大功率单相数字有源功率因数校正的实现
第9章功率因数校正技术
Ts=T1/N
• 开关电流的周期平均值为
iSA D L i1 D iL
•
开关电流的周期有效值为
iSR D iL1D iL
25
• 而开关电流在输入电压周期内的有效值为
ISR
1 T1
T1 0
iS2dt
1 T1
N1 k 0
TS 0
iS2dt
1 N1 T1 k0 D k TS
I12 sin2 1t
电路控制所需的电压控制、平均电流跟踪控 制、乘法器、驱动、保护、和基准源等全部 电路，使用方便。其主要特点和技术参数为：
– 电源电压：18～35V – 工作频率：10～200kHz – 基准源电压：7.5V – 驱动电流：0.5A（平均值），1.5A（峰值）
27
• 该芯片的内部结构及构成的典型电路如图9-7 。
VD1 VD3 VD5 +
A
LA
LB
B
LC
C
VD7
S
C
VD2 VD4 VD6
图（9-8）
31
• 该电路是工作在电流不连续模式时的升压型斩 波电路。
• PFC电路中D和D′都是时变量，因此用D(t)和
D′(t)表示DtU Uo i si n1tKco1st
K=ω1LIi/Ui
• 通常K很小，DKt≈0UU.0oi s1in，1t 因此，忽略式中第2项
24
• 开关电流的表达式
is Iisin 1t
0
t ksT ,ksT DsT t ksT Ds,T k1Ts
• 将i(t)分解为傅里叶级数，即
itInsinntn n1
T1 :电网电压的周期
i1 t I1si 1 n t 1 :基波成分 3
功率因数校正原理
功率因数校正原理
功率因数校正原理是指在交流电路中，由于负载的电阻性质变化、电感或电容等元件的存在，导致电流和电压的相位不同，从而产生功率因数偏低的情况。
为了改善功率因数，可以使用功率因数校正装置进行校正。
功率因数是指有功功率与视在功率之间的比值，通常用cosφ
表示。
当负载电路中存在电感元件时，电流和电压之间会有一个相位差Φ，导致功率因数小于1。
而功率因数校正装置的作
用就是校正这个相位差，使功率因数接近于1。
功率因数校正装置通常采用电容器或电感器来实现。
当电路中缺乏电感时，可以通过串联电容器的方式来补偿电压和电流之间的相位差。
而当电路中缺乏电容时，可以通过并联电感器的方式来补偿相位差。
功率因数校正装置一般采用自动控制系统，通过感应电路测量电流和电压，计算出功率因数偏低的程度，然后调节电容器或电感器的接入或退出，以实现功率因数的校正。
功率因数校正可以提高电力系统的效率，减少无功功率的损耗，改善电能的利用率。
同时，功率因数校正还可以避免电网系统的谐波问题，减少对设备的损害。
总之，功率因数校正原理是通过补偿电路中的电感或电容元件，调整电压和电流的相位差，以提高功率因数。
它在电力系统中具有重要作用，可以提高系统的稳定性和效率。
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。
单相有源功率因数校正电路的设计与实现
单相有源功率因数校正电路的设计与实现引言在电力系统中，功率因数是衡量电路有用功率和视在功率之间关系的一个重要参数。
功率因数不高会导致电网负荷增加、能源浪费等问题。
为了解决这些问题，我们需要设计和实现一个单相有源功率因数校正电路。
本文将详细介绍单相有源功率因数校正电路的设计原理、实现方法以及相关注意事项。
设计原理单相有源功率因数校正电路主要通过引入合适的补偿电流来改善系统的功率因数。
其基本原理是利用控制器对负载端的电流进行采样，并通过控制信号驱动逆变器输出合适的补偿电流。
具体来说，该校正电路包含以下几个主要组成部分：1.采集模块：用于采集负载端的电流信号。
2.控制模块：通过对采集到的信号进行处理，生成控制信号。
3.逆变器模块：将控制信号转换为逆变器输出的补偿电流。
4.滤波模块：对逆变器输出进行滤波处理，以确保补偿电流的稳定性。
5.反馈模块：将逆变器输出的补偿电流反馈到负载端，实现功率因数校正闭环控制。
设计步骤步骤一：采集模块设计采集模块主要用于采集负载端的电流信号。
常用的采集方法有两种：传感器式采集和非传感器式采集。
1.传感器式采集：通过电流互感器或霍尔传感器等，将负载端的交流电流转化为低频信号。
然后通过滤波和放大电路，将信号处理成微弱但具有较高精度的直流电压信号。
2.非传感器式采集：利用测量负载端两个相邻导线之间的压差来计算负载端的电流值。
这种方法不需要直接接触负载线路，可以减少对系统的干扰。
步骤二：控制模块设计控制模块主要对采集到的负载端电流信号进行处理，并生成相应的控制信号。
主要包括以下几个步骤：1.信号放大与滤波：对采集到的低频信号进行放大和滤波处理，以提高信号质量和减小干扰。
2.采样与比较：将处理后的信号与参考信号进行比较，得到误差信号。
3.控制算法：利用控制算法（如PID控制）对误差信号进行处理，生成控制信号。
