功率因数校正(PFC)技术的研究
漫谈PFC的原理与实现
漫谈PFC的原理与实现PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）是一种用于提高交流电路功率因数的技术，旨在改善电能的利用效率和减少无功功率的损耗。
本文将从PFC的原理及其实现方面进行探讨。
首先，我们来了解一下什么是功率因数。
功率因数是指实际有功功率与视在功率的比值，通常用于描述交流电路的负载特性。
功率因数的范围从-1到1之间，其中1表示纯有功功率，0表示纯无功功率，-1表示有相位差的负载。
在传统的交流电源中，负载常常是由电感和电容等元件组成的，这些元件会产生电压和电流之间的相位差，导致功率因数下降。
当功率因数较低时，电网输送的电能中包含大量的无功功率，这会导致电网负荷过大，增加输电损耗，并降低电能利用效率。
为了解决这个问题，PFC技术被应用于交流电路，通过校正电压和电流之间的相位差，提高功率因数。
PFC的工作原理主要基于两种方法：主动式PFC和被动式PFC。
主动式PFC通过控制输入电流来减小输入电流与输入电压之间的相位差，实现功率因数的校正。
其核心是开关电源，通过高频开关器件（如MOSFET）进行开关操作，将输入电压转换为高频脉冲，经过整流和滤波之后，得到直流电压。
然后通过控制开关电源的导通和截止来控制输出电压和电流之间的相位差，从而实现功率因数的校正。
被动式PFC则是通过用电感和电容等元件来滤除谐波，实现功率因数的校正。
其核心是电感和电容组成的滤波器，通过选择合适的电感和电容数值，使得滤波器的谐振频率与输入电压频率接近，从而实现对谐波电流的消除和功率因数的校正。
除了主动式和被动式PFC，还有一种被称为混合式PFC的方法，它结合了主动式和被动式PFC的优点，通过控制开关电源和使用电感和电容等元件的组合，实现功率因数的校正。
至于PFC的实现，现在有许多成熟的方案。
例如，ACS、DCS和UC3854等IC芯片，能够提供全面的PFC解决方案。
这些芯片通常提供了高效的开关电路、反馈控制、滤波器设计和保护等功能，可以方便地实现各种类型的PFC。
功率因数校正电路(pfc)电路工作原理及应用
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中，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Φ时，功率因数PF 即为COS Φ。
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阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。
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)电源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来实现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。
功率因数校正PFC变换器的实验研究
功率因数校正PFC变换器的实验研究一、实验目的1 理解功率因数校正控制策略的原理；2掌握基于BOOST的PFC变换器的基本工作原理；3掌握UC3854功率因数校正控制芯片的功能及使用方法。
二、实验内容熟悉UC3854的原理及使用方法，理解PWM 波产生过程；研究PFC变换器输入电流失真度、相移因数和功率因数之间的关系；理解PFC变换器闭环控制过程，掌握变换器闭环性能指标。
对变换器的基本要求如下：输入电压：220V，50Hz输出负载电流：0.1~1A输入PF：> 0.99三、实验器材四、主要实验步骤1控制电路接20V 直流电压。
用示波器观察并记录UC3854各管脚波形及驱动电路输出波形。
注意观察UC3854的3脚、14脚波形和UC3854输出波形之间的关系，理解UC3854芯片PWM 波产生过程。
2 打开主电路和控制电路电源，观察电感支路的电流波形，使电感工作在电流连续情况下。
用示波器观察并记录功率场效应管漏源极与栅源级间电压波形及它们之间的关系，理解场效应管的工作原理。
观察并记录电感支路、场效应管支路、二极管支路的电流波形，观测整流桥输出电压，电感两端、二极管两端、负载两端的电压波形，理解工作过程。
