有源功率因数校正剖析

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有源功率因数校正技术及控制方式分析

有源功率因数校正技术及控制方式分析摘要：本文深入探讨了有源功率因数校正技术及其控制方式，重点分析了不同类型的APFC电路的工作原理和性能特点，以及控制策略在改善系统性能中的作用。

通过对几种典型APFC电路的实验分析，本文展示了APFC在提高电力电子设备效率、减小谐波污染方面的巨大潜力。

关键词：有源功率因数校正；控制方式；电力电子一、引言随着电力电子技术的迅猛发展，大量非线性负载如开关电源、变频器等被广泛应用，导致电网中谐波含量增加，功率因数降低。

为了解决这一问题，有源功率因数校正技术（APFC)应运而生。

APFC技术不仅可以提高电力电子设备的功率因数，还能减小谐波对电网的污染。

二、有源功率因数校正技术原理及分类1.功率因数及有源功率因数校正的基本概念(1)功率因数是电力系统中非常重要的一个参数，它表示了电压和电流之间的相位差。

在电力系统中，功率因数的大小直接影响到系统的效率和稳定性。

当功率因数大于0时，表示电压超前电流，即正功率；当功率因数等于0时，表示电压和电流同相，即零功率；当功率因数小于0时，表示电压滞后电流，即负功率[1]。

(2)有源功率因数校正是一种电力电子学中的技术，它通过控制电源的相位差来调整系统的功率因数。

这种技术可以有效地提高系统的效率和稳定性，减少系统的损耗。

有源功率因数校正的基本原理是利用一个可控的电源，通过控制这个电源的相位差，来调整系统的功率因数[2]。

2.有源功率因数校正技术分类及其工作原理(1)APFC电路（AC-DC Power Factor Correction Circuit）是一种用于校正交流电压波形的电路，其作用是将交流电压转换成直流电压，以便于后续的电压调节和稳定。

APFC电路的分类有多种，根据不同的应用场景和需求，可以分为不同的类型。

(2)另外一种常见的APFC电路是电流控制型APFC电路。

电流控制型APFC电路的工作原理是通过对输入电流的控制来实现对输出电压的校正和调节。

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。

有源功率因数校正浅析

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图八ＡＦ电路中输入电流或电感电流的示意ＰＣ
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校
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浅析
流的力增加。增， Ⅱ 而
… 一
从图可以八中看出，输入电或电流一流感电是
＼Ｓ２串连续的直线上升、直线下降的三角波，只要三角波
较小，于进行ＥＩ易Ｎ滤波；
图八是电感电流或输入电流在ＡＦＰＣ控制器控
制下，电流变化的波形。
④输入电感Ｌ能抑制快速的电路瞬变，提高了
电路的工作可靠性；
ｎ１
一
⑤输出直流电压高于输入直流电压； ⑥在整个输入电压范围内能保持很高的功率因
２有源功率因数校正（ＰＦ原理ＡＣ）
ｌ
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１／咔ｕ ‘ 为输人日八电
流基波有效值，为电网电流有效值，ＩＲ
＋‘ｌ，『Ｉ＋‘ ２ｌ＾＋＿．
其中ＩＩ，Ｉ为输入电流各次谐波有效值，为输。 …，，Ｕ。入电压基波有效值，为输入电流的波形畸变因数，ｒＣ￥１０￣为基波电压与基波电流的位移因数）可见，Ｆｐ。Ｐ
减少它的失真。
图一电路中，由于ｃ的存在，只有当输入电压高于ｃ两端电压时，整流器中才有电流流过。一般ｃ的容量很大，致使整流二极管的导通角远小于１０即输入电流的导通时间很短，８。，导致电路的功率因数约为Ｏ～０。．．６７图四是一种典型无源ＰＣ电路。Ｆ当输入电压高于Ｃ和Ｃ两端的电压时，１２两个电容器处于串联充电状态。当输入电压低于ｃ１Ｃ两端的电压时，和２两个电容处于并联放电状态。这样就增加了二极管