步骤三：逆变器模块设计逆变器模块主要将控制模块生成的控制信号转换为逆变器输出的补偿电流。
有源功率因数校正
有源功率因数校正（APFC）原理说明本次设计采用boost升压式电路，并采用平均电流控制法（CCM），基于功率因数校正芯片UC3854设计的。
首先看下流程图：这个电路的主要部分是在元件UC3854和BOOST电路。
上图是UC3854的内部结构图。
其主要参数是它的乘法器。
乘法器是功率因素校正器的核心电路。
乘法器电路同时具有三个输入信号：控制电流，输入端电压，输出端电压。
最后，乘法器会输出一个电流。
BOOST电路：有储能电感，高频功率开关管，二极管和电容组成。
Boost 升压型变换器具有电感电流连续、储能电感能抑制RFI 和E．MI 噪声、流波形失真小、输出功率大及驱动电路简单等优点，因此常被用来作为有源功率因数正主电路拓扑。
工作原理：主电路由二极管桥式整流电路与Boost升压型DC-DC变换器组成，控制电路主要由UC3854芯片组成，包括基准电压Ur、电压误差放大器V A、电路误差放大器CA、乘法器M、脉宽调制器PWM及驱动器。
首先，交流电通过全波整流后变成直流电，为双半波正弦信号。
其次，输入电压Uo与基准电压Ur比较后，误差信号经过误差发达器放大后送入乘法器，与全波整流电压取样信号共同送到乘法器输入端，相乘后形成基波电流信号输出，基波电流信号与电流反馈信号经电流误差放大器CA相比较后输出信号，再与锯齿波信号相比较后形成PWM信号驱动功率开关管VT工作。
由于全波整流电压信号Udc为双半波正弦信号，稳定时电压误差放大器输出信号恒定，所以乘法器输出的基准电流信号波形和二极管桥式整流输出电压信号一致，也是双半波正弦信号，与高频的锯齿波信号比较后形成高频的PWM信号驱动开关管VT,可以迫使电感电流信号即输入电流信号在每个周期内按正弦规律变化，且与电路输入电压信号同相位，从而使输入电流跟踪输入电压，尽可能消除电流与电压的相位差，从而实现功率校正，提高功率因数，使功率因数近似为1。
本次设计参照原理图。
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路是一种电路设计方案，用于调整电路功率因数，提高功率因数的数值。
传统的电路设备通常具有低功率因数，这会导致能
源浪费和电网负载过大。
有源功率因数校正电路的设计目的是使电路的功
率因数尽可能接近1，提高能源利用率和电力系统的稳定性。
直流母线电压检测模块用于检测直流母线的电压，并将其转化为电压
信号输出。
交流输入电压检测模块用于检测交流输入电压，并将其转化为
电压信号输出。
这两个模块的信号将作为输入信号输入到控制逻辑与驱动
模块。
这些输入信号将被控制逻辑模块分析处理，用于控制整流器和直流
-交流逆变器模块。
整流器模块的作用是将交流电转化为平滑的直流电，在此过程中，由
于非线性元件的存在，电流波形可能会出现畸变。
因此，需要使用滤波电
路对电流进行滤波，消除谐波，并将输出电流的波形调整为与输入电压同
频率的正弦波。
直流-交流逆变器模块的作用是将直流电转化为交流电，并将其输出。
为了使逆变器的工作更加稳定，需要使用滤波电路对输出电流进行滤波，
消除谐波，并将波形调整为与输入电压同频率的正弦波。
功率放大器输出滤波模块的作用是对功率放大器输出的电流波形进行
滤波，使其更加接近理想的正弦波，并消除谐波。
总的来说，设计有源功率因数校正电路需要综合运用电路和控制理论
的知识。
通过合理设计各个模块之间的关系和参数，可以实现对电路功率
因数的校正和调整，提高电路的能源利用率和稳定性。
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。
第8章 有源功率因数校正技术
第8章 有源功率因数校正技术
第8章 有源功率因数校正技术 8.1 单相有源功率因数校正原理
8.2 CCM单相BOOST功率因数校正变换器
8.3 DCM单相BOOST功率因数校正变换器 8.4 其他单相功率因数校正变换技术 8.5 三相PFC原理 8.6 本章小结
8.1 单相有源功率因数校正原理 8.1.1 电阻负载模拟
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
图8-26 开关频率极小值与 输入电压有效值的关系
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
8.4.3 窗口控制功率因数校正变换电路
图8-37 窗口功率因数校正变换电路实现方式
8.5 三相PFC原理 8.5.1 三相单开关Boost PFC电路的控制
8.5.2 三相六开关PFC电路的控制
8.5.3 其他三相PFC电路
8.5 三相PFC原理
图8-38
三相单开关Boost PFC电路