用示波器交流档观察输出电压纹波⊿UPP 。
4 观测输入电流与输入电压同步和功率因数情况：用示波器观察并记录不同输入电压和负载下输入电压和输入电流波形，比较两者的波形和相位，理解功率因数校正的意义。
用功率分析仪记录不同输入电压和负载下输入功率因数大小和电流失真度大小。
分析功率因数、波形畸变度和相移因数之间的关系。
5 计算不同输出功率下和输入电压下PFC 变换器的效率和外特性：改变PFC 变换器的负载和输入电压大小，测量并计算额定输入电压下负载变化时PFC 变换器的效率η和外特性，以及额定负载下不同输入电压时的PFC 变换器的效率η。
五、实验步骤的波形记录及相关分析1、实验电路图ov ininput图1.1 UC3854芯片引脚图1.2 Boost 电路图图1.3 UC3854内部结构2、主要波形图（1）UC3854各管脚波形及驱动电路输出波形图2-1 UC3854的3脚波形图2-2 UC3854的14脚波形图2-3 UC3854输出波形分析：UC3854的3管脚为电流闭环控制器的输出引脚，输出为电流闭环的信号。
PFC原理与种类特点
PFC原理与种类特点PFC，即Power Factor Correction，是一种用于提高电源设备功率因数的技术。
它的原理是通过控制电流和电压之间的相位关系，减少电流谐波成分，降低系统的失真程度，从而提高功率因数。
在传统的电源设备中，通常使用整流器来将交流电转换为直流电。
然而，这种转换会导致电流与电压之间的相位差，使得功率因数较低。
功率因数是指电源输出的有效功率和视在功率之间的比值，是衡量电能利用效率的重要指标。
PFC技术有助于提高功率因数，减少无功功率的损耗，提高电源的效率。
PFC的基本原理是通过加入电容器或电感器来改变电流和电压之间的相位差。
它可以在整流器前或后添加PFC电路，将非线性电流转换为线性电流，减小系统的谐波失真，提高功率因数。
PFC可以分为主动PFC和被动PFC两种类型：1.主动PFC：主动PFC是通过电子器件来控制电流和电压的相位差，以实现功率因数的修正。
主动PFC通常采用传感器来检测电流和电压的波形，并通过控制电压的幅值和相位，使电流和电压之间保持同相位，从而提高功率因数。
主动PFC适用于大功率的设备，如电源、电动机等。
主动PFC有很多种实现方式，其中比较流行的是Boost变换器。
这种变换器可以通过控制开关管的开关频率和占空比来调整电压和电流的相位差，从而实现功率因数的修正。
主动PFC还可以采用其他的拓扑结构，如LLC变换器、电荷泵变换器等。
2.被动PFC：被动PFC是利用电容器或电感器来修正电流和电压的相位差，以提高功率因数。
被动PFC通常没有控制电路，只是通过加入适当的电容器或电感器来改变电流和电压的相位，从而实现功率因数的修正。
被动PFC适用于低功率的设备，如电子设备、小型电源等。
被动PFC的常见实现方式包括沟槽、折流电容器和谐振电感等。
沟槽是一种串联电容器和电感器的结构，通过调整电容器和电感器的数值来修正功率因数。
折流电容器是将电容器与整流电路并联，通过改变电容器的电压波形来修正功率因数。
三相功率因数校正
.
1.三相功率因数定义[1]
在PFC电路中基波位移因数为1，因 此总的功率因数为
powerfactor
Iia，1
2
（Iia，n ）2
n1
2
.
2.由单相PFC组合的三相 PFC[2][3]
3个单相的PFC电路组合构成三相PFC电路如图1和图2所 示。
优点:可以利用比较成熟的单相PFC技术，电路具有 冗余 特性。
各导通30°其余时间开关关断这样来实现功率因数校正 [14]
该电路显著特点是工作于低频下,无需快速器件,成本低;不需要 中线,无三次谐波;满载时功率因数很高;开关应力小,关断压降低; 但轻载时特性很差,所以特别适合于对设备体积要求不高、负载变 化不大的场合。
优点 ：(1) 控制简单，和三相不控整理相同
.
3.2 控制电路[3][4][5][6]
控制方案:（1）电压环单环控制[3] 输入电压与参考电压的误差经放大后与三角波比较来控制开关管 由于电压环很慢，保持主开关管开关频率恒定，占空比随负载而
变化
图6 电压单环控制
.
（2）六次谐波注入法：为了减少输入电流的THD， 可以在调制波中加入6的倍数次谐波，使得总的谐波 含量减少，使得在满足谐波标准的前提下，降低输 出直流电压。[4]
.
图4 三相单开关PFC电路
可求出各个时段占主导地位的电流的平均值
.