有源PFC校正基本原理解析_图文

ＰＦＣ开关电源功率因数校正原理ＰＦＣ开关电源功率因数校正原理一、什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正：功率因数的定义为有功功率与视在功率的比值．功率因素补偿:这项技术主要是针对因具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相(图1而引起的供电效率低下,提出的改进方法(由于感性负载的电流滞后所加电压,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性质相反的电抗元件.用以调整该用电器具的电压、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.用电容器并联在感性负载的两端,利用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,使总的特性接近于阻性,从而改善效率低下的方法叫做功率因数补偿(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常规开关电源功率因数低是由于开关电源都是在整流后,用一个大容量的滤波电容使输出电压平滑,因此负载特性呈现容性.这就造成了交流220V在整流后,由于滤波电容的充、放电作用,在其两端的直流电压上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.图2 全波整流电压和AC输入电流波形因为根据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.虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形,但AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲,如图2所示.这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成份,引起线路功率因数严重下降.在正半个周期内(180º,整流二极管的导通角大大小于180º,甚至只有30º～70º.由于要保证负载功率的要求,在极窄的导通角期间,会产生极大的导通电流,使供电电路中的供电电流呈脉冲状态.它不仅降低了供电的效率,更为严重的是,它在供电线路容量不足或电路负载较大时,会产生严重的交流电压波形畸变(图3,并产生多次谐波,从而干扰了其它用电器具的正常工作(这就是电磁干扰－EMI和电磁兼容－EMC问题。

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(APFC)分析

有源功率因数校正电路（APFC）
2. 功率因数
有源功率因数校正电路（APFC）
有源功率因数校正电路（APFC）
设基波电流i1落后Vi，相位差为α，如下图所示。
Vi 、Ii 波形
有源功率因数校正电路（APFC） AC-DC电路输入功率因数与谐波的关系：定义总谐波畸变（THD）：
I 2 2 I 2 3 I 2 4 .... I 2 n THD 100% I1
由此可见，大量应
用整流电路，要求电网供给严重畸变的非正弦电流，造成严重的后果，谐波电流对电网有危害作用，并且输入端功率因数下降。
有源功率因数校正电路（APFC）
有源功率因数校正电路（APFC）
谐波电流对电网的危害脉冲状的输入电流，含有大量谐波。右图给出了输入电流波形及电流谐波频谱分析，其中电流的三次谐波分量达77.5%，五次谐波分量达50.3%，……总的谐波分量（或称总谐波失真Total Harmonic Distortion，用 THD表示）为95.6%，输入端功率因数仅有0.683，非常的低。
输入电流波形及其谐波分量频谱分析
有源功率因数校正电路（APFC）
I 2 2 I 2 3 I 2 4 .... I 2 n THD 100% I1
对AC-DC电路输入端谐波电流的限制为了减小AC-DC交流电路输入端谐波电流造成的噪声和对电网产生的谐波“污染”，以保证电网供电质量，提高电网的可靠性；同时也为了提高输入端功率因数，已达到节能的效果；必须限制AC-DC电路的输入端谐波电流分量。
有源功率因数校正电路（APFC）
有源功率因数校正电路（APFC）
1. 平均电流模式 2. 峰值电流模式

有源功率因数校正控制方法浅析_杨永清

櫬櫬櫬櫬櫬櫬櫬櫬櫬櫬毬毬毬毬理论研究收稿日期：2011-12-09作者简介：杨永清（1969－），男，甘肃武山人，本科，工程硕士，高级工程师，主要从事移动电站的研究、设计工作，E-mail ：yyq8828@126．com 。

有源功率因数校正控制方法浅析杨永清1，张萍1，席小卫2（1．兰州电源车辆研究所有限公司，兰州730050；2．兰州理工大学技术工程学院，兰州730050）摘要：简要阐述功率与功率因数之间的关系及改善功率因数的主要措施；对有源功率因数校正控制方法的三种电路结构进行比对分析。

