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1、有源功率因数校正技术原理及应用收稿日期:20020719有源功率因数校正技术原理及应用APFCTechnologyPrincipleandApplication朱方明余建刚ZHUFangmingYUJiangang(总参通信部驻宝鸡地区军代室宝鸡721006)(总参三部12局上海200072)(GeneralStaffSignalmanministryBaojiDelegateSection,Baoji,721006,China)(GeneralStaff12thbureau3rdministry,Shanghai,200072,China)摘要:介绍功率因数校正
2、定义、原理及APFC控制方法,并进行实例分析。关键词:PFC;APFC;UC3854目前国际上推行的IEC555-2,EN60555-2,移因数之乘积。假设输入电流无谐波时C=1或I1=IEEE-159等标准对电子生产厂家入网电气设备的IR,故上式变为PF=cosW。电流谐波值进行了限制,因此,采用功率因素校准方功率因数校正的基本原理,就是从电路上采取措法来实现“绿色能源”革命已势在必行。本文将简要施,使电源输入电流实现正弦波,并与输入电压保持同介绍有关功率因数的概念及应用实例。相。功率因数与电流总谐波失真度(THD)的关系为:11谐波电流对电网的危害PF失真=2
3、1+(THD)脉冲状的输入电流,含有大量谐波,一方面使谐其中:THD=I22222+I3+⋯In+⋯öI1即为所有谐波噪声水平提高,同时在AC-DC整流电路的输入端波分量的总有效值和基波分量之商。必需增加滤波器,既贵,体积、重量又庞大、笨重。而正弦化是使其他谐波为零,即IR=I1,则失真因且大量电流谐波分量倒流入电网,还会造成对电网的数C=I001öIR=1;同相位是使W=0,即cos0=1。谐波“污染”。一方面产生“二次效应”,即电流流过在电源输入级插进功率因数校正网络,通过适当线路阻抗造成谐波电压降,反过来使电网电压(原来的控制电路不断调节输入电流波形,使其逼
4、近正弦波,是正弦波)也发生畸变;另一方面,会造成电路故障,并与输入的电网电压保持同相,这样就达到了功率因使变电设备损坏。例如线路和配电变压器过热;谐波数校正的目的。电流会引起电网LC谐振,或高次谐波电流流过电网3提高AC-DC电路输入端功率因数和减小输入电的高压电容,使之过流、过热而爆炸;在三相电路中,流谐波的两种主要方法中线流过三相三次谐波电流的叠加,使中线过流而损坏等等。所以对电子设备进行功率因素校正已成必然311无源滤波器趋势。无源滤波器是在电路的整流器和电容之间串联一个滤波电感,或在交流侧接入谐振滤波器。其主要优2功率因数的定义及校正原理点是:简单、成本低
5、、可靠性高、EMI小。主要缺点功率因数PF(PowerFactor)的定义是指:交流是:尺寸、重量大,难以得到高功率因数(一般可提输入有功功率与输入视在功率之比值,其表达式为:高到019左右),工作性能与频率、负载变化及输入电PF=P实öP视=Pö(VRMS×IRMS)压有关,电感和电容间有大的充放电电流等。=VR×I1cosWö(VR×IR)=I1cosWöIR312有源滤波器(或称有源功率因数校正器)=CcosW在整流器和负载之间接入一个DC-DC开关变式中,VR是电网电压有效值,IR是电网电流有效值,I1换器,应用电流反馈技术,使输入端电流ii波形跟踪是基波
6、电流有效值,C=I1öIR是电网电流交流失真因交流输入正弦电压波形,使电网输入端的电流波形逼数(又称基波因数),cosW是基波电压和基波电流的相近正弦波,并与输入的电网电压同相位。主要优点是:移因数。因此,功率因数PF又可定义为失真因数与相可得到较高的功率因数,THD小,可在较宽输入电压40《现代电子技术》2002年第10期总第141期计算机应用范围和宽带下工作,体积、重量小,输出电压也可保5UC3854功率因数校正IC介绍及其应用电路持恒定。主要缺点是:电路复杂,MTBF(平均无故障时间)下降,成本较高,效率会有所降低等。有源功511UC3854功率因数校正IC
7、工作原理率因数校正器已广泛应用AC-DC开关电源,交流不UC3854功率因数校正IC是美国Unitrode公司间断电源(UPS)等领域。下面将主要介绍有源功率因的产品,具有功率因数接近1,固定频率平均电流型控数校正器原理及应用方法。制和输入电压动态范围宽,具有欠压、过流保护功能,内含精度为1%的715V基准电压,启动电流非常小4APFC(ActivePowerFactorCorrection)方法介绍等特点。其内部结构图如图4所示。常用的控制AC-DC开关变换器实现APFC的方法有2大类:乘法器控制;电压跟踪控制。下面将主要介绍乘法器控制的3种基本方法,即电流峰值
8、控制、电流