图5 输入相电流波形与升压比M的关系
从图5中看出, 输入电流平均值强烈依赖于 升压比M ,只有当M 较大时, 输入电流才接近正 弦,即THD 较小[7]。
为了减小网侧输入电流的畸变，就需要提 高输出电压，但这会增大电路中功率器件的开 关应力，同时使得后级的DC-DC环节因为输入电 压高，而设计困难。
pfc功率因数校正
pfc功率因数校正摘要：1.PFC 功率因数校正的定义与重要性2.PFC 功率因数校正的方法3.PFC 功率因数校正的实际应用4.PFC 功率因数校正的优势与未来发展正文：一、PFC 功率因数校正的定义与重要性PFC（Power Factor Correction）即功率因数校正，是一种用于提高电力系统中功率因数的技术。
功率因数是指有功功率与视在功率之比，是衡量电气设备效率高低的一个重要参数。
在电力系统中，低功率因数会导致线损增加、设备容量浪费以及系统稳定性降低等问题。
因此，对电力系统进行PFC 功率因数校正具有重要的实际意义。
二、PFC 功率因数校正的方法PFC 功率因数校正的方法主要有以下几种：1.采用无功补偿装置：无功补偿装置可以发出或吸收无功电流，从而改变电路的无功电流，进而提高功率因数。
常见的无功补偿装置有电容器、电抗器等。
2.采用有源滤波器：有源滤波器通过控制其输出电压和电流，实现对电路中谐波的补偿。
这可以有效降低谐波对功率因数的影响，提高系统的功率因数。
3.采用静态补偿器：静态补偿器是一种能够动态调节其输出电压和电流的装置，可以在电力系统中实时补偿无功电流，提高功率因数。
三、PFC 功率因数校正的实际应用PFC 功率因数校正技术在实际应用中具有广泛的应用前景。
在工业、民用建筑、电力系统等领域，通过采用PFC 技术，可以有效提高电力系统的功率因数，降低线损，提高设备运行效率，节约能源。
四、PFC 功率因数校正的优势与未来发展PFC 功率因数校正技术具有以下优势：1.提高电力系统效率，降低线损；2.减少设备容量浪费，提高设备利用率；3.改善系统稳定性，提高供电质量；4.降低谐波污染，提高电能质量。
随着电力系统的不断发展，PFC 功率因数校正技术将得到更广泛的应用。
未来的发展趋势包括：1.PFC 技术与智能电网的融合；2.PFC 技术在新能源发电领域的应用；3.PFC 技术在分布式电力系统中的应用。
pfc功率因数校正原理
pfc功率因数校正原理嗨，朋友！今天咱们来唠唠这个PFC功率因数校正的原理，可有趣着呢！你知道吗？在我们的用电世界里啊，功率因数可是个挺重要的角色。
就好比一场大合唱，每个歌手（电器设备）都得配合好，这样整体的效果（电力系统的效率）才会好。
要是功率因数低，那就像是合唱里有人跑调，整个电力系统就会变得乱糟糟的。
那功率因数到底是啥呢？简单来说，功率因数就是有功功率和视在功率的比值。
有功功率呢，就是真正用来干活的功率，就像你跑步的时候，真正让你前进的那股力量。
视在功率呢，就像是你看起来付出的所有力量，这里面还包含了一些“虚”的部分，就像你跑步的时候，可能有一些多余的动作，看起来费了力，但并没有让你跑得更快。
很多电器设备啊，尤其是那些非线性负载，像电脑电源、节能灯之类的，它们就像是调皮的小捣蛋鬼。
这些设备在工作的时候，会让电流变得歪歪扭扭的，不按照正常的节奏来。
正常情况下，电压和电流应该是同步的，就像两个人手拉手，整整齐齐地往前走。
可是这些非线性负载一捣乱，电流就开始滞后或者超前电压了，这就导致功率因数变低啦。
这时候呢，PFC功率因数校正就闪亮登场啦。
PFC就像是一个超级严格的指挥家，它的任务就是把那些调皮的电流给纠正过来。
PFC有两种主要的类型，一种是无源PFC，另一种是有源PFC。
无源PFC呢，就像是用一些简单的电路元件，像是电感啊、电容啊，来给电流做一些基本的整形。
它就像是一个初级的教练，给那些电流做一些简单的训练，让它们稍微规矩一点。
不过呢，无源PFC的校正效果相对有限。
有源PFC可就厉害多啦！它就像是一个高级的指挥大师。
有源PFC里面有复杂的电路，它会不断地监测电压和电流的情况。
然后呢，通过一些聪明的算法和快速的电路控制，把电流调整得和电压几乎同步。
它就像是给电流开了一个专门的培训班，让电流按照最完美的节奏和电压一起工作。
你可以想象一下，没有PFC的时候，电力系统就像一个乱糟糟的游乐场，各种设备都在各自为政，电流到处乱窜。
功率因数校正(PFC)的数字控制方法
功率因数校正(PFC)的数字控制方法引言电力电子产品的广泛使用，对电网造成了严重的谐波污染。
这使得功率因数校正（PFC）技术成为电力电子研究的一个热点。
功率因数校正的目的，就是采用一定的控制方法，使电源的输入电流跟踪输入电压，功率因数接近为1。
传统上，模拟控制在开关电源应用中占据了主导地位[1]。
随着高速度，廉价的数字信号处理器（DSP）的出现，在开关电源中使用数字控制已成为发展的趋势[2][3][4][5][6]。
本文对实现PFC的模拟控制方法和数字控制方法进行了比较，介绍了采用数字控制的独特优点。