关键词：功率因数；校正控制；方法doi ：10．3969/j．issn．1003-4250．2012．01．004中图分类号：TM401+．1文献标识码：A 文章编号：1003-4250（2012）01-0014-03在以220V 交流电网电压作为输入的开关稳压电源中，交流输入电压整流后接滤波电容器，输入电压是正弦波形，但由于电路中含有非线性元件和储能元件，此时输入的电流不是正弦波，而是一种脉冲波形。

脉冲状的输入电流含有大量的谐波，其无功分量基本上为高次谐波，三次谐波幅度约为基波幅度的95%，五次谐波约为70%，七次谐波约为45%，九次谐波为25%。

高次谐波的产生大大降低了输入端的功率因数，对电能的品质产生较大的影响。

大量电流谐波分量倒流入电网，造成对电网的谐波污染。

谐波电流流过线路阻抗产生谐波电压降，使原来是正弦波形的电网输入电压的波形发生畸变。

另外，谐波也可能使电路发生故障甚至损坏，谐波造成其流经的导线过热、配电变压器过热、引起电网LC 谐振、三相电路中的中性线因三次谐波电流的叠加而过热。

1功率及功率因数分析以单相为例，瞬时功率p 等于电压u 和电流i 的乘积，P =ui在正弦稳态情况下，设：u 槡=2U cos （ωt +ψu ）i 槡=2I cos （ωt +ψi ）则p 槡=2U cos （ωt +ψu ）槡ˑ2I cos （ωt +ψi ）=UI cos （ψu －ψi ）+UI cos （2ωt +ψu +ψi ）令φ=ψu －ψi ，φ为电压和电流之间的相位差，有p =UI cos φ+UI cos （2ωt +ψu +ψi ）（1）瞬时功率有两个分量，设第一个分量为恒定值，第二个分量为正弦量，其频率是电压或电流频率的两倍。

功率因数校正问题

关于电子镇流器的功率因数校正问题的讨论陈传虞摘要本文分析电子镇流器的功率因数校正问题,着重讨论了有源功率因数校正的三种模式(峰值电流控制、固定开通时间、固定频率平均电流连续导通模式）的工作原理，它们的优缺点及适用场合等。

关键词：无源功率因数校正有源功率因数校正峰值电流控制固定开通时间频率钳定前(后）沿调制断续导通、临界导通、连续导通模式过渡模式前言在电子镇流器中通常采用图1a所示的输入电路，由于电解电容器C O的容量很大，工作时储存电荷很多，只有输入电压超过电容上的电压时，才有输入电流，所以电流波形严重失真，仅在电压峰值附近才会出现一个电流尖脉冲(如图1b)。

这样一来，电路的功率因数变得很低，约为0.5左右,输入电流谐波含量十分丰富。

而根据国标GB/T17263-2002以及欧洲法规EN63000-3-2，对25W以上的节能灯和电子镇流器的各次谐波的含量提出了严格要求，现有的许多电路根本无法满足这个要求。

图1 镇流器的输入电路为了减少镇流器输入电流的谐波失真，必须采取一些特殊措施，通常称之为功率因数校正（PFC Power factor correction)技术来提高它的功率因数。

大致说来，功率因数校正有两种方案：无源功率因数校正（Passive PFC)和有源功率因数校正(Active PFC) ，前者已有很多资料介绍，不是本文讨论的重点，我们主要分析有源功率因数校正的三种模式，它们的工作原理、优缺点及适用场合等。

一．无源功率因数校正的原理及常用电路无源功率因数校正的原理主要是增加输入电流的导通时间，使电源电流的波形接近电压的正弦波形，减少它的失真。

最初采用的方案是逐流电路。

图2 无源功率因数校正电路它用图2(a)的电路代替图1的电容C O，电源通过VD3对电容C1、C2充电到输入电压峰值，每个电容电压最多为输入电压峰值之半。

这样，电容可在120˚范围内充电，输入电流的时间被拉长，电流为零（死区）的时间只占33.3%。

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)

