功率因数校正技术的综述
有关功率因数校正方面的知识总结
有关功率因数校正方面的知识总结1、什么是功率因数校正(PFC)?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。
一般状况下,电子设备没有功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)时其PF值约只有0.5。
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)。
PFC打个形象的比方 一个啤酒杯的容积是一定的 就好比是视在功率可是你倒啤酒的时候很猛 就多了不少的泡沫 这就是无功功率 杯底的啤酒其实很少 这些就是有功功率。
这时候酒杯的利用率就很低 相当于电源的功率因数就很小。
PFC的加入就是要减少输入侧的无功功率 提高电网的利用率对于普通的工业用电来讲是把电流的相位与电压的相位调整到一块了 对于开关电源来讲是把严重畸变了的交流侧输入电流变成正弦 另外还有降低低次谐波的功能 因为输入的电流是正弦了。
2、为什么我们需要PFC?功率因素校正的好处包含 1.节省电费2.增加电力系统容量3.稳定电流低功率因数即代表低的电力效能 越低的功率因数值代表越高比例的电力在配送网络中耗损 若较低的功率因数没有被校正提升 电力公司除了有效功率外 还要提供与工作非相关的虚功 这导致需要更大的发电机、转换机、输送工具、缆线及额外的配送系统等事实上可被省略的设施 以弥补损耗的不足。
功率因数校正方法
功率因数校正方法
功率因数校正是一种用于改善电力系统中功率因数的方法。
功率因数是指交流电路中有用功与视在功之比，表示电路的有效功率与总功率之间的关系。
在电力系统中，功率因数通常是根据负载的性质来确定的。
负载可以是感性的（如电动机、变压器等）或容性的（如电容器等）。
感性负载倾向于产生滞后于电流的相位，导致功率因数低于1。
而容性负载则会导致电流超前于电压的相位，功率因数高于1。
功率因数越低，系统的效率越低，会导致能源的浪费和电力系统的负荷不平衡。
因此，需要采取一些措施来校正功率因数。
其中一种常用的方法是安装功率因数校正装置。
这些装置通常由电容器组成，可以通过改变电路的视在功率来校正功率因数。
当负载为感性负载时，功率因数校正装置可以增加电路的容性负载，使得功率因数接近1。
同样，当负载为容性负载时，功率因数校正装置可以增加电路的感性负载，达到同样的效果。
另一种常见的方法是采取能源管理措施。
通过对负载的合理安排和管理，可以确保不同类型的负载在系统中的均衡分布，从而提高整个系统的功率因数。
这可以包括定期对负载进行检查和调整，确保它们在操作范围内正常工作。
此外，还可以采取节能措施，如使用高效率设备和技术，减少无效功率损耗。
功率因数校正对于电力系统的稳定运行和效率至关重要。
通过采取适当的措施，
可以降低能源浪费，减少电力系统的故障率，并提高整个系统的可靠性和可持续性。
功率因数校正(PFC)技术综述
功率因数校正(PFC)技术综述摘要:消除电网谐波污染，提高功率因数是电力电子领域研究的一个重大且很有实际价值的课题。
本文介绍了电网谐波污染问题和谐波抑制的方法；指出了功率因数校正的目的和意义；回顾了功率因数校正技术的发展概况、研究现状和未来的发展方向。
1 引言高效无污染地利用电能是目前世界各国普遍关注的问题。
根据统计，实际应用中有70%以上的电能要经过电力电子装置进行转换才能被利用，而在电力电子换流装置中，整流器约占90%，且大多数采用了不控或相控整流，功率因数低，向电网注入大量高次谐波，极大地浪费了电能。
电力系统谐波的来源主要是电网中的电力电子设备，随着此类设备装置的广泛应用，给公用电网造成严重污染，谐波和无功问题成为电器工程领域关注的焦点问题。
为了减轻电力污染的危害程度，许多国家纷纷制定了相应的标准，如国际电工委员会的谐波标准IEEE555-2和IEC-1000-3-2等，这些都有力地促进了学术界和工程界对谐波抑制的研究。
解决谐波污染的主要途径有两条：一是对电网实施谐波补偿，二是对电力电子设备自身进行改进。
前者包括对电力系统的无源滤波和有源滤波(APF)，后者包括对电力电子装置的无源和有源功率因数校正，相比而言，后者是积极的方法。
电力电子装置的有源功率因数校正(APFC或PFC)从上个世纪80年代中后期以来逐渐成为电力电子技术领域研究的热点。
功率因数，是对电能进行安全有效利用的衡量标准之一。
从最初的因为大量感性负载投入电网带来的无功损耗，到后来的因为各种非线性整流装置投入电网带来的谐波污染，再到现在的电力电子装置尤其是开关电源的广泛使用而带来的大量谐波对电网的危害，功率因数校正技术走过了从无功功率补偿到无源、有源滤波、再到有源功率因数校正和单位功率因数变换技术的发展历程。
功率因数校正技术的发展，成为电力电子技术发展日益重要的组成部分，并成为电力电子技术进一步发展的重要支撑。
