅｃｃｅｃｎｒｌ ｙｗｏｄ ：ｏ ｅ ｔｒｃｒｅｔ ｎ Ｐ Ｃ） ｈ ｒ ｎｃ ｕ ｐ ｅｓ ； ｎ －ｙｌ ｏ ｔｏ ａ ｉ ｏ
ｔｏ ｑｕ ｔｏ ｓｄ ｒｖ ｄ ｆｏ ｍａｈｅ ａｉａ ｅ ｕｃｉｎ ｆ ｒｔｅ ｓｎ ｌ — ａ ｅａ ｗｏ ｓａ ｅ ＰＦＣ ｃ ｎｒ ｌｅ ｙ ｏ — ｙ ｒ ｌｅ ａ ｉｎ ｗａ ｅ ｅ ｒｍ ｔ ｍ ｔｃ ｌｄ ｄ ｔｏ ｏ ｈ ｉｇ ｅｐｈ ｓ ｎｄ ｔ —ｔｇ ｉ ｏ ｔｏ ｌｄ ｂ ｎｅ ｃ — ｃｅ， ａ ｄ ｔｅ ｈ ｎ — ｙ ｌ ｏ ｔｏ ｃ ｍａｉ ａ ｒｍ ｌ ｎ ｈ ｎ ｔｅ ｏ ｅ ｃ ｃｅ ｃ ｎ ｒｌｓ ｈｅ ｔｃ ｄｉｇａ ｗａｓｃ ｎ ｔｕ ｔ ｄ Ｔｈ ｅ ｅ ｔｖ ｎ ｓ ｆｔ ｎ ｃ ｃ ｅ ｃ ｎ ｒｌ ｏ ｓｒ ｃ ｅ ． ｅ ｆ ｃｉ ｅ ｅ ｓ ｏ ｈｅ ｏ ｅ—ｙ ｌ ｏ ｔｏ ｍｅｈｏ ｓｓｍｕｌｔｄ ａ ｄ ｅ ａｕａｅ ｙ Ｍ ａｌｂ ｉ ｉ ｋ．Ｔｈｅ ｒｓ ｌｓｓ ｗ ｈａ ｔｃ ｎ ｍ ａ ｈ ｈａ ｅ ｏ ｎ ｔｃ — ｔ ｄ ｗａ ｉ ａｅ ｎ ｖ ｌ ｔ ｄ ｂ ｔａ ／Ｓｍｕｌｎ ｅ ｕｔ ｈｏ ｔ ｔｉ ａ ｋｅｔ ｅ ｐ ｓ ｆｉｐｕ ｕｒ ｒ ｎ ｒ ｃ ｈｅｐｈ ｓ ｆｉ ｐｕ ｏｔ ｇ ． Ｔｈ ｕｔ ｔｖ ｌａ ｅｋｅ ｐｓｉ ｖ ｒａ ｌ ｅ ｔｔａ ｋ ｔ ａ ｅ ｏ ｎ ｔｖ ｌａ ｅ ｅ ｏ ｐｕ ｏｔ ｇ ｅ ｎ ａ ｂ ｅ，ｔ ｒ ｎ ｃｆａ ｔｏ ｓ ｏ ｈｅ ｃ ｒｅ ｓ ｉ ｈｅｈａ ｍｏ ｉ ｒｃ ｉｎ ｆｔ ｕ ｒｎｔｗａ
什么是功率因数校正电路如何设计一个功率因数校正电路
什么是功率因数校正电路如何设计一个功率因数校正电路功率因数校正电路的设计是为了改善电力系统中的功率因数，通过使功率因数接近1来提高电力系统的效率。
本文将介绍功率因数校正电路的概念和原理，并提供一个设计功率因数校正电路的步骤。
概述功率因数是衡量电路中有功功率与视在功率之比的指标。
功率因数越接近1，表示电路中的有用功率越高，无用功率（如无功功率）越低。
而功率因数校正电路的作用，则是通过改变电路中的电流波形，以提高功率因数的数值。
功率因数校正电路的设计步骤如下：1. 确定校正电路的类型在设计功率因数校正电路之前，需要明确校正电路的类型。
常见的功率因数校正电路有无源LC滤波器和有源电路两种。
无源LC滤波器主要由电感和电容组成，通过调整滤波器中的元件数值和结构来实现功率因数的校正。
有源电路则需借助电子元器件如运放、晶体管等来完成。
2. 计算电路参数根据所选类型的校正电路，需要计算电路参数。
对于无源LC滤波器，需要计算所需的电感和电容数值，以及它们的布局和连接方式。
而对于有源电路，则需计算运放或晶体管的增益和频率响应等参数。
3. 选择合适的元件根据所计算得到的电路参数，选择合适的电感、电容和其他元件。
这些元件的质量、容值和频率响应等都会直接影响校正电路的性能和效果。
4. 电路的连接和布局在连接和布局电路时，要遵循电路设计的原则，如尽量缩短信号路径和降低电路的损耗等。
对于有源电路，要保证电子元器件的正确连接，并注意电路的绝缘和屏蔽。
5. 进行测试和优化完成电路的连接后，需要进行测试和优化。
通过使用示波器等测试设备，检测电路的功率因数和性能，并根据测试结果对电路进行调整和优化。
总结功率因数校正电路的设计是为了提高电路的功率因数，并优化电力系统的效率。
通过选择合适的校正电路类型、计算得到电路参数、选择合适的元件、正确连接和布局电路，并进行测试和优化，可以设计出效果良好的功率因数校正电路。