详细讨论了采用数字信号处理器作为控制核心时的设计事项和方法。
1 PFC模拟控制和数字控制的比较功率因数校正的模拟控制方法已经使用了多年，也有现成的商业化集成电路芯片（比如TI/Unitrode的UC3854，Fairchild的ML4812，STmicroelectronics的L6561等）。
图1(a)是基于UC3854的模拟控制电路结构方框图。
电路采用平均电流控制方式，通过调节电流信号的平均幅度来控制输出电压。
整流线电压和电压误差放大器的输出相乘，建立了电流参考信号，这样，这个电流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。
PFC的模拟控制方法简单直接。
但是，控制电路的元器件比较多，电路适应性差，容易受到噪声的干扰，而且调试麻烦。
因此，模拟控制有被数字控制取代的趋势。
图1(b)是PFC的数字控制原理框图。
类似于模拟方法，使用了两个控制环路：电压环和电流环。
电压环通过调节平均输入电流来控制直流总线电压，电流环控制交流输入电流使之跟踪输入电压。
控制过程由DSP完成，通过DSP的软件来实现电流和电压的调节。
数字控制方法具有以下几个优点：1）通过软件调整控制参数，比如，增益和带宽，从而使系统调试很方便；2）大量控制设计通过DSP来实现，而用模拟控制器是难以实现的；3）在实际电路中，使用数字控制可以减少元器件的数量，从而减少材料和装配的成本；4）DSP内部的数字处理不会受到电路噪声的影响，避免了模拟信号传递过程中的畸变、失真，从而控制可靠；5）如果将网络通信和电源软件调试技术相结合，可实现遥感、遥测、遥调。
功率因素校正(PFC)电路 PFC的工作原理
PFC 的工作原理
功率因数定义：
（1）交流电源输入有功功率与其视在功率之比。
电力电子中常用
，
PF
P S
有功功率 视在功率
（2）若交流输入电压为无畸变的正弦波，则只有输入中 的基波电流形成有功功率。由于功率传输只在基波频 率上发生，开关变换器的输入整流电路中含有大量不 能传递功率的高次谐波。在真正意义上，电源输入端 存在的是电流的谐波失真，通常可以用近似的功率因 数来代替。总谐波失真THD -Total Harmonic Distortion
BOOST电路的工作模式
从CCM到CRM和DCM 的电流变化波形
BOOST电路拓扑
电流连续模式（CCM）
BOOST电路拓扑
BOOST电路拓扑
1）当开关管导通,电源Ui对电感L充电储能, 同时电容C对负载R放电，二极管承受反 向电压。
2）当开关管S关断时,由于电感L中的电流 不能突变,将继续有电流流过,电感L上的 感应电势UL与输入电压Ui 串联通过二极 管D对输出电容C充电.
BOOST电感的设计步骤
1）基于已知参数先求出周期：
T
1 f
2）最大的占空比的计算： 3）设定初始的纹波电流： 4）确定电感量：
Duty
1
Vinmin Vo
ILP
2 2 Po Vinmin Eff
DeltaI= 0.1*I.pk
Lmin
Vimin 2Ton DeltaI
BOOST电感的设计步骤
4
功率因数的提高可节省发电，传输的功率，与电源效率是两个概念,反而 增加电源成本，降低效率
PFC 的工作原理
电压电流波形
ii
ui ii ii ui
PFC基础知识及FOC工作原理
PFC基础知识及FOC工作原理1.PFC基础知识功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）是一种用于改善电力系统功率因数的技术。
电力系统的功率因数是指负载消耗的有功功率与电网传输的视在功率之比。
传统的非线性负载（如开关电源）的功率因数通常很低，这会导致能源浪费，造成能源资源的浪费和电力系统的负荷增加。
PFC技术通过改善负载的有功功率与无功功率之比，提高功率因数。
主要有两种类型的PFC：有源PFC（Active Power Factor Correction, APFC）和无源PFC（Passive Power Factor Correction, PPFC）。
有源PFC通过控制输入电压的幅值和相位，实时跟踪负载的需求并主动纠正功率因数。
无源PFC则通过电容滤波器或电感滤波器的组合，调整负载的输入电流波形，从而改善功率因数。
PFC的目标是将输入电流与输入电压保持同步，以便使输入电源的使用效率最大化。
这样可以降低能量的浪费、提高能源的利用率，减少对电力系统的负荷冲击。
磁场定向控制（Field-Oriented Control，FOC）是一种用于控制三相交流电机的技术。
三相交流电机由转子和定子构成，其中定子是由三个互相偏移120度的线圈组成，每个线圈都与一个相位电流相关联。
传统的控制方式是直接控制定子的三相电流，但这种控制方式会导致转子磁场与定子磁场之间的耦合效应，使得电机控制效果不佳。
FOC技术通过将三相交流电机的转子磁场与定子磁场解耦，分别控制转子磁场和定子磁场的方向和大小，从而实现对电机的精确控制。