目前，单相功率因数校正技术的研究比较多，在电路拓扑和控制方面都相当成熟，而三相功率因数校正的研究则相对较晚较少。
电力电子技术中的功率因数校正的原理是什么
电力电子技术中的功率因数校正的原理是什么在电力电子技术中，功率因数校正是一个十分重要且广泛应用的概念。
它是为了提高电力系统的效率，减少能源浪费而被广泛应用于各种电力设备中。
本文将详细介绍电力电子技术中功率因数校正的原理及其应用。
一、功率因数的概念及意义在交流电路中，功率因数是指有功功率与视在功率之比。
有功功率是电路中消耗的实际功率，而视在功率则是电路中实际流入或流出电能的功率。
功率因数的值介于-1到1之间，其中绝对值越接近1，电路的效率越高。
功率因数的校正对于电力系统至关重要。
当电路中存在较低的功率因数时，电流和电压之间存在较大的相位差，造成电能浪费和设备损耗增加。
而通过功率因数校正，可以使电流和电压保持同步，最大限度地消耗有功功率，减少无效电能的浪费，提高整个电力系统的效率。
二、功率因数校正的原理功率因数校正的原理主要涉及到三个方面：无功功率补偿、谐波滤波和电网电压控制。
1. 无功功率补偿无功功率补偿是指通过安装无功补偿装置，即电容器或电感器，来提供所需的无功功率并改善功率因数。
当功率因数较低时，引入适当的无功补偿可以改善功率因数并降低系统的无效负载。
无功功率补偿设备可以根据电路的要求提供合适的电容或电感值，以补偿电感负载或电容负载所引起的功率因数下降。
2. 谐波滤波谐波滤波是功率因数校正中的另一个重要步骤。
电力电子设备中普遍存在着谐波干扰，这些谐波干扰会导致功率因数的下降。
通过在电力电子装置的输入端或输出端添加谐波滤波器，可以有效地滤除谐波干扰，改善功率因数。
3. 电网电压控制电网电压是功率因数校正的重要参考依据。
在电力电子装置中，通过对电网电压的监测和控制，可以实现对功率因数的调节。
当电网电压发生波动时，电力电子装置可以通过对其输出电压和频率的调整来实现功率因数的校正。
三、功率因数校正的应用功率因数校正技术广泛应用于各种电力设备和系统中，包括智能电网、电力变压器、电力电子装置等。
以下是一些主要的应用领域：1. 智能电网在智能电网中，功率因数校正是确保电网稳定运行和电能高效利用的关键技术之一。
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。
三相功率因数校正(PFC技术的综述(2)
三相功率因数校正（PFC技术的综述(2)杨成林，陈敏，徐德鸿(浙江大学电力电子研究所，浙江杭州310027）摘要：综述了三相功率因数校正电路发展现状，并对典型拓扑进行分析比较。
关键词：三相整流器；谐波；功率因数校正5三相双开关PFC在三相电路中，三相电流总共有3个自由度，而三相单开关PFC中只使用了1只开关管对电流进行控制，加上三相电流之和为零这个条件，最多只能对2个自由度的量进行控制。
所以可以通过增加1只开关管来对三相电流进行控制。
图23的电路中，用2只串联的开关管代替图8上的单管，并在输入端用3个Y型接法的电容来构造浮动中点，这个中点与两只串联开关管的中点相联[14]。
该电路Boost电感上的电流也是工作在DCM下，与图8电路不同之处是：图8中的3个Boost电感是同时充电或放电的，而图23电路中电压值最高相的Boost电感与其余两相上的Boost电感充电或放电在时间上是错开的，各相的电流波形如图24所示。
这样工作的好处是：在电感放电起始的一段时间里输出电压全部参与电感放电，而图8电路中电感放电时输出电压是被分成两部分分别参与不同的电感放电的〔由式（2）,（3）可见〕，这就使电感放电时间缩短，即缩短了电感电流平均值与输入电压瞬时值的非线性阶段，可减小输入电流的THD。
在较小的输出电压下就可以获得比较小的THD。
此外，Y型接法的3个电容可以在一定程度上减小低次电流谐波[14]。
电路的不足之处是：电路工作在DCM下，THD仍比较大。
这种电路己在空调器中使用[15]。
图25所示为双开关谐振型三相PFC电路[16]。
在该电路中，开关（S1，S2）、三个串联L－C电路和由D7～D12组成的三相全桥电路一起组成谐振开关网图24三相双开关两电平PFC电路电流示意图图23三相双开关两电平PFC电路()三相功率因数校正（PFC）技术的综述(2)图25三相双开关谐振型PFC电路图26三相双开关三电平PFC主电路及控制框图图27三相双开关三电平PFC并联电路图28三相单开关PFC交错并联与三相双开关PFC交错并联在不同的输入电压下THD的比较络。
功率因数校正之分析
功率因数校正之分析
一、什么是功率因数校正
功率因数校正（Power Factor Correction）是指一种技术，其目的是使用技术将电气系统中的负载理论上的实际功率与有功功率之间的差异进行调整，以实现高效的运行。
功率因数校正有助于减少电气系统中的损耗，改善电气系统的运行效率，并降低电力用户的电力费用。
二、功率因数校正原理
根据电力系统中电压和电流的相位关系，有功功率和无功功率可根据下列公式计算：
