有源功率因数校正
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 总结
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 ＝SP ＝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。
●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●需用乘法器和除法器●需检测电感电流●需电流控制环路EMI：电磁干扰（Electromagnetic-interference）（3）按输入电流的工作模式分为：连续导通模式CCM(Continuous Conduction Mode)和不连续导通模式DCM(Discontinuous Conduction Mode)。
功率校正pfc原理说明
有源功率因数校正（APFC）原理说明APFC 基本电路就是一种开关电源，但它与传统的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 。
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。
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。
具体工作过程为：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。
采用boost升压式电路，并采用平均电流控制法（CCM）的原因: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。
平均电流控制法（CCM）：CCM 采用乘法器方法来实现APFC，其电路相对复杂，但工作频率固定，电感电流连续，开关管电流有效值小、EMI 滤波器体积小、输入电流波形失真小。
有源功率因数校正的分类
有源功率因数校正的分类一、引言有源功率因数校正是一种电力质量控制技术，它可以通过控制电网中的电流和电压来实现功率因数的校正。
在现代工业生产中，有源功率因数校正已经成为了一项重要的技术手段。
本文将介绍有源功率因数校正的分类。
二、静态有源功率因数校正静态有源功率因数校正是通过使用静态电子元器件来实现的。
其主要原理是利用晶闸管等器件对电网中的电流进行调节，从而达到调整功率因数的目的。
静态有源功率因数校正具有响应速度快、效果稳定等优点，但是其缺点也很明显，即成本较高。
三、动态有源功率因数校正动态有源功率因数校正则是通过使用交流电机等动力设备来实现的。
其主要原理是利用交流电机等设备对电网中的电流进行调节，从而达到调整功率因数的目的。
动态有源功率因数校正具有响应速度快、效果稳定等优点，并且成本相对较低。
四、混合型有源功率因数校正混合型有源功率因数校正是将静态有源功率因数校正和动态有源功率因数校正相结合的一种方式。
其主要原理是在电网中同时使用静态电子元器件和交流电机等设备，从而达到调整功率因数的目的。
混合型有源功率因数校正具有响应速度快、效果稳定、成本相对较低等优点，但是其实现难度也相对较大。
五、无刷直流电机型有源功率因数校正无刷直流电机型有源功率因数校正是一种新兴的技术手段。
其主要原理是利用无刷直流电机对电网中的电流进行调节，从而达到调整功率因数的目的。
无刷直流电机型有源功率因数校正具有响应速度快、效果稳定、成本相对较低等优点，并且能够实现高效能转换。
六、总结本文介绍了几种常见的有源功率因数校正分类方法，包括静态有源功率因数校正、动态有源功率因数校正、混合型有源功率因数校正和无刷直流电机型有源功率因数校正。
每种方法都有其特点和适用范围，需要根据具体情况选择合适的方法进行应用。
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。
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路设计
首先，根据实际的电流和电压信号，使用运算放大器将信号放大到合
适的电压范围。
然后通过滤波电路对信号进行滤波，去除高频噪声。
接下来，将滤波后的信号输入到比较器中进行相位比较。
根据相位差
的方向和大小，通过控制电路的输出信号来调整功率因数。