FOC的基本原理是首先将三相交流电机的三相电流转换为直流电流，然后再将其分解为转子磁场和定子磁场的分量。
控制器通过测量电机的运动状态（如电流、速度、位置等），根据给定的控制策略来计算所需的转子磁场和定子磁场的大小和方向，并通过逆变器将计算得到的转子磁场和定子磁场的电流发送给电机。
PFC设计原理及规格制作的介绍
PFC设计原理及规格制作的介绍PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）是一种用于电源系统的技术，主要目的是提高电源的功率因数，从而减少电网的谐波污染，提高电能的利用效率。
本文将介绍PFC的设计原理及规格制作，包括其原理、适用范围、设计要求和制作步骤等方面，以帮助读者更好地了解和应用PFC技术。
设计原理：PFC技术主要通过在电源系统中添加一个功率因数校正电路，使电源输出电流的波形与电源电压的波形保持同相，从而提高功率因数。
一般来说，功率因数越接近1，电源系统的效率就越高，谐波污染也越小。
PFC的实现原理主要有两种：主动PFC和被动PFC。
主动PFC通过控制输入电源电流的形状和幅值，来实现动态地校正功率因数。
常用的主动PFC拓扑结构有Boost、Buck-Boost、Sepic等。
被动PFC则利用电感与电容的性质，通过滤波和平衡电流形状来校正功率因数。
被动PFC常用的拓扑结构有整流电路的diode bridge、L-C滤波器等。
适用范围：PFC技术广泛应用于各种电源系统中，如电力设备、电子设备、照明系统等。
特别是对于高功率设备和需要减少电网谐波污染的设备来说，PFC技术尤为重要。
同时，由于世界各地对能源效率的要求越来越高，PFC技术也成为了提高电源系统效率的重要手段。
设计要求：在进行PFC设计时，需要考虑以下几个方面的要求：1.功率因数要求：根据所在国家或地区的电力标准，确定电源系统的功率因数要求。
一般来说，要求功率因数达到0.9以上。
2. THD要求：THD（Total Harmonic Distortion，总谐波畸变）是衡量谐波污染程度的指标，要求THD在设备的工作范围内保持在合理的范围内，以减少对电网的干扰。
3.效率要求：电源系统的效率对能源利用效率有很大的影响，一般要求效率在85%以上。
4.稳定性要求：电源系统的输出电压和电流要具有较高的稳定性，以保证设备的正常工作。
功率因数校正电路(PFC)工作原理及应用
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中，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Φ时，功率因数PF即为COSΦ。
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阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。
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)电源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来实现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。
也就是说，在AC线路电压的每个半周期内，只是在其峰值附近，二极管才会导通(导通角约为70°)。
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
功率因数补偿：在上世纪五十年代，已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相（图1）从而引起的供电效率低下提出了改进方法（由于感性负载的电流滞后所加电压，由于电压和电流的相位不同使供电线路的负担加重导致供电线路效率下降，这就要求在感性用电器具上并联一个电容器用以调整其该用电器具的电压、电流相位特性，例如：当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器）。
用电容器并连在感性负载，利用其电容上电流超前电压的特性用以补偿电感上电流滞后电压的特性来使总的特性接近于阻性，从而改善效率低下的方法叫功率因数补偿（交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示）。
图1
在具有感性负载中供电线路中电压和电流的波形
而在上世纪80年代起，用电器具大量的采用效率高的开关电源，由于开关电源都是在整流后用一个大容量的滤波电容，使该用电器具的负载特性呈现容性，这就造成了交流220V在对该用电器具供电时，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。
PFC工作原理和控制方法