P=V*I*cosφ
Q=V*I*sinφ
其中P为有功功率，Q为无功功率，V为电压，I为电流，φ为其间的相位差。
因此，当有功功率和无功功率之比不足时，则实际的功率负载与有功功率之间的差异会导致功率因数降低，此时，应采取功率因数校正，即增加无功功率，以使功率因数接近于1
1、电力系统中的电压和电流不再相正交；
2、增大电力系统中的无功功率，以使功率因数接近于1；
3、减少电力系统中的有功功率损耗；
4、改善电力系统的运行效率，减少电力消耗；
5、降低用户的电费；。
功率因数校正(论文)
Keyword:powerfactor correction, rectifier,UC3854
第一章 引 言
1.1
随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通和家庭中的应用日益广泛，而谐波所造成的危害也日益严重，这己经严重阻碍了电力电子技术的发展。
从220V交流电网经整流供给直流是电力电子技术及电子仪器中应用极为广泛的一种基本变流方案。在含有AC/DC变换器的电力电子装置中，DC/DC变换器或DC/AC变换器的供电电源一般是由交流市电经整流和大电容滤波后得到较为平直的直流电压。大家都知道整流器——电容滤波电路是一种非线性元件和储能元件的结合，因此，虽然输入交流电压是正弦波，而输入交流电流却是一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流，波形严重畸变。对这种畸变的输入电流进行傅立叶分析，它除含有基波外，还含有大量的高次谐波分量。这些高次谐波倒流入电网，引起严重的谐波“污染”，造成严重危适应了电力电子技术的发展方向，近年来受到广泛重视。目前，国内外在PFC控制技术、数学模型的建立、检测手段等方面都作了大量的研究。对于小功率(100 W以下)AC-DC开关电源，现在国内外正在研究单级高功率因数电路(APFC电路和开关电源只用一级电路构成)，功率因数可达0.9，而成本只增加5%。
国际产业界也开发研制出许多专用APFC控制芯片，UNITRODE，TOKO、MICROLINER，MOTOROLA等国际知名IC公司生产的APFC控制IC达64种之多，极大的简化了有源功率因数电路的设计，推动了APFC技术的发展和应用。
浅谈功率因数校正PFC
浅谈功率因数校正PFC摘要：PFC（功率因数校正）是指减小开关变换器的输入电流的谐波，使其满足要求，根据是否采用了有源器件分为有源PFC和无源PFC。
无源PFC结构简单，成本低，电磁干扰小，适用于小功率；有源PFC的输入功率因素较高，体积小，应用广泛，一般结合于升/降压转换器、正反激电路等各种转换器使用，工作于各种电流模式。
关键词：PFC；无源；有源；滤波无源PFC，初始是简单利用电感和电容形成滤波电路，以减小电路谐波，随着技术的发展，在电路中加入二极管，缓冲电路中电容的浪涌电流，提高电路的功率因数。
无源PFC的发展包括有控制方法的改进和电路拓扑的改进。
首先是对无源PFC的控制方法进行分析，2007年格力提出了一种无源PFC，利用电流检测电路，其中的电感组成的滤波电路不仅仅在整流电路导通的前期，强制短路交流电源，改善电源输入电流的波形；在整流电路导通的后期，依然强制短路交流电源，使输入电流波形的正弦度更高。
2015年欧普公司提出了一种PFC电路，涉及到了过零检测，利用包含有初级和次级线圈的变压器、限流电阻和偏置电阻，在过零检测时，由于偏置电阻的存在，添加了偏置电压，能够精确的检测到电压过零点，提高电路的功率因数，并且能够保证电感电流的连续性。
其次在电路拓扑发展中，2009年哈尔滨工业大学提出了一种无源箝位PFC电路，属于单级桥式PFC，通过在直流电压母线上连接升压电感、包括有四个可控开关的桥式电路、二极管和箝位用的电容，并且，将桥式电路的两个桥臂的中心点依次连接有变压器、输出整流电路、滤波电容和负载，通过对四个可控开关进行切换控制，解决输出电路工频纹波大的问题，实现功率因数校正。
2010年艾默生提出了一种三态三电平PFC电路，包括电感、复合三态开关、两个电容。
利用复合三态开关组成三态三电平PFC电路，利用PWM实现开关管的切换，使电路输出不同的模态，使得输入电流小于常见的三电平PFC的输入电流，且开关频率是常用三电平电路的一半，降低了多态三电平PFC的开关频率，显著提高了电路的转换效率。
单相三电平升压功率因数校正
单相三电平升压功率因数校正
单相三电平升压功率因数校正是一种电力校正技术，用于提高系统的功率因数。
在电力系统中，功率因数代表了有用功与视在功之间的比例关系，是衡量系统效率的重要指标之一。
传统的单相升压装置往往无法充分利用电力资源，功率因数低，存在能量浪费的问题。
而单相三电平升压功率因数校正技术则可以解决这个问题。
通过引入一个三电平换流器，将直流电源转换为三相交流电源，实现多级输出电压，从而校正电力系统的功率因数。
在单相三电平升压功率因数校正系统中，采用了功率电子器件进行电力转换，可以实现高效率的能量转换。