有源功率因数校正技术是在整流器和滤波电容之间增加一个DC/DC开关变换器。其主要思想如下:选择输入电压为一个参考信号，使得输入电流跟踪参考信号，实现输入电流的低频分量与输入电压为一个近似同频同相的波形，以提高功率因数和抑制谐波:同时采用电压反馈，使输出电压为近似平滑的直流输出电压。简而言之，有源功率因数校正技术的目的是使输入电流跟踪输入电压，并使输出电压稳定。
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。

有源功率因数校正电路的研究和应用

有源功率因数校正电路的研究和应用摘要：本文将全面介绍有源功率因数校正电路的研究与应用。

首先，我们将阐述什么是功率因数及其重要性。

然后，介绍有源功率因数校正电路的原理和工作方式。

接着，我们将详细探讨该电路在工业和家庭领域的应用。

最后，我们将讨论该技术的未来发展趋势和面临的挑战。

一、引言1.1背景介绍1.2研究目的和意义1.3文章结构二、功率因数的概念及意义2.1功率因数的定义2.2功率因数的重要性2.3功率因数改善的方法三、有源功率因数校正电路的原理和工作方式3.1有源功率因数校正电路的基本原理3.2有源功率因数校正电路的拓扑结构3.3有源功率因数校正电路的工作过程3.4有源功率因数校正电路的参数设计四、有源功率因数校正电路的工业应用4.1电力系统的功率因数校正4.2高效变频器的应用4.3电动机的功率因数校正五、有源功率因数校正电路的家庭应用5.1家用电器的功率因数校正5.2分布式发电系统的应用5.3太阳能发电系统的应用六、有源功率因数校正电路的未来发展趋势6.1基于无线通信技术的控制策略6.2智能电网中的应用6.3电动车充电桩的功率因数校正七、挑战与展望7.1技术挑战和限制7.2电力市场变革对有源功率因数校正的影响7.3未来研究方向八、结论本文将从不同角度全面论述有源功率因数校正电路的研究与应用，介绍功率因数的重要性和改善方法，深入解析有源功率因数校正电路的原理和工作方式，并探究其在工业和家庭领域的应用。

此外，本文还对有源功率因数校正电路的未来发展趋势和面临的挑战进行展望，以期为相关领域的研究人员和工程师提供有价值的参考。

有源功率因数校正技术及控制方式分析

置使用晶闸管或二极管，整流器件的导通角远小于１８００，从而产生大量谐波电流．而谐波电流不做功，只有基波电流做功，因此功率因数很低．
个电流控制环，它是一个２型控制系统．按照控制
理论，２型系统可以无差地跟踪斜坡信号，由于正弦波信号变化比斜坡信号慢，所以２型系统也可以无差地跟踪正弦波信号．电流控制环的作用是使输入电流无差地跟踪输入电压的波形，让输人电流与输人电压具有同相的正弦波波形，以达到功率因数校正的目的．双
即有源功率因数校正电路工作原理有源功率因数校正电路流器和负载之间接入一个开关变换器应用电压电流反馈技术使输入端电流波形跟随输入正弦电压波形从而使输入电流的波形也接近正弦波以达到提高功率因数的目的由于在此电路中使用了有源器件所以称为有源功率因数校正电路该电路的基本思想是交流输入电压经全波整流后对所得的全波整流电压进行变换通过适当控制使输入电流波形自动跟随全波整流后的电压波形达到输入电流的正弦化同时保持输出电压稳定是在整有源功率因数校正电路一般都是一个双闭环控制系统外环是一个电压控制环它是一个型控制系统按照控制理论型系统可以无差地跟踪阶跃信号只要输入一个不变的参考电压就可以得到一个稳定不变的输出电压电压控制环的作用是使输出保持一个高于输入电压最高峰值的稳定电压这是功率因数校正所必需的内环是一个电流控制环它是一个型控制系统按照控制理论型系统可以无差地跟踪斜坡信号由于正弦波信号变化比斜坡信号慢所以型系统也可以无差地跟踪正弦波信号电流控制环的作用是使输入电流无差地跟踪输入电压的波形让输入电流与输入电压具有同相的正弦波波形以达到功率因数校正的目的双上海电力学院学报年闭环控制的效果是使输入电流与输入电压呈同相的正弦波输出一个高于输入电压最大峰值的稳定直流电压这个稳定的直流为后级变换电路提供直流能量有源功率因数校正原理如图所示图有源功率因数校正原理图中主电路采用变换电路外环是一个电压误差放大器和一个模拟乘法器内环是驱动电路和电流比较器调节器采用电压电流双闭环控制方式电流反馈网络的取样信号是升压变换器的电感电流电压反馈网络的取样信号是调节器的输出电压该电路的工作原理如下单相交流电经过整流后得到单相双半波正弦电压信号此电压波形作为功率因数校正控制器的输入电流的参考波形输入到模拟乘法器为了保证输出电压恒定将输出电压通过电压反馈网络也引入乘法器经过乘法器运算后其结果作为电流波形的参考值并与实际取样的电流值进行比较然后通过驱动电路产生的驱动信号控制变换器的输出电流和电压由于采用了闭环控制将变换器的实际电流通过反馈网络引入电流比较器从而保证了变换器的电流能够准确跟踪乘法运算所规定的电流值有源功率因数校正方法分类根据有源功率因数校正拓扑分类有源功率因数校正电路按照其校正拓扑可分为降压式升降压式反激式和升压式其中降压式因噪音大滤波难以及功率开关管上电压应力大控制驱动电平浮动而极少被采用升降压式需要有一个功率开关管的驱动控制信号浮动电路复杂因而也