以上是关于功率因数校正电路如何设计的简要介绍。
电力电子设备中的功率因数校正技术研究与应用实践
电力电子设备中的功率因数校正技术研究与应用实践随着能源资源的短缺和环境污染的不断加剧，节能减排已经成为全球范围内的共识。
电力电子设备在现代工业中占据了重要的地位，它们能够控制电能的流动和转换，提高电能的质量和效率。
然而，许多电力电子设备在工作过程中存在功率因数低的问题，这不仅会造成能源浪费，还会对电力系统的稳定性和可靠性产生不利影响。
为了解决这一问题，功率因数校正技术逐渐得到了广泛的研究和应用。
功率因数是衡量电力系统有效利用电能程度的重要指标，它定义为有功功率与视在功率的比值。
当电力电子设备的功率因数低于0.9时，会导致电网负荷增加、电压不稳定、谐波污染等问题。
为了提高电力电子设备的功率因数，研究者们提出了多种校正技术。
首先，有源功率因数校正技术利用功率因数调整器来主动改变电路的电流波形，以达到提高功率因数的目的。
这种技术的核心是通过控制器实时采样电流和电压信号，并进行相对应的计算和控制。
通过控制功率因数调整器的开关状态和频率，可以有效地改变电流波形，从而提高功率因数。
这种技术不仅可以校正功率因数，还可以改善电压质量和电流谐波畸变，具有较高的可调性和适应性。
其次，无源功率因数校正技术利用滤波器来改变电路的电流波形，以减小谐波内容。
这种技术的关键是选择合适的滤波器，通过滤波器将谐波分量滤除，从而改变电流波形。
在设计滤波器时，需要考虑滤波器的频率响应、滤波器的损耗以及滤波器的容量和电感等参数，以兼顾功率因数校正效果和功率损耗。
这种技术相对简单，成本较低，但对谐波抑制的要求较高。
此外，混合功率因数校正技术将有源和无源校正技术相结合，以实现更好的功率因数校正效果。
这种技术通常将功率因数调整器与滤波器相结合，通过叠加有源校正和无源校正效果来改善功率因数。
混合技术既考虑到了功率因数校正的准确性和可调性要求，又解决了无源校正技术对谐波抑制的限制问题。
然而，混合技术的设计和实现较为复杂，需要充分考虑系统的稳定性和可靠性。
电子电路中的功率因数校正方法
电子电路中的功率因数校正方法在电力系统中，功率因数是衡量负载的有效功率与视在功率之比的指标，它的大小直接影响到电路的效率和能耗。
功率因数过低不仅会造成能源的浪费，还会导致电网负荷过大，甚至影响到电力设备的正常运行。
因此，为了提高电子电路的效率和减少能源浪费，我们需要采取合适的功率因数校正方法。
一、有源功率因数校正方法有源功率因数校正是通过引入功率因数校正装置来改善功率因数的方法。
这种方法主要利用电容器、电感器等能够主动吸收或释放无功功率的器件，在电路中实现无功功率的补偿，从而提高功率因数。
电容器校正法是一种常见的有源功率因数校正方法。
通过并联连接电容器，可以补偿电路中的无功功率，并提高功率因数。
电容器校正法具有动态响应快、控制简单、成本较低等优势，广泛应用于各种电子设备和家居电器中。
二、无源功率因数校正方法无源功率因数校正是通过改变电路的拓扑结构和元器件的参数来实现功率因数的校正。
这种方法通常不需要外部能量源，适用于一些不便于引入有源装置的场合。
改变电路拓扑结构是一种常见的无源功率因数校正方法。
通过重新设计电路的连接方式，可以改变电路的功率因数。
比如，将并联电容器改为串联电容器，或者将串联电感器改为并联电感器，都可以改善功率因数。
改变元器件参数也是一种常用的无源功率因数校正方法。
比如，通过改变电容器的容值或电感器的感值，可以调整电路的无功功率，从而改善功率因数。