在实际设计中，还需要考虑一些因素，以确保电路的稳定性和可靠性。
首先，选择合适的电流和电压采样电阻，以确保采样信号的准确性和稳定性。
其次，根据负载的特性和要求，选择合适的比较器和控制电路，以实
现所需的功率因数校正。
此外，还需要考虑电路的温度特性和工作环境的影响。
因为温度对电
阻和其他电子元件的性能有很大影响，所以在设计过程中需要采取适当的
温度补偿措施。
此外，还需要考虑电路的成本和功耗。
根据实际需求，选择合适的元
件和电路结构，以降低成本和功耗。
总之，有源功率因数校正电路的设计需要综合考虑电路的原理和性能
要求，以及实际应用的需求和经济因素。
只有在充分理解电路原理的基础上，才能设计出稳定可靠、性能优良的有源功率因数校正电路。
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
采用UC3854的有源功率因数校正电路工作原理与应用
2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。
3在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数。
4输入电流连续，并且在APFC开关瞬间输入电流小，易于EMI滤波。
5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。
1恒频控制。
2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。
3能抑制开关噪声。
4输入电流波形失真小。
主要缺点是：
1控制电路复杂。
2需用乘法器和除法器。
3需检测电感电流。
4需电流控制环路。
（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。
表1 UC3854的引脚（端）功能
引脚号引脚符号引脚功能(1)GND接地端，器件内部电压均以此端电压为基准(2)PKLMT峰值限定端，其阈值电压为零伏与芯片外检测电阻负端相连，可与芯片内接基准电压的电阻相连，使峰值电流比较器反向端电位补偿至零(3)CA out电流误差放大器输出端，对输入总线电流进行检测，并向脉冲宽度调制器发出电流校正信号的宽带运放输出(4)Isense电流检测信号接至电流放大器反向输入端，(4)引脚电压应高于-0.5V（因采用二极管对地保护）(5)Mult out乘法放大器的输出和电流误差放大器的同相输入端(6)IAC乘法器的前馈交流输入端，与B端相连，(6)引脚的设定电压为6V，通过外接电阻与整(7)VA out误差电压放大器的输出电压，这个信号又与乘法器A端相连，但若低于1V乘法器便无输出(8)VRMS前馈总线有效值电压端，与跟输入线电压有效值成正比的电阻相连时，可对线电压的变化进行补偿(9)VREF基准电压输出端，可对外围电路提供10mA的驱动电流(10)ENA允许比较器输入端，不用时与+5V电压相连(11)V检测电压误差放大器反相输入端，在芯片外与反馈网络相连，或通过分压网络与功率因数校正器输出端相连(12)Rset(12)端信号与地接入不同的电阻，用来调节振荡器的输出和乘法器的最大输出(13)SS软启动端，与误差放大器同相端相连(14)CT接对地电容器CT，作为振荡器的定时电容(15)Vcc正电源阈值为10V～16V(16)GTDRVPWM信号的图腾输出端，外接MOSFET管的栅极，该电压被钳位在15V
基础科普 有源功率因数校正技术该怎么分类
基础科普有源功率因数校正技术该怎么分类有源PFC技术是目前常见的功率因数校正技术，在很多电路系统的设计过程中都得到了充分的应用。
目前业内通常按照PFC技术的应用方向和电路拓扑形式对其进行分类，除此之外，还有一些别的分类方法，也同样可以对PFC技术进行分类。
今天主要针对PFC相关技术的分类为大家提供一些基础性的讲解，下面就让我们一起来看看吧。
在多数情况下，在开关电源中通常会对PFC电路按照拓扑结果进行分类，目前常见的有源功率因数校正变换电路有升压Boost、降压Buck、升降压和回扫四种类型，其中尤其以升压型的PFC电路结构最为流行。
在应用过程中，它的优点有很多。
第一，这种升压型的PFC电路能有效地抑制输入电源电流的谐波失真，完全可以达到甚至低于谐波电流畸变指标要求。
其次，升压型的PFC电路能将系统功率因数提高到几乎等于1的水平，完全能够满足世界各国对功率因数和总谐波含量的技术标准要求。