有源功率因数校正APFC之电路应用分析

传统的A C -D C 电源转换电路，一般由抗电磁干扰E M I电路、整流桥整流后电解电容滤波组成。

为保证需要的稳定的直流电压，采用大容量的电解电容，导致流经整流二极管的电流非典型的正弦波而是断续导通，形成大量的多次谐波，导致交流电网电压畸变。

随着大功率电子设备及产品的广泛使用，电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重，功率因数低，导致电能利用效率降低。

功率因数校正电路，又根据英文名称简称为PFC(Power Factor Correction)电路，采用设计良好的PF C电路，可提高整个电路的功率因数，进而有效提高电网的供电质量，改善用电设备的用电环境，保障设备的使用安全及提高设备的使用寿命，并可节约电能，减少电费开支。

同时可减少电网的功率损失，提高电网的输电效率。

1 功率因数校正电路的技术发展以前通常采用无功补偿﹑无源﹑有源滤波器等方法改善电网环境。

传统的功率因数校正方法，为缩小电源输入的电流波形与电压之间相位差，通过外加合适的感、容元器件，可提升功率因数到0.7～0.8。

改进的P P F C 功率因数校正电路称为无源功率因数校正，其特点是利用整流桥后面的PPFC电路来大幅度增加整流管的导通角，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，功率因数能提高到0.9；与传统的电感式无源功率因数校正电路相比，其优点是电路简单，功率因数补偿效果显著，并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的电感器件。

但也存在着整流输出电压随电网电压波动而波动，影响产品的性能和寿命，以及电路中总体谐波含量仍较大的问题。

近年来，集成电路控制的有源功率因数校正（A PF C）技术成为提高功率因数行之有效的方法，有源功率因数校正电路可以很好的解决以前功率因数矫正电路存在的有源功率因数校正APFC之电路应用分析周德智(威海市市政建设公用事业管理处山东威海 264200)摘要：近年来集成电路控制的有源功率因数校正（APFC）技术成为提高功率因数行之有效的方法，本文主要介绍了有源功率因数校正电路（APFC）的工作原理，并基于L6562芯片设计了一种实际应用的有源功率因数校正电路，分析了该电路的工作原理，着重说明了L6562外围电路的参数选择与设计，与以前采用的功率因数补偿电路相比较，该电路简单，功率因数补偿效果显著，电流的总谐波失真（THD）小于10%，功率因数可以大幅提高到0.99以上；一个设计良好的APFC应用电路,能达到延长电气产品寿命、减少用电设备对电网的干扰、提高用电效率的目标。