8.5.1 三相单开关Boost PFC电路的控制 1.工作原理
8.3.2 CRM单相BOOST功率因数校正变换器的控制
图8-27 CRM单相BOOST功率因数校正 变换器的控制框图
8.4 其他单相功率因数校正变换技术 8.4.1 无桥型功率因数校正变换电路
8.4.2 低频开关功率因数校正变换电路
8.4.3 窗口控制功率因数校正变换电路
8.4.1 无桥型功率因数校正变换电路
8.2.2 CCM单相BOOST功率因数校正变换器的控制
中大功率单相功率因数校正器的设计与实现
・ 激光器 技术 ・
中大 功 率 单 相 功 率 因数 校 正 器 的设 计 与 实现
吕伟强 ， 于颖 韬 ， 铁军 ， 爱武 刘 杨
（ 华北光 电技术研究所 ， 北京 １０ １ ） ００ ５
摘 要 ： 采用 有源 功 率 因数校 正技 术 （ ｃ ｖ ｏ ｅ ｃ ｒ ｏｒｃ ｏ ， Ｐ Ｃ 设 计 并 实现 了一 款 ａｔ ｅｐｗ ｒｆ ｔ ｒ ｔ ｎ Ａ Ｆ ） ｉ ａｏｃ ｅｉ
入 欠压 、 输入过 压 、 出过压 、 出过 流等保 护功 能 ； 作 可靠 ， 输 输 工 成本 较低 ， 适用 于 中大功 率应用
场合 。
关键 词 ： 率 因数校 正 ； 续 导 电模 式 ； 功 连 大功 率
中图分 类号 ：Ｎ １ Ｔ ７３ 文献标 识码 ： Ｂ
Ｄｅ ｉ ｎ ａ ｄ ｒ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｓｇ ｎ ｅ ｌｚ ｔ ｆ ＡＰＦＣ ｔ ｉ ｈ— ｗｅ ｏ ｗｉ ｈ ｇ ｐｏ ｒ ｈ
Ｌ ｉ ｉ ｇ Ｙ ｉｇｔ ， Ｉ ｉ－ ｎ Ｙ Ｎ ｉ Ｕ Ｏ Ｗｅ— ａ ， Ｕ Ｙｎ － ｏ ＬＵ Ｔｅｊ ， Ａ Ｇ Ａ ． ｑ ｎ ａ ｕ Ｗ
（ ｏ ｈＣ ｉａＲ ｓａ ｈＩｓｔｔ ｏ ｌｃ ｏｏｔ ｓＢ ｉｎ ００ ５，ｈｎ ） Ｎ ｒ ｈｎ ｅｅｒ ｎｔｕｅ ｆ ｅｔ －ｐｉ ，ｅ ｉｇ１０ １ Ｃ ｉａ ｔ ｃ ｉ Ｅ ｒ ｃ ｊ
Ｋｅ ｏｄ ：ｏ ｅ ｃ ｒ ｏｒｃｏ （ Ｆ ） ｃｎｉｕｕ ｕｒｎ ｍ ｄ （ Ｃ ；ｉ —ｏ ｅ ｙｗ ｒ ｓｐｗ ｒａｔ ｒ ｔ ｎ Ｐ Ｃ ；ｏｔ ｏｓｃｒ ｔ ｏｅ Ｃ Ｍ） ｈｇ ｐｗ ｒ ｆ ｏｃ ｅｉ ｎ ｅ ｈ
新型控制策略的数字有源功率因数校正的实现
中 图 分 类 号 ：Ｍ７４３ Ｔ １． 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：０ ０ １０ ２ １ ）２ ０ ５ — ２ １０ — ０ Ｘ（０ ００ — ０ ６ ０
Ｉ ｐ ｅ ｅ ａｔｏ ｆａ Ｎｏ ｅ ｇ ｔ ｌＡｃ ｉ ｅ Ｐｏ ｒ Ｆａ ｔ ｒ Ｃｏ ｒ ｃ ｉ ｎ ｍ ｌ ｍ ｎｔ ｉ ｎ ｏ ｖ ｌＤｉ ｉａ ｔｖ ｗｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｔｏ ｗｉｈ Ｎｅ Ｃｏ ｒ ｌＰｒｎ ｉ ｅ ｔ ｗ ｎｔ ｏ ｉ ｃ ｐｌ
方法无需检测输入 电压 ， 在对采用该方法 的单相 Ａ Ｆ Ｐ Ｃ进行全面仿真后 ， 采用 Ｔ ３ ０ ２ ０ ＭＳ ２ Ｆ ８ １型 Ｄ Ｐ为核心的控制器 Ｓ 完成 了实验研究 ， 小输入 电流甚至低于 ０５ 最 大输入 电流接近 ４ 最 ．Ａ， ０Ａ， 明该方法具有概念清晰 、 正效 果好 、 证 校 无 需输入电压检测 、 支持更小和更高功率范围等优 点， 非常适合数字化实现 。 关键词 ： 功率因数校正 ：占空 比： 输入 电压检测
摘要 ： 单相有源功率 因数校正 （ Ｐ Ｃ 技术呈现 出由模拟控制 向数字控制的发展趋势 ， 高性 能、 ＡＦ） 使 大功率输出和进一
步 降 低 成 本成 为 可 能 。 据 单 相 Ａ Ｆ 根 Ｐ Ｃ输 入 电 压 与输 出 电压 的 关 系 ， 导 出一 种 功 率 开 关 占 空 比 的直 接 确 定 方法 。 推 该
开关电源功率因素校正及其工作原理
1 引言开关电源以其效率高、功率密度高而在电源领域中占主导地位。
但传统的开关电源存在一个致命的弱点，功率因数低，一般为0.45～0.75，而且其无功分量基本上为高次谐波，其中3次谐波幅度约为基波幅度的95%，5次谐波幅度约为基波幅度的70%，7次谐波幅度约为基波幅度的45%，9次谐波幅度约为基波幅度的25%.大量高次谐波电流倒灌回电网，对电网造成严重的污染。
为此，IEC(国际电工委员会)制定了限制高次谐波的国际标准，最新标准为IEC1000-3-2D类。
美国、日本、欧洲等发达国家已制定了相应标准，并强制执行，对于不满足谐波标准的开关电源不允许上电网。
我国也制定了相应标准。
因此，随着减小谐波标准的广泛应用，更多的电源设计需要结合功率因数校正(PFC)功能。
3 功率因数校正的实现方法从不同的角度看，功率因数校正技术有不同分类方法。