第三，输出低纹波含量的直流电压，能确保开关电源的电流波峰系数低于1.5。
第四，当输入交流电压在较大的范围内波动时，实现电压宽带输入，而输出电压可得到稳定的直流电压，能够延长使用寿命。
以上几种便是几个比较主要的有源PFC技术的分类，而在这些分类当中，我们要把握好有关于他们之间的区别与不同，这样才能够针对具体情况，进行实际操作当中的具体分析。
除了上面提及的按拓扑分类的方法外，有源PFC技术还可以采用其他的方法进行分类。
从变换电路的工作频率分为固定频率和可变频率两种；从电流控制方法上分有峰值电流控制、平均电流控制和滞环电流控制三种；按电感扼流圈有无存储电流分，有连续传导模式，即CCM模式和不连续传导模式（DCM）两种，前者用于输出功率较大的场合，。
有源功率因数校正的原理
有源功率因数校正的原理
有源功率因数校正的工作原理是:
1. 电网侧的电压和电流通过检测电路采集后,进入控制电路。
2. 控制电路计算出功率因数PF的值。
3. 将检测到的功率因数与设置的目标功率因数值进行比较。
4. 根据两者的差异,控制电路产生对应的控制信号,驱动IGBT开关管。
5. IGBT开关管向电网放入一定幅值和相位的反相电压。
6. 反相电压与电网电压叠加,改变电网电流的相位角,从而校正电网的功率因数。
7. 不断检测反馈和校正,使功率因数稳定在目标值附近。
8. 达到预设的功率因数时,停止校正,待功率因数再次变化则重新启动。
通过快速的数字控制实现校正,有源功率因数校正器效果好、速度快、可靠性高。
但装置价格较贵。
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。
有源功率因数校正功率因数的定义功率因数PF定义为功率因数
有源功率因数校正、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 = P =U L11 coscos = cos '■UL 1 R 1R式中::基波因数，即基波电流有效值I i 与电网电流有效值I R 之比。
I R：电网电流有效值I仁基波电流有效值U L ：电网电压有效值 cos①：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 =1，所以PF = • cos ①二1 • cos ①二cos ①。
当线性电路且为纯电 阻性负载时，PF = • cos ①二1 • 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 HarmonicDistortion ）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(1)（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(a)平均电流型图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。
能抑制开关噪声输入电流波形失真小主要缺点是：控制电路复杂需用乘法器和除法器需检测电感电流需电流控制环路♦跟踪饯差小•瞬态特性好♦对噪声不敏憋 ♦开关频率固定 • THD/h • EMI 小♦需检測电感电流和乘法器， 控制结构复杂♦二极管反向恢复问题UC3854ABEMI :电磁干扰(Electromagnetic-interference )(3) 按输入电流的工作模式分为：连续导通模式CCM(ContinuousConductionMode)和不连续导通模式 DCM(Disco nti nu ous Con duction Mode)。
有源功率因数校正技术及控制方式分析
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。
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。
有源功率因数校正电路(APFC)29页PPT
1.谐波定义 从220V交流电网经整流供给直流是电力电子及电子
仪器中应用极为广泛的一种基本变流方案。例如离线式 开关电源的输入端，AC电源经全波整流后，一般接一 个大电容，如图所示。
AC/DC整流电路
有源功率因数校正电路（APFC）