这种方法需要根据实际电路的负载情况和功率因数要求进行参数匹配，以达到最佳校正效果。
三、主动功率因数校正方法主动功率因数校正是一种较为高级的功率因数校正方法，它通过监测电路的功率因数，再由控制器控制相关装置实现校正。
这种方法具有较强的自动化和智能化特点，能够实时监测和调整功率因数，保持电路的最佳工作状态。
主动功率因数校正方法通常采用微处理器或数字信号处理器作为控制器，并配合电容器、电感器等装置进行校正。
控制器根据电路的负载变化和功率因数需求，计算出所需的校正量，并控制装置的工作状态和参数，实现功率因数的校正。
关于有源功率因数校正(APFC)的研究
［
图 １ ＡＰ Ｃ 工作 原 理 图 Ｆ
Ｆ ｇ １ Ｓ ｈ ｍ ａ ｉ ｆＡＰＦ ｉ． ｃ ｅ ｔ ｏ ｃ Ｃ
电压保持 同相位．
收稿 １ ： ０ １０ —５ ３期 ２ １ －５ ２ ． 作者简介 ： 赵 洋 （９ ９ 】８ 一
控制方 法进行讨论 ， 介绍 了 Ｕ ３ ５ Ｃ ８ ４控制 电路 ， 并设计 了功率 电路 ， 通过 实验证 明 了此校 正电路 的优 良性能．
关键词 ：Ａ Ｆ Ｕ ３ ５ ；功率 电路 ；电流控制 Ｐ Ｃ； Ｃ ８ ４
中图 分 类 号 ： Ｍ ２ Ｔ ９ 文 献标 识 码 ： Ａ ｄ ｉ１ ．９ ９ｊ ｉ ｎ １７ －９ Ｘ．０ １ ０ ．０ ｏ．０ ａ ６／ ． ｓ． ６３ ０ ５ ２ １ ．３ ０ ４ ｓ
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Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｃｉｅ ｐ ｗｅ ｃ ｏ ｏ ｒ ｃｉ ｎ ｃ ｒｕ ｔｍａ ｅ ｎ ｕ ｕ ｅ ｔｗａ ｅｏｍ ｒｃ ｈ ｎ ｕ ｉ ｕ ｏｄ ｌａｔ ｒ ａｉ ｇ ｖ ｌ ｇ ｔ ｏ ｒｆ ｔｒ ｃ ｒｅ ｔ ｉ ｉ ｖ ａ ｏ ｃ ｋ ｓ ｉｐ ｔｃ ｒ ｎ ｖ ｆ ｒ ｔａ ｋ ｔ ｅ ｉ ｐ ｔｓｎ ｓ ｉａ ｌ ｎ ｔ ｏ ｔ ｅ ｅ ｎ ａ ｗａ ｅ ｏｍ ｏ ｇ ｔ ｉｈ ｒｐ ｗ ｒｆｃ ｏ ．Ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｏ ｍａ ｎｙ ａｍｅ ｔＡ Ｆ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ，ＵＣ ８ ４ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｕ ｔ ｓｉ ｔｏ ｖ ｆ ｒ ｔ ｅ ｈ ｇ ｅ ｏ ｅ ｔ ｒ ｏ ｔｏ ｈ ｄ ｓ ｉ ｌ ｉ ｄ ａ Ｐ Ｃ ａ ｅ ｄｓ ｕ ｓ ｄ ａ ａ ｍｅ ３ ５ ｏ ｔ ｒ ｉ ｉ ｎｒ — ｏ ｃ ｃ ｄ ｃ ｄ，ａ ｄ ｔｅ ｄ ｓｇ ｆｐ ｗ ｒｃｒ ｕ ｔｉ ｃ ｍｐ ｅｅ ． ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ｅ ｇ ｏ ｅｆ ｒ ａ ｃ ｆｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔｃｒ ｕｅ ｎ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｏ ｅ ｉｃ ｉ ｓ ｏ ｌｔ ｄ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｏ ｄ ｐ ｒｏ ｉ ｓ ｍ ｎ ｅ ｏ ｏｒ ｃ ｉ ｈ －
