《功率因数校正技术》PPT课件

《《功率因数校正技术》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第9章功率因数校正技术§9.1谐波和功率因数的定义§9.2开关电源的功率因数校正技术§9.3单相功率因数校正电路§9.4三相功率因数校正电路§9.5软开关PFC技术§9.6单级功率因数校正技术1§9.1谐波和功率因数的定义在理想情况下，电网中的电压和电流都是正弦信号，即U:电压的幅值I:电流的幅值:电网电压的角频率:电压和电流信号间的相位角2通常，电网电压是由电网中的电源—发电机决定的，而电网中的电流则是由连接于电网的负载决定。某些非线性或具有时变性的负载会从电网中吸取非正弦电流，如三相感性整流负载的电流为图9-1中i的波形。这些波形是非正弦的，但仍然是

2、与电网电压同频率的周期信号，即满足将i(t)分解为傅里叶级数，即图（9-1）u，i0tuiT1:电网电压的周期:基波成分3在电网中电压为正弦而电流为非正弦的的情况下，负载吸收的有功功率为根据正交定理，有4视在功率为UR、IR:电网电压、负载电流有效值5功率因数λ为由于电网电压是正弦波，因此，而基波电流的波形也是正弦波，因此，式可以写成ξ:畸变因数,标志着电流波形偏离正弦的程度6如果电流是正弦波，则I1R=IR,ξ=1；如果电流波形非正弦，则因为I1R

3、电网的“污染”可以分为谐波电流和基波无功两部分，它们共同的危害是：（1）从电网吸去无功电流，导致电网中流动的功率增加，加大了电网的损耗。（2）增加了发电和输变电设备的负担，降低了电网的实际可以传递的有功功率的大小。8由于谐波电流是非正弦的畸变电流，他对电网的危害更大：（1）造成电网电压畸变，影响其他设备正常工作。（2）使变压器，发电机，补偿电容等设备损耗增加，温升加大，甚至烧毁。（3）造成中线电流显著增加，导致中线严重发热，引起火灾。（4）引起电网谐振，破坏电网稳定性。（5）造成电网中继电保护装置误动作。9§9.2开关电源的功率因数校正技术通常，开关电源

4、的输入级采用二极管构成的不可控容性整流电路，如图9-2。优点：结构简单、成本低、可靠性高。缺点：输入电流不是正弦波，而是位于电压峰值附近的脉冲，如图9-3。电流波形中含有大量的谐波成分，因此该电路的功率因数很低，通常仅能达到0.5-0.7，总谐波含量可达到100%-150%以上，对电网造成严重的污染。VD1VD3VD2VD4图（9-2）u，itui图（9-3）10原因：二极管整流电路不具有对输入电流的可控性，当电源电压高于电容电压时，二极管导通，电源电压低于电容电压时，二极管不导通，输入电流为零，这样就形成了电源电压峰值附近的电流脉冲。解决办法：对电流脉

5、冲的高度进行抑制，使电流波形尽量接近正弦波，这一技术称为功率因数校正（PowerFactorCorrection—PFC）。根据采用的具体方法不同，分为无源功率因数校正和有源功率因数校正。11无源功率因数校正技术通过在二极管整流电路中增加电感、电容等无源元件和二极管，对电路中的电流脉冲进行抑制，以降低电流谐波含量，提高功率因数。如图9-4为一种典型的无源功率校正电路。优点：简单、可靠，无需进行控制。缺点：增加的无源元件一般体积都很大，成本也较高，并且功率因数通常仅能校正至0.95左右，而谐波含量仅能降至30%左右，难以满足现行谐波标准的限制。图（9-4）

6、VD1VD3VD2VD412有源功率因数校正技术采用全控开关器件构成的开关电路对输入电流的波形进行控制，使之成为与电源电压同相的正弦波，总谐波含量可以降低至5%以下，而功率因数能高达0.995，从而彻底解决整流电路的谐波污染和功率因数低的问题。缺点：电路和控制较复杂、开关器件的高速开关造成电路中开关损耗较大、效率略将低于无源功率校正电路等。由于采用有源功率因数校正技术可以非常有效地降低谐波含量、提高功率因数，从而满足现行最严格的谐波标准，因此其应用越来越广泛。13单向有源功率因数校正电路仅有一个全控开关器件。该电路容易实现，可靠性较高，应用广泛，基本上已

7、经成为功率在0.5kW-3kW范围内的单相输入开关电源的标准电路形式。三相有源功率因数校正电路结构和控制较复杂，成本也很高，因此目前三相输入的开关电源通常还采用无源功率因数校正技术。14§9.3单相功率因数校正电路一、基本原理开关电源中常用的单相PFC电路如图9-5所示。这一电路实际上是由二极管整流电路加升压型斩波电路构成。LS电流跟踪控制iLVD1VD3VD2VD4VD5+-电压控制+-电压给定图（9-5）(a)(b)tu0tu0tu015由于采用升压型斩波电路，只要输入电压不高于输出电压，电感L的电流就完全受开关S的通断控制。S通时，L的电流下降。因

8、此控制S的占空比按正弦绝对值规律变化，且与输入电压同相，就可以控制L的电流波形为