整流之后得到波形较为平直的直流电压。波形如下图所 示，输入交流电压Vi是正弦的，但是交流电流ii波形却严重 畸变，呈脉冲状。
有源功率因数校正电路（APFC）
从上式可以看出，欲提高线路功率因数．就必须最大 限度地抑制输入电流的波形畸变，同时还必须尽可能 地使电流基波与电压基波之间的相位差趋于零。对于 未采取功率因数校正措施酌电子镇流器，由于THD一 般不低于110％, 不超过0.65。 4. 提高AC-DC电路输入端功率因数和减小输入电流谐 波的主要方法：使输入电流与输入电压同相位，减小 两者的相位差，采用APFC功率因数校正电路。
有源功率因数校正电路（APFC）
（三） L6561/6562芯片的应用电路
有源功率因数校正电路（APFC）
有源功率因数校正电路（APFC）
（四） APFC电路的参数计算 1、最低工作频率fSM 效率0.95,VI(MIN)=85V PO=80W,VO=400V， fSM不小于23K
有源功率因数校正电路（APFC）
ST
D 国际整流 ：IR1150
irf
2. 临界模式(峰值电流模式，适用于小和中等功率输出的场合
<200W)（TM—Transition mode or critical conduction mode)
3. A 意法（ST）：L6562/6563 st
4. B 仙童 ：FAN7529 fairchild
有源功率因数校正电路
有源功率因数校正电路
嘿，咱来说说有源功率因数校正电路是啥玩意儿。
有一次我去一个电子厂参观，看到一堆奇奇怪怪的电路板。
有个工程师就给我介绍了有源功率因数校正电路。
这有源功率因数校正电路呢，简单来说就是让电器用起电来更高效、更环保的一个东西。
比如说你家里的电脑、电视啥的，要是没有这个电路，可能就会浪费很多电，还会对电网造成不好的影响。
就像一个人吃饭，要是吃得乱七八糟，浪费粮食还弄脏桌子。
有源功率因数校正电路就是让电器像个乖孩子一样，好好吃饭，不浪费，也不捣乱。
这个电路可以把电流和电压调整得更好，让电器用起电来更顺畅。
就像给电器铺了一条平坦的路，让电能够顺利地跑过去。
在生活中，有源功率因数校正电路可重要了。
它能帮我们省电，还能让电网更稳定。
就像我在电子厂的那次参观，让我对有源功率因数校正电路有了更直观的认识。
嘿嘿。
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有源功率因数校正
• 根据APFC拓扑分类
• 降压式 • 升/降压式 • 反激式 • 升压式
有源功率因数校正
• 降压式
这种电路的主要优点是：开关管所受的最大电压为输人电压的最大值，因此 开关管的电压应力较小;当后级短路时，可以利用开关管实现输出短路保护。 该电路的主要缺点是：由于只有在输人电压高于输出电压时，该电路才能工 作，所以在每个正弦周期中，该电路有一段因输人电压低而不能正常工作，输出 电压较低，在相同功率等级时，后级DC/DC变换器电流应力较大;开关管门极驱动 信号地与输出地不同，驱动较复杂，加之输人电流断续，功率因数不可能提高很 多，因此很少被采用。
有源功率因数校正
•Байду номын сангаас升降压式
该电路的优点是：既可对输人电压升压又可以降压，因此在整个输入正弦周期都可以 连续工作;该电路输出电压选择范围较大，可根据一级的不同要求设计;利用开关管可实现 输出短路保护。 该电路的主要缺点有：开关管所受的电压为输入电压与输出电压之和，因此开关管的 电压应力较大;由于在每个开关周期中，只有在开关管导通时才有输入电流，因此峰值电流 较大;开关管门极驱动信号地与输出地不同，驱动比较复杂;输出电压极性与输入电压极性 相反，后级逆变电路较难设计，因此也采用得较少。
有源功率因数校正
• 有源功率因数校正(APFC)电路是在整流器和负载之间接入 一个DC/DC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。
图1 有源功率因数校正原理
有源功率因数校正
有源功率因数校 正
小组成员：徐勇、常惜阳、付美真、王启龙、王嘉 炜、陈玉民、管红立、瞿林飞、田小龙、王彦刚
有源功率因数校正
• 概述 • 分类
根据APFC拓扑分类 根据输入电压不同分类 根据电感电流控制方式分类
• 总结
有源功率因数校正
功率因数校正技术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.