基于扩展移相的双有源桥变换器复合优化控制策略
基于扩展移相的双有源桥变换器复合优化控制策略一、引言随着电力电子技术的不断发展，双有源桥（Dual Active Bridge, DAB）变换器因其高效、可靠和灵活的功率传输特性，在高压大功率的应用场合中得到了广泛的关注和应用。
然而，传统的DAB变换器控制策略在某些工作条件下存在效率不高、功率因数不优等问题。
为了进一步提升DAB变换器的性能，本文提出了一种基于扩展移相（Extended Phase Shift, EPS）的复合优化控制策略。
二、双有源桥变换器的工作原理DAB变换器由两个全桥变换器组成，通过高频变压器连接。
其工作原理是通过控制桥臂的开关状态，实现输入侧与输出侧之间的功率传输。
DAB变换器的主要优势在于其可以实现双向功率流、电气隔离以及软开关，从而减小开关损耗，提高系统效率。
三、传统控制策略的不足传统的DAB变换器控制策略通常采用基本移相控制（Basic Phase Shift, BPS）。
虽然BPS控制策略简单、易于实现，但在轻载和重载条件下，其效率并不理想。
轻载时，功率因数较低，导致系统效率降低；重载时，由于开关损耗的增加，也使得系统效率下降。
因此，需要一种更为优化的控制策略来改善DAB变换器的性能。
四、基于扩展移相的复合优化控制策略为了克服传统控制策略的不足，本文提出了一种基于扩展移相的复合优化控制策略。
该策略结合了EPS控制和额外的优化算法，旨在提高DAB变换器在全负载范围内的效率和功率因数。
（一）扩展移相控制EPS控制是在BPS控制的基础上，引入额外的移相角，以实现对DAB变换器更为精细的控制。
通过调整EPS角，可以进一步优化DAB变换器的工作状态，减小开关损耗，提高系统效率。
（二）复合优化算法为了进一步提高DAB变换器的性能，本文还引入了一种复合优化算法。
该算法结合了负载预测、效率优化和功率因数校正等多个方面，以实现DAB变换器在全负载范围内的最优控制。
五、实验结果与分析为了验证所提控制策略的有效性，本文进行了详细的实验研究。
有源功率因数校正电路的研究和应用
有源功率因数校正电路的研究和应用摘要：本文将全面介绍有源功率因数校正电路的研究与应用。
首先，我们将阐述什么是功率因数及其重要性。
然后，介绍有源功率因数校正电路的原理和工作方式。
接着，我们将详细探讨该电路在工业和家庭领域的应用。
最后，我们将讨论该技术的未来发展趋势和面临的挑战。
一、引言1.1背景介绍1.2研究目的和意义1.3文章结构二、功率因数的概念及意义2.1功率因数的定义2.2功率因数的重要性2.3功率因数改善的方法三、有源功率因数校正电路的原理和工作方式3.1有源功率因数校正电路的基本原理3.2有源功率因数校正电路的拓扑结构3.3有源功率因数校正电路的工作过程3.4有源功率因数校正电路的参数设计四、有源功率因数校正电路的工业应用4.1电力系统的功率因数校正4.2高效变频器的应用4.3电动机的功率因数校正五、有源功率因数校正电路的家庭应用5.1家用电器的功率因数校正5.2分布式发电系统的应用5.3太阳能发电系统的应用六、有源功率因数校正电路的未来发展趋势6.1基于无线通信技术的控制策略6.2智能电网中的应用6.3电动车充电桩的功率因数校正七、挑战与展望7.1技术挑战和限制7.2电力市场变革对有源功率因数校正的影响7.3未来研究方向八、结论本文将从不同角度全面论述有源功率因数校正电路的研究与应用，介绍功率因数的重要性和改善方法，深入解析有源功率因数校正电路的原理和工作方式，并探究其在工业和家庭领域的应用。
