有源功率因数校正电路的研究

一
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 ；
Ｊ 瑚 ｎ
表 示输 入 电流 畸变 因 数 ；ｏｔ ｃｓ ＃表
流波 形 中含有 大量 的谐波 。 些谐 波注 入 电网 ， 这 引起 严 重 的 谐 波 污
高 ， 用最 为广 泛 。 应
宵源功 率 因数校 Ｉ ＡＰ Ｃ） 输入 电流 的控制 原理 分 为 ： 均 （ Ｆ 按 平
电流 型 （ Ｉ Ｕ ３ ５ Ｔ 的 Ｃ ８ ４工 作在 平 均 电流控 制 方 式 ） 滞 后 电流 型 峰 、
一
１■丁 ｙｒ ／— ｒ— — —
由功 率 因数
ｃ 可 知 ，要 提 高功 率 因数 ，有 ２个 途 径 ： ｏ
（） １ 使输 入 电压 、 入 电流 同相位 ， 输 同相 位足 使 ｃ ｓ ＝ ；２ 使 输 入 ｏ ｌ （） ￣
电 流 正 弦 化 ， ｙ ｌ 使 ＝。
利 用 功率 因数 校 正技 术可 以使交 流输 入 电流波 形完 全跟 踪 交 流输 入 电压波 形， 使输 入 电流波 形呈 纯正 弦波 ， 并且 和输 入 电压 同
流波形 畸变 ， 电网造 成污染 ， 对 严重 时 ， 对三 相 四线 制供 屯， 还会 造
成 中线 电位 偏 移 ， 使 用 电 电 器 设 备 损 坏 。 致
总 谐波 畸 变 （ Ｄ） 来衡 量 电 网的 污染 程 度 ， 义 为所 有 谐 用 定
波 电流 分量 的总有 效值 和基波 电流 有 效值之 比。 …ＵＩ 』 Nhomakorabea』
Ｖ 信 号 ； 和 Ｙ的 乘积 是 ｚ 作 为 电流 的 基准 信 号 ， 输 入整 流 Ａ） ｘ ， 和 电流 一起 进入 电流 误 差放 大器 Ｃ 中 ，该 电流 环 不断 调节 输入 电 Ａ 流平 均值 ， 使与 输入 整流 电压 同相 位 。 该输 入 电流在 和基准 电流 比 较 后 ， 高 频 分 量 （ 如 １０ Ｈ ） 其 例 ０ ｚ 的变 化 ， 由 电流 误 差 放 大 器 ｋ 经 ＣＡ， 平均 化处 理 。 大后 的平 均 电流误 差与 锯齿波 比较 后 ， 开 被 放 给 关管 ｖ 以 Ｐ Ｔ ＷＭ 信 号 ， 是 电流误 差被迅 速而 精确 的校 正 。由于 于 电流 环 具 有 较 高 的增 益— — 带 宽 ，使 跟 踪 误差 产 生 的畸 变 小 于
—
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Ｄｉｎ ｉ。 ｇ ｈ ｎ ｕ ｚｄ ｎ ｈ ａ ａ ｑｇ ｎ ｃ ｅ ｇ ｙ ｉｏ ｇ ｕ
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有 源 功 率 因数校 正 电路 的研 究
张 明 霞
（ 京 航 空航 天大 学 金城 学 院 ， 苏 南京 ２ １６ 南 江 １ ） １５
摘
要 ： 述 了谐 波 存 在 的 危 害 ， 述 了 单 相 功 率 因 数 校 正 （ Ｐ Ｃ 的 原 理 和 控 制 方 法 ， 绍 了 专 用 集 成 芯 片 Ｕ ３ ５ 阐 论 Ａ Ｆ） 介 Ｃ ８４的 内 部结 构 及其 工 作
值 开关 电流 近似 等于输 入 电流 ， 目前 使用 最广 泛 的 Ａ Ｆ 是 Ｐ Ｃ电路 。
其 内部 框 图如 图 ｌ 所示 。系统 电路 采用 Ｂ Ｏ Ｔ升压 电路 ， Ｏ Ｓ 控制 电 路 采 用 专 用 芯 片 ＵＣ３ ５ ， 其 内 部 主 要 结 构 由 电流 误 差 放 大 器 ８４ Ｃ 电压 误 差放 大 器 ｖ 模 拟 乘 法 器 Ｍ 、 ＷＭ 信 号 发 生 器 等组 Ａ、 Ａ、 Ｐ
值、 电压控 制型 。本 文采用 Ｔ 的 ＵＣ３ ５ Ｉ ８ ４进 行控 制 。
染， 一方 面致 使 电源 输入 端 功率 因 数低 ， 成 电能 浪 费 ； 造 另一 方 面
２ ＵＣ ８ ４ 的 组 成 ３ ５ Ｕ ３ ５ 一种 工作 于平均 电流的 升压 型 Ａ Ｆ 电路 ， 的峰 Ｃ ８４是 ＰＣ 它
示基 波 电压 和基 波 电流 的相移 因数 。
可见功 率 因数 由电流 畸变 因数和 相移 因数 决定 。ｏ 低 ， ｃ印 则表
示用 电电器 设备 的无 功 功率 大 ， 设备 利 用率 低 ， 线 、 导 变压 器 绕组 损耗 大 。 同时 ， 低 ， 值 则表示 输入 电流 谐波 分量大 ， 将造 成输 入 电