从电网供电方式可分为单相PFC电路和三相PFC电路；从采用的校正机理可分为无源功率因数校正(PPFC)和有源功率因数校正(Active Power Factor Correction，简称APFC)两种。
无源功率因数校正技术出现最早，通常由大容量的电感、电容组成。
它只是针对电源的整体负载特性表现，在开关整流器的交流输入端加入电感量很大的低频电感，以减小滤波电容充电电流尖峰。
由于加入的电感体积大，增加了开关整流器的体积，此方法虽然简单，但效果不很理想，适于应用到重量体积不受限制的小型设备。
有源功率因数校正是用一个转换器串入整流滤波电路与DC/DC转换器之间(基本原理如图1所示)，通过特殊的控制强迫输入电流跟随输入电压，反馈输出电压使之稳定，从而使DC/DC转换器的输入实现预稳。
这种方法的特点是控制复杂，但体积大大减小，设计也易优化，从而进一步提高了性能。
由于这个方案中应用了有源器件，故称为有源功率因数校正。
从原理图来看，APFC基本电路就是一种开关电源，但它与传统开关电源的区别在于：DC/DC变换之前没有滤波电容，电压是全波整流器输出的半波正弦脉动电压，这个正弦半波脉动直流电压和整流器的输出电流与输出的负载电压都受到实时的检测与监控，其控制的结果是达到全波整流器输入功率因数近似为1。
有源功率因数校正技术原理及应用
收稿日期:20020719有源功率因数校正技术原理及应用APFC Technology Pr i nc iple and Appl ica tion朱方明ZHU Fangm ing余建刚YU J iangang (总参通信部驻宝鸡地区军代室 宝鸡 721006) (总参三部12局 上海 200072) (General Staff Signal m an m inistry Bao ji D elegate Secti on,Bao ji,721006,Ch ina)(General Staff12th bureau3rd m inistry,Shanghai,200072,Ch ina)摘 要:介绍功率因数校正定义、原理及A PFC控制方法,并进行实例分析。
关键词:PFC;A PFC;U C3854 目前国际上推行的IEC555-2,EN60555-2, IEEE-159等标准对电子生产厂家入网电气设备的电流谐波值进行了限制,因此,采用功率因素校准方法来实现“绿色能源”革命已势在必行。
本文将简要介绍有关功率因数的概念及应用实例。
1 谐波电流对电网的危害脉冲状的输入电流,含有大量谐波,一方面使谐波噪声水平提高,同时在A C-DC整流电路的输入端必需增加滤波器,既贵,体积、重量又庞大、笨重。
而且大量电流谐波分量倒流入电网,还会造成对电网的谐波“污染”。
一方面产生“二次效应”,即电流流过线路阻抗造成谐波电压降,反过来使电网电压(原来是正弦波)也发生畸变;另一方面,会造成电路故障,使变电设备损坏。
例如线路和配电变压器过热;谐波电流会引起电网L C谐振,或高次谐波电流流过电网的高压电容,使之过流、过热而爆炸;在三相电路中,中线流过三相三次谐波电流的叠加,使中线过流而损坏等等。
所以对电子设备进行功率因素校正已成必然趋势。
2 功率因数的定义及校正原理功率因数P F(Pow er Facto r)的定义是指:交流输入有功功率与输入视在功率之比值,其表达式为: P F=P实 P视=P (V RM S×I RM S)=V R×I1co sΩ (V R×I R)=I1co sΩ I R=Χco sΩ式中,V R是电网电压有效值,I R是电网电流有效值,I1是基波电流有效值,Χ=I1 I R是电网电流交流失真因数(又称基波因数),co sΩ是基波电压和基波电流的相移因数。
有源功率因数校正技术简介
有源功率因数校正技术简介摘要：随着电力电子装置的使用，电网中的谐波含量越来越多，功率因数校正技术在近些年来成为研究热点，可分为有源功率校正和无源功率校正。
其中，有源功率校正装置具有体积小、效率高等优点，本文对有源功率校正技术在buck、boost、buck-boost、flyback以及软开关等电路拓扑中的应用做了简单的介绍。
关键词：有源功率因数校正、buck、boost、buck-boost、软开关1引言近20年来电力电子技术得到了飞速的发展，已广泛应用到电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。
电力电子装置多数通过整流器与电力网接口，经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性电路，在电网中产生大量电流谐波和无功污染了电网，成为电力公害。
电力电子装置已成为电网最主要的谐波源之一。
20世纪90年代以来，世界上许多国家和国际组织都对电力电子产品的功率因数及谐波成分作了限制。