此外，本文还对有源功率因数校正电路的未来发展趋势和面临的挑战进行展望，以期为相关领域的研究人员和工程师提供有价值的参考。
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（PFC）电路工作原理
功率因数校正（PFC）电路工作原理功率因数校正(PFC)电路工作原理作者:佚名文章来源:本站原创点击数: 943 更新时间:2010-2-20 9:15:00 | 【字体:小大】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ψ，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为ψ时，功率因数PF即为cosψ。
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抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角ψ。
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)电压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。
有源功率因数校正电路控制方法的研究与仿真
害 。 随着 国 内经 济 的 发 展 ，各 种 换 流 设 备 的使 用 越 来 越 多 、容 量 越 来越 大 ，加 上 一 些 非线 性用 电 设备接 入 电网 ，将其 产 生的谐波 电流 注入 电网 ，使 公用 电 网 的 电压 波 形 发 生 畸变 ，造 成 电能质 量 下
ＬＩ ｉ ｇ ｌｎ ｎ －ｉ ｇ Ｊ
（ ｃｏ ｌｆ ｌｃｒ ａ Ｅ ｇｎｅｉｇ Ｓ ｕｈａ ｔ ｎｖｒｉ， ｎｉ １０ ６ Ｃ ｉａ Ｓ ｈ ｏ ｏ Ｅ ｅｔｃ ｌ ｎ ｉｅｒ ， ｏ ｔｅｓ ｉ ｓｔ Ｎａｊｎ ０ ９， ｈｎ ） ｉ ｎ Ｕ ｅ ｙ ｇ２
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电路中的功率因数校正提高电源效率的方法
电路中的功率因数校正提高电源效率的方法在电力系统中，功率因数是衡量电路中有功功率与视在功率之比的参数。
当功率因数接近1时，表示电路的能量利用效率较高；而功率因数较低则表示存在较大的无效功率损耗。
为了提高电源的效率，并减少对能源的浪费，采取功率因数校正措施是十分重要的。
本文将介绍几种常见的方法，来改善电路中的功率因数校正，提高电源效率。
一、有源功率因数校正方法有源功率因数校正可以通过引入有源功率电子器件，如功率因数校正控制器（PFC），来调整电路中的功率因数。
PFC根据电路的输入和输出特性，通过控制电流的相位和幅值，实现功率因数的校正。
1. 单级整流功率因数校正单级整流功率因数校正适用于直流电源和低功率交流电源。
它通过全桥整流电路将交流信号转换为直流信号，并利用功率因数校正控制器来实现功率因数的校正。
2. 多级整流功率因数校正多级整流功率因数校正适用于高功率交流电源。
它将输入交流信号分割为多个等值的部分，分别经过整流电路和功率因数校正控制器的作用后，再进行并联输出。
这样可以提高整体系统的功率因数，并减少电路中的谐波失真。
二、无源功率因数校正方法无源功率因数校正主要是通过连接电感、电容等被动元件来实现的。
它不需要额外的能源输入，是一种相对简单且经济的功率因数校正方法。
1. 电容器补偿法电容器补偿法是一种常见的无源功率因数校正方法。