此外，通过控制三电平换流器的输出电压波形，可以精确调节系统的功率因数。
通过适时改变电压的相位和幅值，可以实现功率因数的校正，提高系统的功率因数值。
单相三电平升压功率因数校正技术具有安装方便、运行稳定、效率高等优点。
它可以广泛应用于工业、商业和住宅领域，提高电力系统的效率和能源利用率。
总之，单相三电平升压功率因数校正是一种重要的电力校正技术，可以有效提高电力系统的功率因数，减少能量浪费，实现能源的可持续利用。
有源功率因数校正技术及发展趋势
有源功率因数校正技术及发展趋势O 引言传统的用于电子设备前端的二极管整流器，作为一个谐波电流源，干扰电网线电压，产生向四周辐射和沿导线传播的电磁干扰，导致电源的利用效率下降。
近几年来，为了符合国际电工委员会61000-3-2的谐波准则，功率因数校正电路正越来越引起人们的注意。
功率因数校正技术从早期的无源电路发展到现在的有源电路；从传统的线性控制方法发展到非线性控制方法，新的拓扑和技术不断涌现。
本文归纳和总结了现在有源功率因数校正的主要技术和发展趋势。
1 功率因数(PF)的定义功率因数(PF)是指交流输入有功功率(P)与输入视在功率(S)的比值。
即式中：I1为输入基波电流有效值；为输入电流失真系数；Irms为输入电流有效值；cosφ为基波电压与基波电流之间的相移因数。
可见PF由γ和cosφ决定。
cosφ低，则表示用电电器设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大。
γ值低，则表示输入电流谐波分量大，对电网造成污染，严重时，对三相四线制供电还会造成中线电位偏移，致使用电电器设备损坏。
由于常规整流装置使用晶闸管或二极管，整流器件的导通角远小于180°，从而产生大量谐波电流成分，而谐波电流不做功，只有基波电流做功，功率因数很低。
全桥整流器电压和电流波形图如图1所示。
2 功率因数校正实现方法由式(1)可知，要提高功率因数有两个途径，即使输入电压、输入电流同相位；使输入电流正弦化。
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，并且和输入电压同相位，此时整流器的负载可等效为纯电阻。
功率因数校正电路分为有源和无源两类。
无源校正电路通常由大容量的电感、电容组成。
虽然无源功率因数校正电路得到的功率因数不如有源功率因数校正电路高，但仍然可以使功率因数提高到o．7~0．8，因而在中小功率电源中被广泛采用。
有源功率因数校正电路自上世纪90年代以来得到了迅速推广。
功率因数校正
功率因数校正
标题：功率因数校正及其在电力系统中的应用
摘要：功率因数校正是电力系统中的重要环节，它的作用是通过改善
功率因数来提高电力系统的效率和稳定性。
本论文主要介绍了功率因数校
正的概念、原理和方法，并探讨了其在电力系统中的应用。
首先，论文对
功率因数的概念进行了解释，并说明了其与电力系统效率的关系。
然后，
针对功率因数不良的原因进行了分析，包括电感和电容负载、非线性负载
以及无功功率需求等。
接着，论文介绍了常用的功率因数校正方法，包括
并联电容器、串联电感器和自动功率因数控制装置。
最后，论文总结了功
率因数校正在电力系统中的应用，包括减少线路损耗、提高电压稳定性和
降低电力系统对无功功率的需求等方面。
关键词：功率因数校正、电力系统、效率、稳定性、电容器、电感器、自动功率因数控制装置、无功功率
1.引言
1.1背景介绍
1.2研究目的
2.功率因数的概念和影响
2.1功率因数的定义
2.2功率因数与电力系统效率的关系
3.功率因数不良的原因分析
3.1电感和电容负载对功率因数的影响
3.2非线性负载对功率因数的影响
3.3无功功率需求对功率因数的影响
4.常用的功率因数校正方法
4.1并联电容器的应用
4.2串联电感器的应用
4.3自动功率因数控制装置的应用
5.功率因数校正在电力系统中的应用
5.1减少线路损耗
5.2提高电压稳定性
5.3降低电力系统对无功功率的需求
6.结论
（以上所述内容仅为范例，可根据实际需要进行增删修改）。
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。
功率因数校正技术的控制策略综述
文章编号:100923664(2003)0620024205功率因数校正功率因数校正技术的控制策略综述李玉玲1,吴健儿2,张仲超1(1.浙江大学电气工程学院,浙江杭州 310027;2.杭州市电力局,浙江杭州 310020)摘 要:文章回顾总结了功率因数校正技术的各种控制策略,对比分析了几种典型控制策略的优缺点及其应用场合,展望了功率因数校正技术控制策略的发展趋势。