为了使电力电子产品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变换电路，使输入电流为正弦波，从而提高功率因数，这就是有源功率因数校正技术。
有源功率因数校正（Active Power Factor Correction，简称APFC）技术由于变换器工作在高频开关状态，而具有体积小、重量轻、效率较高、输人电压范围宽、THD小和功率因数高等优点，因此在现代电力电子技术中得到了广泛的应用。
2 有源功率因数校正的基本原理APFC又称为有源开关型补偿法，现今得到推广的APFC是DC/DC变换型电流整形方法，由于其主体为高频DC/DC变换器，所以也称为高频APFC。
高频APFC的基本思想是：将输入交流电压进行全波整流，然后对全波直流电压进行DC/DC变换，通过适当控制，使输入电流平均值自动跟踪全波直流电压的基准，且保持输出电压稳定，从而实现恒压输出和单位功率因数。
图1有源功率因数校正原理框图图1为这种电路的原理框图，其中，整流器为单相桥式不可控整流器，主电路采用DC/DC 变换电路，控制电路内部包含有一个电压误差放大器、一个电流误差放大器、一个模拟乘法器和一个固定频率的PWM控制器。
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。
大功率单相完全有源功率因数校正器的实现
大功率单相完全有源功率因数校正器的实现1 引言到目前为止，具有输入功率因数校正(pfc)能力的单相有源ac-dc 变换器已经发展得非常成熟，并且成功地应用到许多领域当中。
不仅能够获得非常高的输入功率因数，而且能够提供高质量的直流输出电压。
这些非常有利于提高电源的利用率，减轻电力谐波电流污染，而且有利于后级变换器的稳定工作，提高生产质量。
针对功率因数校正技术，取得如下的成绩：(1) 已经出现了几种基本的控制原理，如传统pfc原理、跟随pfc 原理和单周期控制pfc原理；(2) 出现了大量的电路拓扑和多种工作模式，包括单级变换和多级变换、有桥pfc电路和无桥pfc电路、三种导通模式(断续dcm、临界crm和连续CCm)、两种电流检测方式(平均电流和峰值电流)；(3) 出现了多种模拟控制芯片，如uc3854an/bn、l4981a/b、ncp1653d、ir1150、ucc28019、tda1688、ucc3818、l6562(固定开通时间)和l6563(固定关断时间)等等；(4) 许多控制策略都已经应用到pfc的数字控制当中，如自适应控制、d-s控制、模糊控制、遗传控制、内模控制、神经网络控制和预测控制；(5) 为了有效地降低EMI水平，开关频率调制技术已经应用到pfc 中，包括双随机调制、单随机调制和正弦半波调制等；(6) 单机pfc的功率高达6kw以上，pfc并联功率可以达到12kw；(7) 由模拟pfc控制技术逐渐向数字pfc控制发展，单机pfc的功率也高达6kw以上(8) 高效率的部分pfc逐渐大量使用，在小功率应用场合和一些特殊的高频电源应用中无源pfc仍然得到应用；(9) 单相有源pfc的输出功率有增加的趋势，适用的标准包括iec61000-3-2和iec61000-3-12，后者增加了部分权重谐波畸变率(pwhd)和短路比等概念，处理与计算更加复杂。
一些pfc的控制原理本身也具有一定的emi抑制能力。
单相有源功率因数校正电路的设计与实现
单相有源功率因数校正电路的设计与实现一、引言二、单相有源功率因数校正电路的基本原理1. 有源功率因数校正的意义2. 单相有源功率因数校正电路的基本结构3. 单相有源功率因数校正电路的工作原理三、单相有源功率因数校正电路的设计与实现1. 电路参数的选择a. 功率因数调整范围的确定b. 过零检测器参数的选择c. 控制电路参数的选择d. 滤波器参数的选择2. 单相有源功率因数校正电路设计步骤a. 过零检测器设计b. 控制电路设计c. 滤波器设计3. 单相有源功率因数校正电路实现方法及注意事项a. 实现方法i) 负载侧串联法ii) 发生器侧串联法iii) 直接并联法b. 注意事项四、单相有源功率因数校正电路应用实例分析1. 实验平台搭建2. 实验过程及结果分析五、总结一、引言：随着工业化进程不断加快，电力负荷不断增加，电网中的功率因数问题越来越突出。
功率因数是指电路中有用功与视在功之比，它反映了电路的有功和无功的比例关系。
当负载中存在大量的感性元件时，会导致电路中存在一定的无功分量，这会使得电网中的无功负荷增加，降低了电网的供电能力和效率。
因此，在实际应用中需要对单相有源功率因数校正电路进行设计和实现。
二、单相有源功率因数校正电路的基本原理：1. 有源功率因数校正的意义：有源功率因数校正是指通过加入适当的无功补偿来改善系统或负载端的功率因数，达到提高系统效率、减少能耗、延长设备寿命等目标。