通过连接电容器到电源电路中，利用电容器的电流-电压特性来改善功率因数。
电容器能够吸收无功功率，从而提高功率因数。
2. 串联电感法串联电感法也是一种无源功率因数校正方法。
通过串联电感到电源电路中，可以改变电路的阻抗特性，从而减小无功功率的流动。
此方法适用于负载有饱和磁芯材料的电路。
三、整流桥电路的谐波校正方法在电路中，整流桥电路常常会引入谐波失真，从而影响功率因数。
为了解决这个问题，可以采取以下几种谐波校正方法。
1. 调整整流桥的电路结构可以通过改变整流桥电路的结构，选择合适的二极管材料和电容电感参数等，来减少谐波失真。
电力电子变压器中双有源桥DCDC变换器的研究
电力电子变压器中双有源桥DCDC变换器的研究一、本文概述随着可再生能源和分布式发电系统的快速发展，电力电子变压器（Power Electronic Transformer, PET）在智能电网和微电网中扮演着越来越重要的角色。
作为PET的核心组成部分，双有源桥DCDC 变换器（Dual Active Bridge, DAB）因其高效率、高功率密度和良好的动态响应特性而备受关注。
本文旨在对电力电子变压器中的双有源桥DCDC变换器进行深入研究，探讨其工作原理、控制策略、优化设计及实际应用中的关键问题。
本文首先介绍电力电子变压器的基本概念和特点，阐述其在现代电力系统中的重要作用。
随后，重点分析双有源桥DCDC变换器的拓扑结构和工作原理，探讨其与传统DCDC变换器的区别和优势。
在此基础上，研究DAB变换器的控制策略，包括移相控制、电压控制等，并分析不同控制策略下的性能和特点。
本文还将关注DAB变换器的优化设计，包括参数选择、损耗分析、热设计等方面。
通过理论分析和实验验证，提出有效的优化方法，提高DAB变换器的效率和可靠性。
本文还将探讨DAB变换器在电力电子变压器中的实际应用，包括并网逆变器、储能系统、微电网等领域，分析其在实际运行中的性能和面临的挑战。
本文的研究成果将为电力电子变压器的设计和应用提供有益的参考，推动智能电网和分布式发电系统的发展。
二、双有源桥DCDC变换器的基本原理双有源桥（Dual Active Bridge, DAB）DCDC变换器是一种基于移相控制的双向DC-DC变换器，其基本原理是通过控制两个全桥逆变器的移相角，实现两个直流电源之间的功率传输和电压变换。
DAB变换器由两个全桥逆变器和一个高频变压器组成，每个全桥逆变器由四个开关管构成，可以独立地控制电流的流向。
高频变压器用于实现两个直流电源之间的电气隔离，同时传递功率。
DAB变换器的工作过程可以分为两个阶段：正向传输和反向传输。
在正向传输阶段，功率从高压侧传输到低压侧；在反向传输阶段，功率从低压侧传输到高压侧。
有源功率因数校正的分类
有源功率因数校正的分类一、引言有源功率因数校正是一种电力质量控制技术，它可以通过控制电网中的电流和电压来实现功率因数的校正。
在现代工业生产中，有源功率因数校正已经成为了一项重要的技术手段。
本文将介绍有源功率因数校正的分类。
二、静态有源功率因数校正静态有源功率因数校正是通过使用静态电子元器件来实现的。
其主要原理是利用晶闸管等器件对电网中的电流进行调节，从而达到调整功率因数的目的。
静态有源功率因数校正具有响应速度快、效果稳定等优点，但是其缺点也很明显，即成本较高。
三、动态有源功率因数校正动态有源功率因数校正则是通过使用交流电机等动力设备来实现的。
其主要原理是利用交流电机等设备对电网中的电流进行调节，从而达到调整功率因数的目的。
