功率因数校正电路共33页文档
第8章 功率因数校正电路
ILmin
t
ILmin ILmin Imax-IO
t
t t
ΔUC
uc
t T
0 ton T
t
a 电感连流连续
b 电感电流断续
6.6
单级功率因数校正（SSPFC）变换器
为了分析方便，假定整流电压在一个开关周期
中为定值，电容CB足够大使得电压VB基本恒定，
flyback变压器视为理想变压器，在原边并联 励磁电感Lm，flyback变换器工作在CCM模式。
单级功率因数校正变换器原理图
6.6
单级功率因数校正（SSPFC）变换器
电路工作原理：
单级功率因数校正电路的原理图如图所示。它
是由一个Boost变换器和一个flyback变换器组
合而成。
Boost变换器工作在DCM模式，在占空比和频率
恒定的情况下可以达到功率因数校正的目的。 flyback变换器可以工作在DCM或CCM模式。
di L dt 使二极管导通，电源和L1释放能量，同时给电容C 充电和向负 这时ui L1 载供电，这就是电流环的作用。
由于升压电感L1中的电流有连续和断续两种工作模式，因此
可以得到电流环中的PWM信号即开关V的驱动信号有两种产生
方式： 一种是电感电流临界连续的控制方式（峰值电流控制方式）；
另一种是电感电流连续的控制方式（平均值控制方式） 。
PFC电路均可以采用该芯片作为控
制器。 输出功率不同时，只需改变主电 路中的电感L1和电流检测电阻RS、 控制电路中的电流控制环参数。 输出电压Uo由下式确定：
R1 R2 UO 7.5V R2
输出功率为250W时 由UC3854构成的PFC电路原理图
功率因数校正电路
则在一个开关工作周期中，经过占空比调制输出信号的平均值就与控 制信号的平均值相等，则下式成立：
这样， 在一个工作周期中实时的调制输出信号的有效值，就可得到输 出有效值的表达式：
单周期buck变换器
单周期PFC控制
100k
R4 LM324
100k
R3 100k R7
X4
7 V10
1.李慧."基于数字峰值电流控制的PFC电路设计"浙江大学. 2.张祥东,钱峰."单周期控制连续导电模式 PFC 原理和应用".上海华东理工大学自动化 研究所. 3.Keyue M. Smedley and Slobodan Cuk. "ONE-CYCLE CONTROL OF SWITCHING CONVERTERS".IEEE 4."功率因数校正手册".安美森半导体.2004.8 5.盛健健."单周期控制CCMPFC芯片的设计".电子科技大学
*D
1 T
0
Vm (t)dt
张祥东,钱峰。"单周期控制连续导电模式 PFC 原理和应用".上海华东理工大学自动化研究所
得到控制方程组：
V1(t) Vm Iin * Rs
DT
V2(t )
1 T
0
Vm (t)dt
只要上面两式相等就可以确定占空比D。由上式可以看出控制部分只 要有一个加法器、一个积分器、一个比较器即可实现控制大大简化了 控制电路。
谐波的存在会使连接在同一电源系统中的相关的电子设备 在正常工作中产生一些不必要的干扰，而出现错误的工作 状态。
功率因数校正电路解读
L
D
S1
C
当电感电流超过指令， 积分器反向积分，输出 电压变小，脉宽变窄； 相反，脉宽变宽 在一个控制周期中开关 动作时刻取决于误差信 号的积分结果，所以， 称为平均值控制
Vs
Vo
R K
C
PI c vref comp
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CCM控制----2) 平均值电流控制仿真
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PWM Phase shift
并联
VPEC
Boost
Dither
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两级级联
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单级1
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第2节 升压型 Boost PFC电路
V, I
V I
2Vin sin t 2 I in sin tຫໍສະໝຸດ PiniD , vo
P in Vin I in (1 cos2t )
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CCM控制----1) 峰值电流控制
电网电压被当作电流参 考指令。电感电流与电 流指令比较。当电感电 Vs 流峰值小于指令值，开 关闭合，电感电流增大； 当电感电流峰值大于指 令值，开关断开，电感 C 电流减小。电感电流的 峰值包络线是正弦
L
D
S1
C
Vo
R comp C K
vref