2. 单相有源功率因数校正电路的基本结构：单相有源功率因数校正电路主要由过零检测器、控制器、滤波器和逆变器等组成。
3. 单相有源功率因数校正电路的工作原理：单相有源功率因数校正电路通过检测交流信号波形上升沿或下降沿的时刻，控制逆变器输出电压的相位和幅值，使得负载侧电流与电压之间的相位差角度接近于零，从而达到功率因数校正的目的。
三、单相有源功率因数校正电路的设计与实现：1. 电路参数的选择：a. 功率因数调整范围的确定：根据实际应用需求来确定功率因数调整范围。
单相有源功率因数校正技术的发展
单相有源功率因数校正技术的发展
摘要：本文对现有的功率因数校正技术进行了分析和总结。
通过软开关技术以及新型高性能的电路拓扑设计，分析了提高AC-DC变换器的转换效
率的技术。
提出了无桥PFC电路是高性能功率因数校正电路研究的方向。
Abstract: A reviews of update power-factor-correction techniques is presented. The techniques
with which to increase AC-DC conversion efficiencies are discussed by soft-switching and new high performance circuit topology designs.
1概述
大部分用电设备中，其工作电压直接取自交流电网。
所以电网中会有许多电力电子装置、电磁设备和电子设备等非线性负载，使电网产生谐波电压和电流。
而许多没有采取功率因数校正技术的AC-DC整流电路，输入电流波
形呈尖脉冲状。
因此，交流网侧功率因数只有0.5 0.7，电流的总谐波畸变（THD）很大，可超过100%（功率因数为0.999时，THD约为3%）。
为了防止电网的谐波污染，或限制电子设备向电网发射谐波电流，国际上已经制定了许多电磁兼容标准，有IEEE519、IEC1000-3-2等[1]。
因此，提高功率
因数，减少谐波的含量也就是功率因数校正（PFC）成为开关电源领域中非常重要的研究方向。
PFC根据相数的不同可以分为单相功率因数校正电路和。
单相有源功率因数校正电路的设计与实现开题报告
仪器科学与电气工程学院本科毕业论文（设计）开题报告题目：单相有源功率因数校正电路的设计与实现学生姓名：学号：专业：电话：电气工程及其自动化指导教师：2013年3月5日开题报告评审意见一、研究目的与意义常规开关电源功率因数低的本源是整流电路后面的滤波电容使输出电压滑腻，但却使输入电流变成尖脉冲，产生一系列奇次谐波，对电网造成污染，可能会造成电子设备损坏。
谐波电流的危害：1) 谐波电流的“二次效应”，即电流流过线路阻抗而造成的谐波压降反过来使电网电压(正弦波)波动，发生畸变。
2) 谐波电流引发电路故障，损害设备。
比如能够使线路和配电设备过热、引发电网LC 谐振等。
3) 谐波电流对自身及同一系统中的其他电子设备产生恶劣的阻碍，如引发电子设备误操作，引发通信噪声等。
采纳有源功率因数校正技术是解决上述问题的有效途径。
图1 单相整流电路 图2 滤波电容引发的输入电流尖脉冲二、要紧工作内容和预期达到的目标了解功率因数概念功率因数的概念是指输入有功功率(P)和视在功率(S)的比值, 线性电路功率因数可,cos-φ.用表示，φ为正弦电流与正弦电压的相位差。
可是由于整流电路中二极管的非线性，致使输入电流为严峻的非正弦波形，仅仅用用cos-φ已不能表示整流电路的功率因数。
在电力电子电路中，用PF 表示功率因数。
1112cos cos cos rms rms in in nV I P I PF S V I I I ϕϕϕγϕ=====+ （I 1——基波电流有效值；I n （n ≥2）——n 次电流谐波有效值；I in ——输入电流有效值；V rms ——电网电压有效值；cos ϕ——基波电压和基波电流的相移因数） 1I / in I = 1I / 2n I +被称为电流的畸变因数，总谐波畸变（total harmonic distortion —THD ）的概念是所有谐波分量的有效值与基波分有效值的比。
THD= 221/n I I ，THD 用来衡量电网的污染程度。
单相有源功率因数校正电路设计实现分析
. -大学学士学位论文〔设计〕承诺书本人重承诺：所呈交的学士学位毕业论文〔设计〕，是本人在指导教师的指导下，独立进展实验、设计、调研等工作根底上取得的成果。
除文中已经注明引用的容外，本论文〔设计〕不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的作品成果。
对本人实验或设计中做出重要奉献的个人或集体，均已在文中以明确的方式注明。
本人完全意识到本承诺书的法律结果由本人承当。
学士学位论文〔设计〕作者签名：年月日摘要本文在分析造成电网谐波污染原因的根底上，根据设计指标提出的220V交流输入，直流电压400V /200W的输出要求，设计了单相有源功率因数校正电路。