关键词:功率因数校正;控制策略;断续模式;连续模式中图分类号:TN710文献标识码:ASummarize of Control Strategy on Pow er F actor CorrectionL I Yu2ling1,WU Jian2er2,ZHAN G Zhong2chao1(1.College of Electrical Engineering,Zhejiang University,Hangzhou310027,China;2.Hangzhou Electric Power Bureau,Hangzhou310020,China)Abstract:The paper gives a comprehensive of the recent developments and principles of various control strategies in power factor correction(PFC).The comparison and analysis of the typical control strategies in the PFC are proposed along with the future promising control strategies.K ey w ords:power factor correction;control strategy;Discontinuous Control Mode(DCM);Continuos Control Mode(CCM)1 引 言PFC电路在提高电力电子装置网侧功率因数、降低电网谐波污染方面起着很重要的作用。
有源功率因数校正电路设计综述
有源功率因数校正电路设计一、摘要：由于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，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。
介绍了有源功率因数校正电路的工作原理，提出了基于.. UC3854芯片的一种有源功率因数校正电路方案。
经.. PSpice软件仿真证明电路合理可行。
关键词：有源功率因数校正；Booost变换器；UC3854；PSpice仿真1、引言将交流2 2 0 V电网电压经整流再提供直流是实际单相电源应用中最为广泛的变流方案，但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，不但大大降低了系统的功率因数，还引起了严重的谐波污染。
另外，硬件电路中电压和电流的急剧变化，使得电力电子器材承受很大的电应力，并给周围的电气设备及电波造成严重的电磁干扰。
有源功率因数校正技术可将开关电源等电子负载变换成等效的纯电阻，从而提高电路功率因数，减小低频谐波。
在各种单相功率因数校正电路中，单相B o o s t电路因具有效率高、电路简单、成本低等优点而得到广泛应用。
随着软开关技术的发展和AP F C电路的广泛应用，针对A P F C电路提出了多种软开关方法，用来降低器件的开关损耗、减小电磁干扰、提高开关频率，使电力电子装置系统在响应时间、频率范围、噪声和模块体积等方面的性能都得到很大的提高，满足其高频化、数字化、环保化和模块化的未来发展要求。
现提出了一种基于U C 3 8 5 4的零电压控制A P F C电路的控制方案，并由仿真结果证明达到了技术要求。
2、功率因数校正原理功率因数( P F ) 是指交流输入有功功率( P ) 与输入视在功率( S ) 的比值。
所以功率因数可以定义为输入电流失真系数与相移因数的乘积。
式中：输入基波电流有效值；输入电流有效值；输入电流失真系数。
可见功率因数由电流失真系数和基波电压、基波电流相移因数决定，低则表示用电电器设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大。
有源功率因数校正电路文献综述
单位代码密级__________文献综述功率因数校正电路院（系）名称信息工程学院专业名称通信工程学生姓名指导教师2012年2月15 日功率因数校正电路摘要随着我国经济的发展，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人电网，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，造成电能质量下降，威胁电网和包括电容器在内的各种电气设备的安全经济运行。
为了提高电网的供电质量，限制高次谐波污染，国内外电气组织先后制定了相关标准，我国国家技术监督局1993年颁布了GB／T14549—93电能质量公用电网谐波，国际电工委员会(IEC)1998年制定了IEC61000—3—2标准⋯。
解决电力电子设备谐波污染问题的方法有两种：一是对电网采用滤波补偿；二是对电力电子设备本身进行改进，即进行功率因数校正。
相对来说，功率因数校正能够更有效地消除整流装置的谐波，具有更广泛的前景，已经成为电力电子技术的一个重要研究方向。
功率因数校正技术(英文缩写是PFC)包括无源功率因数校正和有源功率因数校正。
无源校正电路通常由大容量的电感、电容组成，只能将功率因数提高到0.7-0.8，一般应用在中小功率电源中。