有源功率因数校正电路工作原理分析

有源功率因数校正电路工作原理分析
中心议题：
升压型PFC电路原理及优缺点
降压型PFC电路原理及优缺点
升降压型PFC电路原理及优缺点
正激型PFC电路原理及优缺点
反激型PFC原理及优缺点
常用有源功率因数校正电路分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类。

其中，连续电流模式控制型主要有升压型(Boost)、降压型(Buck)、升降压型(Buck-Boost)之分;非连续电流模式控制型有正激型(Forward)、反激型(Fly back)之分，下面对这几种电路的工作原理分别加以介绍。

1.升压型PFC电路
升压型PFC主电路如图1所示，其工作过程如下：当开关管Q导通时，电流IL流过电感线圈L，在电感线圈未饱和前，电流线性增加，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，此时，电容C放电为负载提供能量;当Q截止时，L两端产生自感电动势VL，以保持电流方向不变。

这样，VL与电源VIN串联向电容和负载供电。

图1 升压型PFC主电路这种电路的优点是：
(1)输入电流完全连续，并且在整个输人电压的正弦周期内都可以调制，因此可获得很高的功率因数;
(2)电感电流即为输入电流，容易调节;
(3)开关管栅极驱动信号地与输出共地，驱动简单;。

有源功率因数校正的应用实例分析

有源功率因数校正的应用实例分析
一、概述
1、电网谐波问题及有关标准的提出
随着现代工业的高速发展，电力系统的非线性负荷日益增多。

如各种换流设备、变频装置、电弧炉、电气化铁道等非线性负荷遍及全系统，而程控交换机、电视机、高频逆变焊机、电子镇流器等信息设备、办公自动化设备和家用电器的使用越来越广泛。

这些非线性负荷产生的谐波电流注入到电网，使公用电网的电压波形产生畸变，严重地污染了电网的环境，威胁着电网中各种电气设备的安全运行。

其危害概括起来有以下几个方面：
①可能使电力系统的继电保护和自动装置产生误动或拒动，直接危及电网的安全运行。

②使交流供电设备(如交流发电机、UPS等)输出功率的利用率降低，并使输电线上的损耗增大，造成了紧缺资源的严重浪费。

③使三相四线制电网中的三次及其倍数次谐波在中线同相位，导致合成后中线电流很大，甚至可能超过相电流。

但由于安全标准规定中线无保护装置，因此可能过热起火发生安全事故。

④使各种电气设备产生附加损耗和发热、使电机产生机械振动和噪声。

⑤电网中谐波通过电磁感应、电容耦合、以及电气传导等方式，对周围的通讯系统产生干扰、降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通讯设备。

(整理)功率因数校正电路分析.