该电路由功率变换电路、控制电路和辅助电源电路组成。
通过对升压式、降压式、升降压式和反激式拓扑的工作原理进展分析比拟，选取升压拓扑作为功率变换电路，以保证较高的电源效率和功率因数；控制电路选取具有电压反应和电流反应的双反应环集成芯片UC3854，以保证稳定的输出电压和与输入电压同相位、正弦化的输入电流波形；辅助电源电路采用磁集成技术，将电感和变压器集中在一个磁芯设计，到达了减少本钱、缩小体积的目的。
经测试，在220V交流输入的条件下，本文设计的电路可提供400V直流电压、200W功率输出，输入电流和电压相位一样，谐波失真率低，且功率因数在0.95以上。
长时间工作后，输出电压和输入电流保持稳定，器件温升不超过50℃，满足设计指标要求，实现了功率因数校正的目的。
关键词功率因数Boost乘法器UC3854AbstractThis paper analyses the reasons of harmonic pollution.According to the design requirements of the 200W output power,output 400V DC and 220V AC input requirements,design a single-phase active power factor correction circuit. The circuit consists of power conversion circuit, control circuit and auxiliary power circuit. By analyzing and comparing the work principles of the boost, buck, buck-boost and flyback topology, we choose theboost circuittopology. In order to guarantee the power efficiency and high power factor, control circuit selects the integrated chip UC3854 with double feedback loops of the voltage feedback and current feedback in order to guarantee a stable output voltage and sinusoidal input current waveform that phase with the input voltage. Auxiliary power supply circuit adopts the technology of integrated magnetic. Inductor and transformer focus on a core design, reducing the cost and volume . After testing, with the 220V AC input condition, this design can provide 400V DC voltage, 200W power output, input current and voltage phase same, low distortion rate of harmonic,and the power factor above 0.95. After long time work, the output voltage andinput current are stable, and the temperature rise of devicesis below 50 ℃, meeting the requirements of design and the purposes of power factor correction.Keywords:Power Factor; Boost; Multiplier; UC3854目录1 绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2 开关电源的功率因数校正21.3 本课题研究容52 单相有源功率因数校正电路方案选择62.1 单相有源功率因数校正电路总体构造62.2 单相有源功率因数校正电路拓扑选择与比拟72.3连续模式和不连续模式下Boost电路比照103 功率变换电路参数设计133.1 Boost输出电感L的选择133.2 Boost电感器的制作153.3 Boost输出电容的选择173.4 功率开关管与整流二极管的选择204 控制电路参数设计214.1 