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当输出电压变化时，等效参 考电流指令的大小发生变化， 开关时刻也相应变化。当输 出电压↓→误差电压↑→电流 指令变大→电感电流增大→ 输出电压↑ 由于电流跟踪方式不能实现恒频PWM，这会产生 连续谐波谱，不利于滤波。需要增加一个定频控制 环节。即将比较器的输出与一个锯齿波相比较，再 去控制开关的导通与关断
在每个斩波周期电感电流平均值为
功率因数校正电路
功率因数校正电路功率因数校正电路是一种用于改善电力系统的功率因数的电路。
功率因数是衡量电路中有功功率与视在功率之比的指标，是一个无量纲的数值，通常用cosφ表示。
功率因数的大小表示了电路中有功功率（真实能量转换）和视在功率（总能量传输）的比例。
在电力系统中，有功功率是能够有效利用的功率，而视在功率则是电力供给的总功率。
在实际电力系统中，当负载处于感性（电感性）或容性（电容性）状态时，由于电感或电容的特性，电流与电压之间的相位差会导致功率因数的变化。
当负载处于感性状态时，电流会滞后于电压，功率因数为正。
当负载处于容性状态时，电流会超前于电压，功率因数为负。
一种常见的功率因数校正电路是利用谐振器的原理来实现的。
该电路由一个串联电容和一个并联电感组成。
在感性负载的情况下，电感产生的感抗可以与电容的电抗相消，从而实现相位校正。
同理，在容性负载的情况下，电容产生的电抗可以与电感的感抗相消。
另一种常见的功率因数校正电路是利用电路中的控制器进行相位校正。
该电路通过调节负载的电流和电压之间的相位差，实现功率因数的改善。
通常，控制器使用一种叫做PWM（脉宽调制）的技术来控制负载电流的相位。
PWM技术通过改变电压波形的占空比来调整电流与电压之间的相位差，从而改变功率因数。
此外，还有一些其他的功率因数校正电路设计方法，例如并联无功补偿电容器、有源功率因数校正器等。
这些方法都通过改变电路的特性，调整电流和电压之间的相位差，来实现功率因数的校正。
总的来说，功率因数校正电路是一种用于改善电力系统的功率因数的电路。
该电路可以通过改变电路的特性，调整电流和电压之间的相位差，实现功率因数的校正，提高系统的能效和电力质量。
功率因数校正电路
功率因数校正电路
功率因数校正电路（Power Factor Correction Circuit，简称PFC电路）是一种用来改善交流电路功率因数的电子电路，旨在提高电路的效率和稳定性。
在许多电力应用中，如电子设备、电机和照明等领域，功率因数校正电路都被广泛应用。
功率因数指交流电路中的有功功率与视在功率的比值，其数值介于0和1之间，越接近1表示电路的效率越高。
如果功率因数低于0.9，将会导致交流电路产生大量的无用功率，使得能源浪费，电网压力增大，同时还可能影响其他电器设备的工作。
为了避免这种浪费，就需要使用功率因数校正电路。
功率因数校正电路通常采用Boost拓扑结构，其主要工作原理是利用电容器和电感器等元器件将电压升高，从而提高交流电路的功率因数。
这种电路可以使交流电路的功率因数接近于1，减少能源浪费，提高电路效率和稳定性。
功率因数校正电路分为主动式和被动式两种。
主动式功率因数校正电路采用控制器和开关管等元器件来实现功率因数的调整和控制；被动式功率因数校正电路则采用电容器和电感器等被动元器件来实现功率因数的校正。
两种电路各有优缺点，具体的选择要根据应用场合和性能要求来确定。
功率因数校正电路PFC电路.(DOC)
功率因数校正电路PFC电路图功率因数校正电路PFC电路图图2为图1中功率因数校正电路（PFC）的简化电路。
它对图1的输入交流电压进行整流和调节。
该PFC电路包括浪涌电流抑制电路，全波整流桥，滤波电路，扼流电感L1，PFC集成块（N1），场效应晶体管MOSF ET（Q1），输出滤波和反馈网络以及由若干个电阻、电容及二极管组成的网络。
该PFC电路把220V/50Hz 交流电压变成DC电压，其线路输入功率因数接近于1。
桥式整流电路的输出从X6处接到控制电路，经变换后为其提供12VDC电压。
经滤波后的直流电压接到扼流电感L1，该电感和Q1（由芯片N1驱动）以及滤波电容C1一起把线路输入功率因数提高到接近于1。
PFC的应用：2kW有源功率因数校正电路设计时间：2010-03-18 950次阅读【网友评论0条我要评论】收藏1 引言目前家用电器的功率前级多采用二极管全桥整流方式，这会造成电网谐波污染，功率因数下降，无功分量主要为高次谐波，其中三次谐波幅度约为基波幅度的95％，五次谐波幅度约为基波幅度的70％．七次谐波幅度约为基波幅度的45％。
高次谐波会对电网造成危害，使用电设备的输入端功率因数下降，而且产生很强的电磁干扰(EMI)，对电网和其他用电设备的安全运行造成潜在危害。
有源功率因数校正电路(Active Power Factor Corrector，APFC)可将电源的输入电流变换为与输入市电同相位的正弦波，从而提高电器设备的功率因数，减少对电网的谐波污染。
理论上，降压式(Buck)、升压式(Boost)、升／降压式(Boost-Buck)以及反激式(Flyback)等变换器拓扑都可作为APFC的主电路。