第三章功率因数校正电路分析一: 引言有源功率因数校正的目的，是要使电源从输入端看就象一个简单的电阻。

有源功率因数校正器是靠控制输入电流随着输入电压变化来实现这个目的的。

当输入电压和电流之比是个常数，输入就是阻性的，功率因数就等于1.0。

当这个比值不是常数时，输入就包含相位移和/或谐波失真，功率因数就会下降。

功率因数最一般的定义是实功对视功之比其中P1是实功，P2是视在功率。

如果负载是纯阻性的，实功P1视在功率，功率因数就等于1.0。

如果负载不是纯阻性的，功率因数就低于1.0。

相位移是有源功率因数校正器输入阻抗的电抗的度量。

不论电抗是多大，也不管它是感性的还是容性的，都会引起输入电流波形对于输入电压波形的相位移。

这个电压和电流间的相位移是功率因数的经典定义，即正弦波电压和电流间的相位角的余弦电压和电流间的相位移的大小表明了负载的阻性程度。

如果电抗只占阻抗的一小部分，相位移就比较小。

如果有源功率因数校正器的前馈信号或控制环具有相位移，校正就会引入相位移。

交流母线电流滤波也会产生相位移。

谐波失真是有源功率因数校正器输入阻抗非线性的度量。

输入阻抗随输入电压的任何变化都会引起输入电流的失真，这个失真是引起功率因数下降的另一主要因素。

这个失真会增加电流的方均根值，但不会增加传递的总功率。

一个非线性负载的功率因数之所以低，是因为电流的方均根值大，而所传递的总功率又小。

如果非线性成分较小，谐波失真就小。

对于有源功率因数校正器来说，谐波失真来自几个方面，包括前馈信号，反馈环，输出电容、电感，以及输入整流器。

有源功率因数校正器能很容易地获得高输入功率因数，一般都大于0.9。

但功率因数并不能精确度量电流波形的失真或相位移。

因此往往都直接考虑这些量，而不是通过功率因数。

例如，当谐波失真为3%时，功率因数仍可高达0.999。

电流的总谐波失真达30%时，功率因数还可达0.95。

电流对于电压的相位移为25℃时，功率因数还可达0.90。

自己总结有源功率因数校正apfc

自己总结有源功率因数校正A P F C-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII有源功率因数校正一、功率因数的定义功率因数PF 定义为：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。

PF ＝S P ＝R L L I U I U φcos 1=RI I 1cos φ= γcos φ （1）式中：γ：基波因数，即基波电流有效值I 1与电网电流有效值I R 之比。

I R ：电网电流有效值I 1：基波电流有效值U L ：电网电压有效值cos Φ：基波电流与基波电压的位移因数在线性电路中，无谐波电流，电网电流有效值I R 与基波电流有效值I 1相等，基波因数γ=1，所以PF ＝γ·cos Φ＝1·cos Φ＝cos Φ。

当线性电路且为纯电阻性负载时，PF ＝γ·cos Φ＝1·1＝1。

二、有源功率因数校正技术1．有源功率因数校正分类（1）按电路结构分为：降压式、升/降压式、反激式、升压式（boost ）。

其中升压式为简单电流型控制，PF 值高，总谐波失真（THD ：Total Harmonic Distortion ）小，效率高，适用于75W~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●输入电流连续，并且在APFC开关瞬间输入电流小，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（2）按输入电流的控制原理分为：平均电流型（工作频率固定，输入电流连续）、滞后电流型、峰值电流型、电压控制型。

图1 输入电流波形图其中平均电流型的主要有点如下：●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。

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。

什么是无源和有源功率因数校正？有源功率因数校正有什么优点？

什么是无源和有源功率因数校正？有源功率因数校正有什么优点？无源功率因数校正（Passive Power Factor Correction，PFC）是通过使用无源元件（如电感器、电容器或者二极管等）来改善电流和电压的相位差，以达到改善功率因数的目的。

通过添加无源元件，可以调整负载对电网的负载响应，减小功率因数的影响。

有源功率因数校正（Active Power Factor Correction，APFC）是通过使用主动电子元件（如开关器件和控制电路）来实时控制负载对电网的响应，以使负载能够几乎完全吸收电源提供的有用功率。

它通过快速调整输入电流的波形，以使其与电压波形同步并保持相位一致，从而实现高功率因数校正。

有源功率因数校正通常通过开关电源和PWM控制电路来实现。

有源功率因数校正（APFC）相对于无源功率因数校正（PFC）具有以下优点：1.提高功率因数：有源功率因数校正可以将功率因数调整到接近1的情况，有效地改善了对电网的负载。

这有助于减少系统对电网的压力，提高电网的稳定性。

2.具有更快的响应速度：有源功率因数校正可以实时调整电流波形以适应负载变化，因此具有更快的响应速度。

这使得有源功率因数校正能够更好地适应动态负载变化。

3.较小的谐波失真：有源功率因数校正可以通过控制开关器件的工作，减少谐波失真。

相比之下，无源功率因数校正只能在输入电压/电流波形之间改变相位角，无法控制谐波失真。

4.更高的效率：由于有源功率因数校正可以减小无功功率的贡献，有效提高了功率因数，从而减少了无效的功耗，提高了系统效率。

综上所述，有源功率因数校正通过实时控制电流波形和响应负载变化，能够有效、准确地调整功率因数，改善系统对电网的适应性和稳定性，具有更高的效率和响应速度。

这使得有源功率因数校正在工业和商业应用中得到广泛应用。