有源功率因数校正电路是在桥式整流器与输出电容滤波器之间加入一个功率变换电路，能够使功率因数提高到接近1，它工作于高频开关状态，体积小、重量轻，比无源功率因数校正电路效率高从20世纪80年代中后期开始成为电力电子领域研究的热点，90年代后得到了迅速推广。
本文重点介绍有源功率因数校正技术及相关控制方式。
关键词：电网，PFC校正技术，控制方式前言提高开关电源的功率因数，不仅可以节能，还可以减少电网的谐波污染，提高了电网（简的供电质量。
为此研究出多种提高功率因数的方法，其中，有源功率因数校正技术称APFC）就是其中的一种有效方法，它是通过在电网和电源之间串联加入功率因数校正装置，目前最常用的为单相BOOST前置升压变换器原理，它由专用芯片实现的，且具有高效率，电路简单，成本低廉等优点，本文介绍的低成本零点流型APFC控制芯片L6562即可实现该功能。
单相Boost型功率因数校正电路软开关技术的综述
单相Boost型功率因数校正电路软开关技术的综述CNET中国··原创作者: 王文倩，陈敏，徐德鸿责编:段勇峰时间:2006-08-14关键词：功率因数校正；软开关技术；DC/DC变换中图分类号: 文献标识码: 文章编号：0 引言近二十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。
多数电力电子装置通过整流器与电力网接口，经典的整流器是一个由二极管或晶闸管组成的非线性电路，它会在电网中产生大量电流谐波和无功功率，污染电网，成为电力公害。
在20世纪80年代中后期，开关电源有源功率因数校正技术引起了国内外许多学者的重视，进行了许多专题研究并取得了大量成果。
有源功率因数校正技术在整流器与滤波电容之间增加一个DC/DC开关变换器。
在各种单相PFC电路拓扑结构中，Boost升压型功率因数校正电路由于具有主电路结构简单，变换效率高，控制策略易实现等优点而得到广泛应用。
高频化可以减小有源功率因数校正电路的体积、重量，提高电路的功率密度。
为了使电路能够在高频下高效率地运行，有源功率因数校正电路的软开关技术成为重要的研究方向。
本文对单相Boost有源功率因数校正电路软开关技术进行了分类，并对每一类型的电路的拓扑结构、工作方式及工作特点做出了分析。
1 零电压开关（ZVS）PWM功率因数校正电路ZVS工作方式是指利用谐振现象及有关器件的箝位作用，使开关变换器中开关管的电压在开启或关断过程中维持为零。
图1电路为ZVS功率因数校正电路，也称扩展周期准谐振功率因数校正电路[1]。
在辅助开关S1开通时，电感L r抑制二极管D f的反向恢复，电感L r与电容C f发生谐振至流过开关S1的电流降至输入电流大小。
开关S2导通后，电感L r与电容C f再次谐振至流过开关S1的电流为0，电容C f两端电压为V o，使开关S1、开关S2实现ZV-ZCS关断。
电路的不足之处是开关的电流应力比较大。
功率因数校正技术
功 率 范 围
设 计 难 度
2004.10
<200W～300W
简单
不限
中
<200W～300W
复杂
对比与发展趋势
PFC技术研究的热点问题集中在： 1. 新型拓扑结构的提出；
2. 把DC/DC变换器中的新技术（如软开关技术）应用于 PFC电路中；
3. 新的控制方法（基于已有拓扑结构的新控制方法），以 及基于新拓扑的特殊控制方法的研究；
4. 单级PFC变换器的研究；
目标： 成本低、结构简单、容易实现、具有软开关性能、高响应速度、 低输出电压纹波的单级、隔离、高功率因数变换器。
2004.10
vs
－
Vo
－
vdc iL iavg
External Ramp
Q R S Clock
vdc
乘法器
＋ ＋
ir
－ －
Vo
VA
＋
Vr
2004.10
其他几种主要的PFC控制方式
滞环控制方式
＋
is
vdc
iL L Q
D
＋ ＋
vs
－
Vo
－
Ip
iL IL
Q
vdc
－
R
S
＋
－
＋
乘法器
ir
VA
Vo
－
＋
Vr
2004.10
其他几种主要的PFC控制方式
单级PFC 应用于小 功率场合
2004.10
单级功率因数校正技术的意义
D1 LB VB + CB Q2 vin Q1 T DF DFW LF CF
Ro
双级PFC
PFC控制器
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
三相功率因子校正（PFC）技术的综述(1)杨成林，陈敏，徐德鸿(浙江大学电力电子研究所，浙江杭州310027）摘要：综述了三相功率因子校正电路发展现状，并对典型拓扑进行分析比较。
关键词：三相整流器；谐波；功率因子校正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。
我国国家技术监督局在1993年颁布了《电能质量公用电网谐波》标准（GB/T14549-93），国际电工委员会也于1988年对谐波标准IEC555 2进行了修正，另外还制定了IEC61000-3-2标准，其A类标准要求见表1。