PFC工作原理和控制方法功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）是一种电路技术，它的原理是利用电感元件和开关器件构成的开关电源，通过控制开关管的导通时间和断开时间，调节输入电源与负载之间的能量传递方式，使得输入电流与电压之间的相位关系接近于1（即电流和电压的波形相位角接近0度），以提高电源设备的效率和减小对电网的污染。
PFC的目标是解决传统开关电源存在的电能损耗大、功率因数低和对电网的干扰等问题。
传统开关电源是通过整流电路将交流电转换为直流电，然后利用滤波电路去除直流电中的脉动，最后通过开关器件将直流电转换为不同输出电压的电源。
但是，由于整流电路和滤波电路的存在，传统开关电源导致了较低的功率因数。
PFC的核心是利用电感元件和开关器件构成的开关电路，通过改变开关管的导通时间和断开时间来调整系统电压的大小和波形。
在电流和电压的波形相位角相近时，功率因数接近1，电能利用效率高。
具体来说，当输入电压为正弦波形时，系统使用脉宽调制技术（PWM）控制开关管的导通时间和断开时间，实现输出电压的调节。
控制器通过检测输入电流和输出电压的大小，根据预设的控制算法来调整开关管的导通时间和断开时间，进而控制输出电压和功率因数。
PFC的控制方法：1.辅助开关电容法：该方法使用电容和电感元件来实现功率因数校正。
电容和电感元件串联在负载和开关电源之间，形成一个谐振回路，通过谐振回路来改善电路的功率因数。
该方法简单、成本低，并且能够实现良好的功率因数校正效果，但是对于负载变化较大的情况，调节过程比较缓慢。
2.主动式功率因数校正法：该方法通过信号处理器控制器控制开关管的导通和断开时间，实现对输出电压和功率因数的调节。
控制器对输入电流和输出电压进行采样，得到电流和电压的实时数值，然后根据预设的控制算法调整开关管的导通时间和断开时间，使得功率因数接近13.整流器功率因数校正法：该方法在整流电路中加入补偿电路，通过补偿电路提前或滞后改变整流电流的波形，使得输入电流和电压的相位角接近于0度。
功率因数校正技术的研究
功率因数校正技术的研究功率因数校正(PFC)技术旨在提高电力系统的功率因数，从而减少能源浪费和降低对电网的负载。
功率因数是指交流电电流和电压之间的相位差，是表征电力系统效率和能源利用率的重要参数之一、传统的电力系统中，大多数电子设备都是非线性负载，如电脑、电视和变频空调等，这些负载会导致电力系统中的电流和电压波形失真，从而降低功率因数。
功率因数校正技术主要有两种方法，分别是主动式和被动式的校正方法。
主动式校正方法是通过使用功率电子器件，如开关电容器或开关电感器，来动态调整并校正非线性负载引起的功率因数。
这种方法具有高效、快速响应和广泛适用等特点，但需要电子器件的支持和较高的成本投入。
被动式校正方法是通过在电源输入端串联电感或并联电容来补偿功率因数。
这种方法简单、可靠，并且成本较低，但响应速度较慢，对系统的变化较不敏感。
随着科技的发展和电子器件的进步，越来越多的电力电子器件被应用于功率因数校正技术中。
例如，可调谐电容器和整流器等先进的功率电子器件可以实现高效、精确的功率因数校正，进一步提高电力系统的能效。
1.功率因数校正控制方法研究：根据不同的负载特性和系统需求，设计适应性强、控制精度高的校正控制算法。
常用的控制策略包括单回路控制、双回路控制和基于神经网络的自适应控制等。
2.功率因数校正器件研究：研究新型的功率电子器件，提高校正器的效能和效能。
例如，研发具有更高压力容量和更低损耗的电容器，以提高功率因数校正装置的性能。
3.功率因数校正系统设计研究：设计更高效、更稳定的功率因数校正系统，如电源电路和控制模块等。
同时，结合节能和环保，开发低功耗的功率因数校正技术。
4.功率因数校正标准和法规的制定：制定和完善科学合理的功率因数校正标准和法规，加强对功率因数校正技术的规范化管理，促进技术的推广和应用。
总之，功率因数校正技术的研究将有助于提高电力系统的能效和稳定性，减少能源浪费，降低对电网的负载。
随着科技的不断进步和研究的深入，我们有理由相信功率因数校正技术将在未来得到广泛应用，为电力系统的可持续发展做出贡献。
混合模式PFC芯片研究
混合模式PFC芯片研究近年来，随着电子产品的普及和能源危机的加剧，人们对能源管理的需求越来越迫切。
功率因数校正（PFC）技术作为一种有效的能源管理手段，受到了广泛的关注和研究。
混合模式PFC 芯片作为一种新兴的技术，具有很大的发展潜力。
混合模式PFC芯片是将传统的PFC技术与新型的混合模式控制策略相结合，以提高电力系统的功率因数和效率。
与传统的PFC技术相比，混合模式PFC芯片具有更高的功率密度、较低的成本和更高的效率。
它可以在各种负载情况下实现高效的功率因数校正，适用于家用电器、电动汽车充电器等多个领域。
混合模式PFC芯片的研究主要包括两个方面：混合模式控制策略的设计和混合模式PFC芯片的实现。
在混合模式控制策略的设计方面，研究人员通过分析电力系统的特点和负载变化规律，提出了一种自适应控制策略。