有源功率因数校正
• 连续导通模式(CCM)
CCM模式下的电流控制是目前应用最多的控制方式。它是将输入电压 信号与输出电压误差信号相乘后作为电流控制器的电流给定信号，电流 控制器控制输入电流按给定信号变化，CCM模式根据反馈电流，产生了三 种常用的控制方法：峰值电流控制、平均电流控制和滞环电流控制。 CCM方式的APFC工作在连续导通模式,相对于DCM,CCM具有以下优点: •输入和输出电流纹波小; •器件导通损耗小; •适用于大功率应用场合。
图3 单极PFC方案
有源功率因数校正
• 单极PFC
该方案与传统的两级电路相比省掉了一个MOSFET, 增加 了一个二极管, 集功率因数校正和输出隔离、 电压稳定于一 体, 结构简单, 效率高. 但分析和控制复杂, 适用于单一集中式 电源系统。
它的输入电流有些畸变, 但仍能满足电流谐波含量的要 求。 另外，单极PFC还存在储能电容上电压高的问题。
有源功率因数校正
• 根据输入电压不同分类
• 三相 两级 PFC • 单相 单级 PFC
有源功率因数校正
• 三相PFC
三相 PFC有输入功率高等优点, 然而它又存在三相之间耦 合问题的严重缺点, 控制机理复杂, 研究难度大, 所以单相 PFC 的研究较多并相对成熟。
有源功率因数校正
• 两级 PFC
有源功率因数校正
• 反激式
反激式的输出与输入隔离,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。
有源功率因数校正
• 升压式
升压式是简单的电流型控制,PF值高、DTH小、效率高,但是输出电压高于输入电压, 适 用于 75~2000W功率范围的应用场合。 升压式APFC具有以下优点: 1)电路中的电感 L适用于电流型控制; 2)由于升压型APFC的预调整作用在输出电容器上保持高电压,所以电容器体积小、储能大; 3)在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数; 4)当输入电流连续时, 易于EMI滤波; 5)升压电感L能阻止快速的电压、电流瞬变, 因而可提高电路工作的可靠性. 因此, 目前升压式有源功率校正电路应用最为广泛。
正激 反激等
有源功率因数校正
• 两级 PFC 两级 PFC虽然功率因数校正效果不错, 但由于用 Boost升 压的电路母线电压高于输入电压峰值, 电容电压过高。另外, 由于两级传输,使得控制复杂, 传输效率低, 成本也较高。
有源功率因数校正
• 单级PFC
单极PFC将前置级 Boost电路和后随级反激或正激变换器 环节 MOSFET公用, 如图 3所示。
有源功率因数校正
• 根据电感电流控制方式分类
• 不连续导通模式(DCM) 恒频控制 变频控制 等面积控制 直接电流控制 • 连续导通模式(CCM) 峰值电流控制 平均电流控制 滞环电流控制
间接电流控制 • 临界或过渡导通模式(TCM)
有源功率因数校正
• 不连续导通模式(DCM)
DCM的控制又称电压跟踪方法, 可以采用恒频、变频、等面积等多种方式。 它工作在不连续导通模式, 用电压跟随器的方法来实现 APFC, 采用此方法比较简 单、方便, 但开关峰值电流大,由此导致通态损耗增加. 同时,功率因数与输入和输出电压的比值有关, 当输入电压变化时, 功率因数也 将发生变化, 因此, DCM方式的APFC电路很少被采用。
两级 PFC方案如图 2所示. 所谓两级, 指的是 PFC前置级和 DC /DC后随级。 PFC前置级使输入电流跟随输入电压, 实现功率因数校正; DC /DC后随级实现隔离和降压。 其优点是每级电路可单独分析、 设计和控制, 特别适合 作为分布式电源系统的前置级。
Buck Boost（常用） Buck -Boost 图2 两级PFC方案
有源功率因数校正
• 临界或过渡导通模式(TCM)
相对于CCM来说,TCM方式的输入电流, 输出电压的纹波 比较大, 因而对开关的冲击较大, 同时开关的导通损耗也比较 大.
有源功率因数校正
总结
• 在功率因数校正中,CCM模式中直接电流控制依然是该领域 发展的主流,适用于对系统性能指标和快速性要求较高的大 功率场合. • 但同时DCM模式以及电压控制方式也将成为研究的方向. • 而简化控制策略、降低PFC成本、提高响应速度、降低器件 开关应力、提高整机效率是大家共同追求的目标. • 对新拓扑结构、新控制策略的研究将成为重点. • 另外,将有源功率因数和无源功率因数校正技术相结合的部 分有源功率因数校正技术也会成为一个重要的研究方向. • 在有源功率因数校正技术中,各种控制策略都有自身的优缺 点,因而将各种控制策略同时运用,相互补充,也是有源功率 因数校正技术发展的一个重要方向.