传统整流器因谐波远远超标而面临前所未有的挑战。
表1 IEC61000-3-2A类标准注：表中n为谐波次数。
抑制电力电子装置产生谐波的方法主要有两种：一是被动方法，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或滤除谐波；另一种是主动式的方法，即设计新一代高性能整流器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低、功率因子高等特点，即具有功率因子校正功能。
近年来功率因子校正(PFC)电路得到了很大的发展，成为电力电子学研究的重要方向之一。
单相功率因子校正技术目前在电路拓扑和控制方面已日趋成熟，而三相整流器的功率大，对电网的污染更大，因此，三相功率因子校正技术近年来成为研究热点。
2 三相六开关PFC电路六开关三相PFC是由6只功率开关器件组成的三相PWM整流电路，电路如图1所示。
每个桥臂由上下2只开关管及与其并联的二极管组成，每相电流可通过桥臂上的这2只开关管进行控制。
如A相电压为正时，S4导通使L a上电流增大，电感L a充电；S4关断时，电流i a通过与S1并联的二极管流向输出端，电流减小。
同样A相电压为负时，可通过S1及与S4并联的二极管对电流i a进行控制。
在实际中控制电路由电压外环、电流内环及PWM 发生器构成。
常用的控制方法如图2所示。
PWM控制可采用三角波比较法、滞环控制或空间向量调制法（SVM）[27]。
由于三相的电流之和为零，所以只要对其中的两相电流进行控制就足够了。
因而在实际应用中，对电压绝对值最大的这一相不进行控制，而只选另外两相进行控制。
这样做的好处是减小了开关动作的次数，因而可以减小总的开关损耗。
该电路的优点是输入电流的THD小，功率因子为1，输出直流电压低，效率高，能实现功率的双向传递，适用于大功率应用。
不足之处是使用开关数目较多，控制复杂，成本高，而且每个桥臂上两只串联开关管存在直通短路的危险，对功率驱动控制的可靠性要求高。
为了防止直通短路危险，可以在电路的直流侧串上一只快恢复二极管[28]。
图1 三相六开关PFC电路图2 三相六开关PFC电路控制图3 单相PFC组合的三相PFC由三个单相的PFC电路组合构成三相PFC电路如图3及图4所示[1,2,3]。
图3中每个单相PFC后跟随一个隔离型DC/DC变换器。
DC/DC变换器的输出并联后向负载供电，该电路由于需3个外加隔离DC/DC变换器，因此成本较高。
图4电路是3个单相PFC变换器在输出端直接并联而成的。
每个单相PFC的控制可采用平均电流控制法、峰值电流控制法或固定导通时间控制法。
单相PFC组合成三相PFC的技术优势是：可以利用比较成熟的单相PFC技术,而且电路由3个单相PFC同时供电，如果某一相出现故障，其余两相仍能继续向负载供电，电路具有冗余特性。
与三相六开关PFC相比，开关器件少，没有直通问题，控制可沿用单相PFC成熟的控制技术。
但是这种电路由3个单相PFC组成，使用的元器件比较多。
图4电路中3个单相PFC之间存在相互影响，即使加入隔离电感和隔离二极管后也不能完全消除这种影响。
电路的效率和输入电流THD指针有所下降，不适合于大功率应用。
图3 由三个单相PFC组成三相PFC电路1图4 由三个单相PFC组成三相PFC电路2图5是通过工频变压器把三相电压变换成2个单相，这两相的输出电压幅值相同，相位差90°。
然后用2个单相PFC电路来实现三相PFC的功能[4]。
与图3及图4相比，这种电路少用一个单相PFC模块。
变压器可以实现PFC电路与输入网侧间的隔离作用。
而且通过变压器变比的设计，可以调整PFC的输入电压。
但使用变压器增大了系统的体积和重量。
图5 由2个单相PFC组成三相PFC电路三相到二相变压器的Scott和Leblanc两种绕法分别如图6及图7所示。
在Scott绕法中，N2=N1(N1,N2变压器所绕线圈的匝数)。
变压器的输入输出电压向量如图6所示。
在Lebanc绕法中，N1=N2，x=N1/3=N2/。
电压V S1，V S2的向量图如图7所示。
变压器的这两种绕法都能保证输入侧三相电流的平衡。
图6 变压器的Scott绕法图7 变压器的Leblanc绕法4 三相单开关PFC电路由于无论是三相六开关PFC还是由单相PFC组成的三相PFC成本都比较高，所以人们一直在寻找更简单有效的三相PFC拓扑。
于是文献[5]中提出了三相单开关PFC拓扑结构。
三相单开关PFC电路及其控制框图如图8所示。
三相单开关PFC电路可以看成是单相电流断续（DCM）PFC在三相电路中的延伸[5,6]。
控制中只有一个电压环，输出电压与参考电压的误差经过放大后与三角波比较来控制开关的动作。
三相单开关PFC电路开关频率远高于电网频率，在一个开关周期内，输入电压近似不变。
在开关导通期间，加在三个Boost电感上的电压分别为各相此时的相电压（近似不变），电感电流线性上升。