该策略可以根据负载的变化实时调整工作模式，以实现最佳的功率因数校正效果。
此外，还有一些研究人员提出了基于人工智能算法的混合模式控制策略，通过学习和优化算法，使得系统能够更好地适应负载变化。
在混合模式PFC芯片的实现方面，研究人员通过优化电路设计和改进工艺技术，提高芯片的功率密度和效率。
他们利用先进的半导体材料和器件，设计出更小尺寸、更高集成度的芯片。
同时，还采用了新型的封装技术和散热设计，降低芯片的温度和功耗，提高芯片的可靠性和寿命。
总的来说，混合模式PFC芯片的研究是一个充满挑战和机遇的领域。
通过不断的探索和创新，我们可以进一步提高混合模式PFC芯片的性能和可靠性，为能源管理提供更好的解决方案。
相信在不久的将来，混合模式PFC芯片将在各个领域得到广泛应用，为人们的生活带来更多便利和舒适。
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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。
这对于电力需求量大到某一个水准的电子设备而言是很重要的, 否则电力设备系统消耗的电力可能超出其规格，极可能干扰铜系统的其它电子设备。
PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，意思是“功率因数校正”，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。
基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因素值越大，代表其电力利用率越高。
计算机开关电源是一种电容输入型电路，其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失，此时便需要PFC电路提高功率因数。
目前的PFC有两种，一种为被动式PFC（也称无源PFC）和主动式PFC（也称有源式PFC）。
1.1.1拓扑选择的一般方法由于输入端存在电感，升压转换器是提供高功率因数的方法。
此电感使输入电流整形与线路电压同相。
但是，可以采用不同的方案来控制电感电流的瞬时值，以获得功率因数校正。
a．临界导电模式(CRM)PFC——由于控制的设计较为简单，而且可与较低速升压二极管配合使用，所以在较低功率应用中通常采用此方法。
b．不连续导电模式(DCM)PFC——此创新的方案延承了CRM 的优点，并消除了若干限制。
c．连续导电模式(CCM)PFC——由于这种方案恒频且峰值电流较小，是较高功率(>250 W)应用的首选方案。
但是，传统的控制解决方案较为复杂，牵涉到多个环路，以及以不精确著称的模拟乘法器，并需在控制集成电路周围放许多元件。
1.1.2、选择标准1、功率水平a．如果功率水平低于150 W，最好采用CRM或DCM方案。
至于CRM 或DCM，取决于你是想优化满载效率，采用CRM；而如欲减少EMI问题，选择DCM。
b．如功率水平高于250W，CCM是首选方案。
此方案虽然可保持峰值电流和有效值电流，但必须解决二极管反向恢复问题。
c．如功率水平在150W 与250w之间，方案的选择则取决于设计人员的磁件设计水平。
d．如果功率在几kw之上，则采用可控整流电路代替不控整流电路，控制方法采用pwm整流，以实现功率因数的矫正。
2、其它系统要求：拓扑的选择还以满足各种高能效标准。
例如，如果需要使系统中的频率同步，则不能采用CRM。
此外，如果第二个功率段可处理较大范围(在某些功率序列安排中可能需要)的输入电压，则应选择跟随升压。
1.2 功率因数的限制因数：为什么在一般的电路中功率因数较低呢？有很多因数的影响。
其中影响功率因数的主要原因是这些电器的整流电源普遍采用的电容滤波型桥式整流电路（图1）。
这种电路的基本工作过程是：在交流输入电压的正半周，D1、D3导通，交流电压通过Dl、D3对滤波电容C充电，若Dl、D3的正向电阻用r表示，交流电源内阻用R表示，则充电时间常数可近似表示为：τ=C2(+r)R由于二极管的正向电阻r和交流电源内阻R很小，故r很小。
滤波电容C很快被充电到交流输入电压的峰值，当交流电源输入电压小于滤波电容C的端电压时，Dl、D3就处于截止状态；同理，可分析负半周D2、D4的工作情况。
由分析不难看出，当电路达到稳态后，在交流输入电压的一个周期内二极管导通时间很短，输入电流波形畸变为幅度很大的窄脉冲电流(图2)。
由上图可分析出，这种畸变的电流含有丰富的谐波成分，严重影响电器设备的功率因数。
由理论推导也可以证明，功率因数与电流总谐波含量的近似关系为：2)=/1THDPF+(1因此，降低电器设备的输入电流谐波含量是提高功率因数的根本措施。
2 有源功率因数校正方法分类3.l 按有源功率因数校正拓扑分类3.1.1 降压式因噪声大，滤波困难，功率开关管上电压应力大，控制驱动电平浮动，很少被采用。