其中，Boost APFC是简单电流型控制，功率因数值高，总谐波失真小，效率高，但输出电压高于输入电压，适用于75～2 000 W功率电源，应用广泛。
因为升压式APFC的电感电流连续，储能电感可作为滤波器抑制射频干扰(RFI)和EMI噪声，并防止电网对主电路的高频瞬态冲击．电路有升压斩波电路，输出电压大于输入电压峰值，电源允许的输入电压范围扩大，通常可达90～270 V，提高电源的适应性，且升压式APFC控制简单，适用的功率范围宽。
第4章 功率因数校正电路
单相PFC的结构：
AC
单端 PFC
DC DC
DC
AC
隔离型 PFC
DC
可以精确调节输出电压
不能精确调节输出电压
CB DC
AC
PFC和 DC/DC组合
可以精确调节输出电压
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单相PFC 两级级联 Boost Buck＋ 单级1 Flyback Iso. Boost shower 单级2 Bifred Bibred Resonant
Pin iDVo Vin I in iD (1 cos 2t ) Vo Vin I in vo,rip sin(2t ) 2VoC
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vo,rip
交流侧电压、电流为正弦，功率以2倍网频脉动。 当负载电压不变，交流分量全部流经电容。输出 电压的纹波可由电容电流积分得出
PWM Phase shift
并联
VPEC
Boost
Dither
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两级级联
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单级1
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第2节 升压型 Boost PFC电路
V, I
V I
2Vin sin t 2 I in sin t
Pin
iD , vo
P Vin I in (1 cos2t ) in
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L
CB
S1
Vs
D2
Co
与Cuk电路相比可知，该电 路可以看作是隔离型的Cuk 电路。电路中增加的C1隔离 了输出直流
CB
DCM＋CCM DCM＋DCM
VCB高 VCB低
AC
PFC和DC/DC 组合
DC
反激变换器级联的具有PFC能力的变换器
功率因素校正电路.
功率因素校正电路图7.1为一个输入电压有效值从90V 到130V 的连续型boost 功率因素校正电路的SIMPLIS 仿真模型。
通过主电感的自益放大电路为PFC 芯片供电。
输出电压为400V ,输出功率可达80W 。
o a d 0WO u tp u tS o u rceoutV C o n tin o u s M o d e B o o st P F CS o ft S ta rt图7.1:连续型BOOST PFC 仿真电路图7.2(a是变换器的启动过程时输入电压与输入电流波形。
1G 工作频率下耗时4分。
图7.2(a为输出电压与输出电流的启动波形。
1G 工作频率下耗时4分钟。
可以看出,启动时间约为600ms ,输入电流可以很好的跟随输入电压波形。
V S / V-150-100-50050100150tim e /m Se cs100m Se cs/d iv100200300400500600A v g S o u r c e C u r r e n t / V02468VSAv g So u rce C u rre n t(aV o u t / V0100200300400500tim e /m Se cs100m Se cs/d iv100200300400500600I l o a d / m A020*********120Vo u tIlo a d(b图7.2:(a输入电压与输入电流启动波形(b 输出电压与输出电流启动波形图7.3反映了与图7.1的不同之处在于输入端加入了EMC 滤波器。
d 0WO u tpu tS o urceoutV C o ntin ou s M od e B oo st P F CE M C Q u ick S ta rtE M CF ilter图7.3:加入了EMC 滤波器的PFC 原理图本电路必须考虑EMC 滤波器的影响,以及某些具有初始值的元器件的影响,预先设定初始值可使电路快速到达稳态。
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谢谢你的阅读❖ 知识就是财源自 ❖ 丰富你的人生71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称。——韩非
功率因数校正电路
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