在这期间各相的电流峰值正比于对应各相相电压瞬时值。
但在开关关断时，加在输入各电感上的电压由输出电压与此时的相电压瞬时值决定，因而此时电感上的电流平均值与输入电压瞬时值不再满足线性关系，电流也就产生了畸变。
图8 三相单开关PFC电路及其控制电路图9 Boost电感上的电流波形设三相单开关PFC的主要参数：V o为输出直流电压，D为开关占空比，f s为开关频率，L为Boost电感值，M为升压比，定义为M=,V m为输入相电压的峰值。
三相单开关PFC电路工作时三个Boost电感上的电流波形如图9所示（设V c<0，V a>V b>0）。
在一个开关周期内可以分成四个阶段。
在t1期间开关导通，电流i a，i b，i c线性增加，=(1)t2期间开关关断，i a，i b，i c在输出电压和相电压的共同作用下开始减小，设I peak,a、I peak,b、I peak,c为该开关周期内i a，i b，i c的最大值，=＋(2)i b减小到零，t2期间结束，开始t3期间，这时=＋(3)最后，i a,i c同时回到零，t3阶段结束。
在t4期间三个Boost电流保持为零。
可求得电感电流的平均值如式（4）所列。
图10给出输入相电流波形与升压比关系。
图11是各次谐波幅值与整流输出电压增益M的关系。
图10 输入相电流波形与M关系图11 各次谐波幅值与M的关系从上面的分析可知：为了减小网侧输入电流的畸变就要提高输出电压值（输出直流电压高，可以缩短一个开关周期内输入电流平均值与输入电压瞬时值的非线性阶段t2和t3，因而可以减小电流畸变。
），但这就增大了开关管承受的电压，也增加了后面DC/DC变换器的电压耐量，也给Boost二极管的选择带来困难。
由于电流工作在DCM下，输入侧的电流THD值大，并需要有较大的EMI滤波器。
这种电路的优势是：电路简单，仅使用一只开关管，控制容易；由于电路工作在DCM下，Boost二极管D s不存在反向恢复问题，一般情况下可以不使用吸收电路；开关在零电流下导通，开关开通损耗小；系统成本低。
为了减小输出电压值和输入电流的THD值，可以使用注入谐波的方法来实现开关管的脉宽微调，从而减小电流THD值[7,8]。
谐波注入电路如图12所示。
谐波注入法主要是通过注入6次谐波来抑制输入电流谐波。
6次谐波注入使开关导通比变为图12 谐波注入法电路图d(t)=D[1＋m sin(6ωt＋3π/2)](5)式中：m为调制比，0<m<1。
由于输入电流谐波中五次谐波占主导地位，式(4)中略去5次以上谐波时，三相电流可近似为：I a=I1sin(ωt)＋I5sin(5ωt＋π)I b=I1sin(ωt－)＋I5sin(5ωt－)I c=I1sin(ωt－)＋I5sin(5ωt＋)把式(5)代入式(4)，并忽略m2和高于7次的谐波就有i a′=I1sin(ωt)＋(I5－mI1)sin(5ωt＋π)－mI1sin(7ωt)i b′=I1sin(ωt－)＋(I5－mI1)sin(5ωt－)－mI1sin(7ωt－)i c′=I1sin(ωt－)＋(I5－mI1)sin(5ωt＋)－mI1sin(7ωt－)由此可见，注入6次谐波时，可以减小5次谐波，但同时也增大了7次谐波。
固定开关频率与谐波注入法的THD比较如图13所示。
在8kW，800V 直流输出时IEC 61000-3-2A类标准与固定开关频率三相单开关PFC与谐波注入法时三相单开关PFC的5,7,11,13次谐波幅值的比较如图14所示。
在满足IEC-61000-3-2A类标准时，在不同输出电压下允许的最大功率比较如图15所示。
图13 固定开关频率与谐波注入法时的THD比较图14 在8kW，800V直流输出时IEC-61000-3-2A类标准与固定开关频率及谐波注入法5，7，11，13次谐波幅值的比较（图中系列1，2，2分别为m=4%时固定开关频率，IEC标准，六次谐波注入）图15 在满足IEC-61000-3-2A类标准时，在不同输出电压下允许的最大功率比较。
另外一种减小谐波的方法是改变开关频率法[9]。
这种方法每当三相Boost电感电流均下降到零时，开关管立即导通，开始下一个开关周期。
在这种条件下Boost电感工作在DCM与CCM的临界情况(critical)，电感电流波形与升压比M关系分别如图16及图17所示。
由于各个时刻输入电压值不同，因而开关频率也不同，即开关是工作在变频情况下。
这种方法的优点是：由于开关频率改变，谐波不会集中分布在某个开关频率附近而是分布在某个频率区域范围内。
这就减小了谐波的幅值，PFC电路前的EMI滤波器可以设计得比较小。
图16 工作在critical时电感上电流波形图17 工作在critical时电流波形与M关系通过两个三相单开关PFC的交错并联(interleaving)的方法也可以减小输入电流的THD值[10]。
电路如图18所示。
这种并联的思想是让这两个三相单开关PFC电路尽可能工作在接近DCM与CCM临界的情况下，然后两只开关的驱动信号在相位上相错开180°。