3.1.2 升／降压式须用二个功率开关管，有一个功率开关管的驱动控制信号浮动，电路复杂，较少采用。
3.1.3 反激式输出与输入隔离，输出电压可以任意选择，采用简单电压型控制，适用于150W 以下功率的应用场合。
典型电路如图2所示。
3.1.4 升压式(Boost)简单电流型控制，户F值高，总谐波失真(THD)小，效率高，但是输出电压高于输入电压。
典型电路如图3所示。
适用于75~2000W功率范围的应用场合，应用最为广泛。
它具有以下优点：电路中的电感L适用于电流型控制；由于升压型APFC 的预调整作用在输出电容器C上保持高电压，所以电容器C体积小、储能大；在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数；当输入电流连续时，易于EMI滤波；升压电感L能阻止快速的电压、电流瞬变，提高了电路工作可靠性。
3.2 按输入电流的控制原理分类3.2.1 平均电流型工作频率固定，输入电流连续(CCM)，波形图如图4(a)所示。
TI公司的UC3854就工作在平均电流控制方式。
这种控制力式的优点是：恒频控制；工作在电感电流连续状态，开关管电流有效值小、EMI滤波器体积小；能抑制开关噪声；输入电流波形失真小。
主要缺点是：控制电路复杂，须用乘法器和除法器，需检测电感电流，需电流控制环路。
3.2.2 滞后电流型工作频率可变，电流达到滞后带内发生功率开关通与断操作，使输入电流上升、下降。
电流波形平均值取决于电感输入电流，波形图如图4(b)所示。
3.2.3 峰值电流型工作频率变化，电流不连续(DCM)，波形图如图4(c)所示。
DCM采用跟随器方法具有电路简单、易于实现的优点，似存在以下缺点：PF和输入电压Vin与输出电压V0的比值有关，即当Vin变化吋，PF值也将发生变化，同时输入电流波形随Vin/Vo的值的加大而使THD变大；开关管的峰值电流大(在相同容量情况下，DCM中通过开关器件的峰值电流为CCM的2倍)，从而导致开关管损耗增加。
所以在大功率APFC电路中，常采用CCM方式。
3.2.4 电压控制型工作频率固定，电流不连续，采用固定占空比的方法，电流自动跟随电压。
这种控制方法一般用在输出功率比较小的场合，另外在单级功率因数校正中多采用这种方法，后面会介绍。
波形图如图4(d)所示。
3.3 其他控制方法3.3.1 非线性载波控制技术非线性载波控制(NLC)不需要采样电压，内部电路作为乘法器，即载波发生器为电流控制环产生时变参考信号。
这种控制方法工作在CCM模式，可用于Flyback,Cuk,Boost等拓扑中，其调制方式有脉冲前沿调制和脉冲后沿调制。
3.3.2 单周期控制技术单周期控制原理图如图5所示，是一种非线性控制技术。
该控制方法的突出特点是，无论是稳态还是暂态，它都能保持受控量 (通常为斩波波形)的平均值恰好等于或正比于给定值，即能在一个开关周期内，有效地抑制电源侧的扰动，既没有稳态误差，也没有暂态误差，这种控制技术可广泛应用于非线性系统的场合，不必考虑电流模式控制中的人为补偿。
3.3.3 电荷泵控制技术利用电流互感器检测开关管的开通电流，并给检测电容充电，当充电电压达到控制电压时关闭开关管，并同时放掉检测电容上的电压，直到下一个时钟脉冲到来使开关管再次开通，控制电压与电网输入电压同相位，并按正弦规律变化。
由于控制信号实际为开关电流在一个周期内的总电荷，因此称为电荷控制方式。
4 功率因数校正技术的发展趋势4.1 两级功率因数校正技术的发展趋势目前研究的两级功率因数校正，一般都是指Boost PFC前置级和后随DC ／DC功率变换级。
如图6所示。
对Boost PFC前置级研究的热点有两个，一是功率电路进一步完善，二是控制简单化。
如果工作在PWM硬开关状态下，MOSFET的开通损耗和二极管的反向恢复损耗都会相当大，因此，最大的问题是如何消除这两个损耗，相应就有许多关于软开关Boost变换器理论的研究，现在具有代表性的有两种技术，一是有源软开关，二是无源软开关即无源无损吸收网络。
有源软开关采用附加的一些辅助开关管和一些无源的电感电容以及二极管，通过控制主开关管和辅助开关管导通时序来实现ZVS或者ZCS。
比较成熟的有ZVT—Boost，ZVS—Boost，ZCS—Boost电路等。
虽然有源软开关能有效地解决主开关管的软开关问题，但辅助开关管往往仍然是硬开关，仍然会产生很大损耗，再加上复杂的时序控制，使变换器的成本增加，可靠性降低。
无源无损吸收则是采用无源元件来减小MOSFET的dv／dt和二极管的dv ／dt，从而减小开通损耗和反向恢复损耗。
它的成本低廉，不需要复杂的控制，可靠性较高。
除了软开关的研究之外，另一个人们关心的研究方向是控制技术。
曰前最为常用的控制方法是平均电流控制，CCM／DCM临界控制和滞后控制3种方法。
但是新的控制方法不断出现，其中大部分是非线性控制方法，比如非线性载波技术和单周期控制技术。
这些控制技术的主要优点是使电路的复杂程度大大降低，可靠性增强。