功率因数校正芯片UC3854214.2 UC3854实现输入电网电流的正弦化234.3 UC3854乘法器的设定25264.3.1前馈电压信号VRMS274.3.2电压误差放大输出VAOUT284.3.3乘法器输入电流IAC4.4 UC3854芯片控制电源输出功率294.5 Boost电路开关频率的选择304.6 电流误差放大器的补偿314.7 UC3854的峰值电流控制345 辅助电源参数设计355.1 磁集成技术355.2 18V三极管串联稳压电路366 测试结果分析376.1 测试指标与测试方法376.2 电感和输出结果测试376.3 关键波形测试与分析39总结40参考文献421 绪论1.1 课题研究的背景和意义以开关电源为代表的各种电力电子设备为我国工业生产和社会生活的开展做出了巨大奉献，但是广泛应用于电力电子设备中的不可控二极管整流器，使电源线上产生脉冲电流，导致输入电流不是正弦波，含有很高的谐波分量，结果是使输入电流流过线路阻抗时产生谐波压降，谐波压降的产生使正弦波电网电压波动进而产生畸变，最终电能质量下降，污染了电网[1]。
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２０４ ０ ２ ０；
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要 ： 于 Ｄ ＰＴ ３ ０ Ｆ ８８设计 了一种传统有 源功率 因数 校正 的数字 实现 基 Ｓ ＭＳ２ Ｌ ２ ０
方案 ， 并进行硬件 电路 设计和参数配置 ， 括高 感值硅 钢 电感 设计 ； 统地 编制 了 Ｄ Ｐ 包 系 Ｓ 的控 制程 序 ， 包括 电流内环 、 电压外环 的增 量式数字 Ｐ 调节器程序 ； Ｉ 设计 了相应 的数字 除法器 、 乘法器 和滤 波 器 程序 。最 后 ， 行 了数 字 Ａ Ｆ 进 Ｐ Ｃ的试验 ， 最大 输 出 功率 达 到 ５ ０ｋ 重 载效 率高达 ９ ％ ， ． Ｗ， ５ 表现出非常好 的校正效果 。
Ｙ ＮＧ Ｘｏ ｎ Ａ ＇ ， Ｗ ＮＧ Ｈａ ＴＡＮ ｈ ｘｎ ， 删 ｕ Ａ ｎ ， Ｉ Ｓ ｕ ｉ Ｈｕ ｉａ ｇ ， Ｇ Ａ Ｈｏ ｇｅ ａｇ ｎ Ｕ Ｎ ｎ ｆｉ
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Ｉ ｐｌｍ ｅ ｔ ｔｏ ｆＨ ｉｈ－ ｏ ｒ Ｓ ｎ ｌ － ａ ｅ ｍ ｅ ｎ ａ ｉ ｎ ｏ ｇ ｐ ｗｅ ｉ ｇ ｅ ｐｈ ｓ
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０ 引 言
在 单相 交流 电源供 电 的变频 调速 或直 流 电源 领 域 ， 着谐 波 电流 抑 制标 准 的制 订 ¨ ， 源 功 随 有 率 因 数 校 正 （ ｃｉ Ｐ ｗ ｒ Ｆ ｃ ｒ ｏｒｃ ｏ ， Ａ ｔ ｅ ｏ ｅ ａｔ Ｃ ｒ ｔ ｎ ｖ ｏ ｅｉ Ａ Ｆ 的应 用越 来 越 广泛 ， 来 了 良好 的 社 会 和 Ｐ Ｃ） 带 经 济效益 。随着数 字 控制 技术 的快 速发 展 和数 字
关键 词 ： 源功 率 因 数 校 正 ； 字 信 号 处 理 器 ； 闭环 控 制 ； 量式 ＰＤ 有 数 双 增 Ｉ 中 图 分 类 号 ： Ｍ ８ ２ 文 献 标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ： ０ １５ ３ （０ ０ ２ －０ ９０ Ｔ ６ １０ －５ １ ２ １ ） ３ ４ － ０ ４ 杨 喜 军 （ ９９ ） １６ 一 ，
ｌ ｔｒｆ ｒｃ ｒｅ ｔｉ ｅ ｏ ｐ ａ ｏｔ ｇ ｕｔｒｌｏ ａｏ ｕ ｒ ｎ ｎｎ ｒｌｏ ｎｄ ｖ ｌａ ｅ ｏ ｅ ｏ ｐ，ｄｉｉａ ｉ ｉｅ ｏ ｇｔｌｄ ｖｄ ｒ，ｍｕ ｔｐ ｉｒ ｉｔｒｎ ｒ ｇ ａ ｎｄ Ｓ ｎ． Ｔ ｅ ｄ — ｌｉ ｌｅ ，ｆｌｅ ｉ ｇ ｐ ｏ ｒ ｍｓａ Ｏ ｏ ｈ ｅ ｓｇ ｅ ｉｎ ＡＰＦＣ Ｗａ ｅｔｄ，ｓ ｏ ｎ ｐ ｔ ． Ｗ ｎ ｏ ｔｕ ｗｅ ５ ｉ ｆｉｉｎ ｙ ａ ｄ ｖ ｒ ｏ ｄ ｃ ｒｅ ｔ ｎ ｅ ｅ ｔ． ｄ Ｓｔ ｅ ｓ ｈ ｗｉｇ ｕ ｏ５ ０ ｋ ｉ ｕｐ ｔｐ ｏ ｒ９ ％ ｎ ｅ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｙ ｇ ｏ ｏ ｒｃｉ ｆ ｃｓ ｏ
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电能质量 ・
低压 电器 （０ ０ ｏ ３ ２ １ Ｎ２ ）
大 功 率 单相 数 字 有 源 功 率 因数 校 正 的 实现
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