动态有源功率因数校正具有响应速度快、效果稳定等优点，并且成本相对较低。
四、混合型有源功率因数校正混合型有源功率因数校正是将静态有源功率因数校正和动态有源功率因数校正相结合的一种方式。
其主要原理是在电网中同时使用静态电子元器件和交流电机等设备，从而达到调整功率因数的目的。
混合型有源功率因数校正具有响应速度快、效果稳定、成本相对较低等优点，但是其实现难度也相对较大。
五、无刷直流电机型有源功率因数校正无刷直流电机型有源功率因数校正是一种新兴的技术手段。
其主要原理是利用无刷直流电机对电网中的电流进行调节，从而达到调整功率因数的目的。
无刷直流电机型有源功率因数校正具有响应速度快、效果稳定、成本相对较低等优点，并且能够实现高效能转换。
六、总结本文介绍了几种常见的有源功率因数校正分类方法，包括静态有源功率因数校正、动态有源功率因数校正、混合型有源功率因数校正和无刷直流电机型有源功率因数校正。
每种方法都有其特点和适用范围，需要根据具体情况选择合适的方法进行应用。
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功 率 因数校 正 的基本 思想是 使输 入 电流 跟踪输
入 的正 弦 电压． 目前 电 流 的控 制 方 法 可 以分 为平 均
大， 视在 功 率也增 大 ， 电流 增 大 ， 得 在 线 路 上 损 总 使
耗 的无 功功 率增 加 ， 导致 电气设 备 电压 降低 ， 功 功 有 率 的利 用率 降低 ， 现 电流 畸变 ， 出 严重 影 响 电网的供
［ 章 编 号 ］１ ０ — ４８ （０ １ ０ —０ ００ 文 ０ ３ ６ ４ ２ １ ）２０ ２—３
两种有源功率 因数校正控制方法 的研 究
郭 蕾 ， 自强 ，齐 磊 ， 占强 席 辛
（ 北工业大学电气与电子工程学院 ， 北 武 汉 ４０６） 湖 湖 ３０ ８
［ 摘
要］针对 晶闸管 、 ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ等 非线 性器 件广泛 使用产 生大 量谐 波污染 电 网的问题 ， 着重研究 基 于 Ｂ ｏｔ ｏ ｓ 型
功 率 因数 Ｐ 的 定 义是 指 ： 入 的有 功 功 率 Ｐ Ｆ 输
与输 入 的视在 功率 Ｓ的比值 ． Ｐ 即 Ｆ＝Ｐ／ —Ｖ。 Ｏ Ｓ 工Ｃ Ｓ
／ 一７ｏ ． 中 ： 为输 入 的 基 波 电流 ， ＶＩ ｃｓ 式 Ｉ Ｊ
４ ０Ｖ； 出功 率 Ｐ ： ０ ； 现 功 率 因 数 Ｐ ： ０ 输 ２０Ｗ 实 Ｆ
第２ ６卷第 ２ 期
电压 经过 整 流后 ， 通过 控 制 使 输 入 的 电 流跟 随 整 流 后 的电压 波形 ， 电流 实现 正 弦化 ， 同时稳 定输 出 的直
流 电压＿． ４ ｊ
（ Ｆ ＿ 和无 源功 率 因数 校 正 （ Ｐ Ｃ ． 源功 率 ＡＰ Ｃ）１ Ｐ Ｆ ）无 因数校 正 的特点是 ： 置体 积较 大 ， 偿特 性容 易受 装 补
电流型 和 电流滞环 型． １ 明了两者 之 间的差 别． 表 说 间接 电流 控制 法虽 然 控 制 电路 简 单 ， 其 存 在 稳 定 但
［ 收稿 日期］２ １ —１ —１ ００ ２ ５ ［ 者 简 介 ］郭 蕾 （ ９６ ） 女 ， 北 武 汉人 ， 北 工 业 大 学 硕 士研 究 生 ， 究 方 向 为 无 功 补 偿 作 １８ － ， ． 湖 湖 研
负 载特性 的影 响 ， 难 实现 动态 补偿 ， 很 补偿 效果 不够 理想 ； 相对 无 源功 率校 正来 说 有 源 功 率 因数 校 正 具 有 很 大 的优 越性 ， 控制 电路 的设 计相 对复 杂． 但
ＡＰ Ｃ电路有 两个 反馈 控制环 ： Ｆ 电压控 制环 （ 外 环 ） 主要实 现输 出稳 压 功能． ， 以及 电流 环 （ 内环） 使 ，
第２ ６卷 第 ２ 期
Ｖ＿１ ６ Ｎｏ ２ ０．２ ．
湖 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｂ ｉＵｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＨｕ ｅ ｉｅ ｓｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌ ｇ
２１ ０ １年 Ｏ ４月
Ａｐ ．２ ｒ ０１１
随着 晶闸管 、 ＭＯＳ Ｅ 电力 电子 器件 的广泛 使 Ｆ Ｔ
电质量 ． 功率 因数 校 正 的 基 本原 理 就 是 在 整 流桥 和
用 ，绿色 ” “ 电源技 术 的研 究 与 谐 波 污 染 问题 已受 到 世界 各 国的重 视． 统 的整流 器在 投入 运行 时 ， 使 传 会 电流 与 电压相 位不 同 步 ， 率 因数 一 般 都 在 ０ ７左 功 ．
输 入 的 电流 和 整流 后 电 压 波形 一 致 ， 现 电流 电 压 实
同步．
本 文 利 用 ＭＡＴＬ ／ｉ ｌ ｋ 对 Ｂ ｏｔ 型 ＡＢ ｓ ｍｕｉ ｎ ｏｓ ＡＰ Ｃ 电路 进 行 仿 真． 计 要 求 为 ： 入 交 流 电压 Ｆ 设 输 Ｖ ：２ ； ２ ０Ｖ 输入 频率 厂：０Ｈｚ 输 出直流 电压 、。： ５ ； ， ，
害． 消除谐 波 电流 一 般 有 两 种 方 法 ： 个 是 被 动 方 一 法， 即采用 无源 或者有 源 滤波 电路来 滤 除谐 波 ， 一 另 个 是 主动方 法 ， 即设计 高性 能整 流器 ， 用功率 因数 利 校 正技 术来 提 高功 率 因数 ． 者对 电感 的损耗 比较 前
０ ９ 以上． ．５
为输入 电流有效 值． Ｏ 为 电压 与 电流 之 间 的相 移 ＣＳ 因数． 表 示输入 电流 的失 真 系数． Ｆ由ｙ Ｃ Ｓ ｙ Ｐ 和 Ｏ 决 定 ． Ｏ 降低 ， ＣＳ 有功 功率不 变 ， 电设 备 无 功功 率 增 用
１２ 两种 ＡＰ Ｃ控 制 方式 的比较 ． Ｆ
右 ， 产生 大 量 的谐 波 电流 ， 电 网造 成 严 重 的 危 并 对
负 载 问采取 适 当的措 施 ， 使输 入 电流 跟 踪 输入 电压
相． 从而 达到 功率 校正 的 目的 ．
１ Ｂ ｏ ｔ ＡＰ Ｃ 电路 的仿 真 ｏｓ 型 Ｆ
１ １ Ｂ ｏｔ ＡＰ Ｃ 的 原 理 ． ｏ ｓ 型 Ｆ
ＡＰ Ｃ电 路 ， 校 正 技 术 的两 种 控 制 方 法 — — 平 均 电 流 控制 和 电 流滞 环 控 制 通 过 ＭＡＴ ＡＢ进 行 仿 真 ， 对 电 压 电 Ｆ 对 Ｌ 并
流 波有源功率 因数校正 ；控制方法 ； 仿真
［ 图 分 类 号 ］Ｔ １ １３ 中 Ｍ ３ ． ［ 献标识码］ 文 ：Ａ
有 源功 率 因数 校 正 器 （ Ｆ 是 一 个 Ｄ ／ Ｃ ＡＰ Ｃ） ＣＤ
开关 变换 器 ， 它放置 在不 控整 流桥 和负 载之 间． 流 交
大 ， 率 因数 提 高有 限 ， 活性 也 较 低 ； 者 可 以让 功 灵 后
功 率 因数达 到 ０ ９以上 ， 至 可 以接 近 １ 并 且使 用 ． 甚 ， 范 围较 广 ． 率 因 数 校 正 分 为 有 源 功 率 因数 校 正 功