现代逆变电源中有源功率因数校正技术的应用

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1、现代逆变电源中有源功率因数校正技术的应用由于对功能要求的不断捉高，特别是当前“绿色”电源的呼声越來越高，现代逆变器系统对功率因数校正和电流谐波抑制提出的更高的要求。下面对功率因数校正在现代逆变电源中的应用作了简要介绍。分析比较了儿种带有PFC功能的逆变器构成方案，分析结呆表明带单级隔离型PFC电路的两级逆变器具有更高的可靠性，更高的效率和更低的成本。一、现代逆变电源系统的组成和结构随着各行各业控制技术的发展和对操作要求的提高,许多行业的用电设备都不是直接使丿IJ通用交流电网提供的交流电作为电能源，而是通过各种形式对具进行

2、变换，从而得到各自所需的电能形式。现代逆变系统就是一种通过整流和逆变组合电路，来实现逆变功能的电源系统。逆变系统除了整流电路和逆变电路外，还要冇控制电路、保护电路和辅助电路等。现代逆变系统基木结构如下图所示。逆变系统基木结构松图现代逆变系统各部分功能如下：1.整流电路：整流电路就是利用整流开关器件，如半导体二极管、晶闸管（可控硅）和自关断开关器件等，将交流电变换为肓流电。除此之外，整流电路还应具有抑制电流谐波和功率因数调整功能。2.逆变电路：逆变电路的功能是将直流电变换成交流电，即通过控制逆变电路的工作频率和输iwm比例

3、，使逆变器的输出电压或电流的频率和幅值按照人们的意愿或设备工作的要求来灵活地变化。3.控制电路：控制电路的功能是按要求产牛和调节一系列的控制脉冲來控制逆变开关管的导通和关断，从而配合逆变器主电路完成逆变功能。4.辅助电路：辅助电路的功能是将逆变器的输入电压变换成适合控制电路工作需要的肓流电压。对于交流电网输入，可以采用工频降压、整流、线性稳压等方式，当然也可以采用DC・DC变换器。5.保护电路：保护电路要实现的功能主要包括：输入过压、欠压保护；输出过压、欠压保护；过载保护；过流和短路保护；过热保护等。二、逆变电源系统功率

4、因数及谐波干扰问题分析对于逆变器的整流环节（AC-DC）,传统的方法仍采用不控整流将通川交流电网提供的交流电经整流变换为直流。虽然不控整流器电路简单可靠，但它会从电网屮吸取高峰值电流,使输入端电流和交流电压均发牛•畸变。也就是说，大量的电辭设备自身的稳压电源，其输入前置级电路实际上是一个峰值检波器，在高压电容滤波器上的充电电压，便得整流器的导通如缩短三倍，电流脉冲成了非正弦波的窄脉冲，因而在电网输入端产生失真很人的谐波峰值干扰，如图1.2所示。畑3（a）电网输入端电流和电压的畸变（b）峰值电流中的各次谐波分量频谱传统整流

5、电路输入端电网电压和电流失真与谐波十扰分量图由此可见，人量整流电路的应用使电网供给严重畸变的非正弦电流，对此畸变的输入电流进行傅立叶分析，发现它不仅含冇基波，还含冇丰富的高次谐波分虽。这些高次谐波倒流入电网，弓I起严重的谐波污染，使输入端功率因数下降，将造成巨大的浪费和严重危害。输入电流谐波的危害主要有：（1）使电能的生产、传输和利用的效率降低，使得电器设备过热、产生振动和噪声并使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁。（2）可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁。（3）使测量仪器

6、产牛附加谐波误差。常规的测量仪器是设计并工作在正弦电压、电流波形的，因此在测量正眩电压和电流时能保证具精度，但是这些仪表用于测量非正弦量时,会产生附加谋差，影响测量精度。（4）谐波还会引起继电保护和电动装置误动作，使电能计量出现混乱。现代逆变电源系统对功率因数校正和电流谐波抑制提出了更高的要求。为了减小AC-DC交流电路输入端谐波产生的噪声和对电网产牛的谐波污染，以保证电网供电质量，提高电网的口J靠性；同时也为了捉高输入功率因数，以达到节能的效果，不少国家和国际学术组织都制定了限制电力系统谐波和用电设备谐波的标准和规定，

7、因此在现代逆变电源系统小，功率因数校正电路是一个不可或缺的重要组成部分。功率因数校正可以分为无源功率因数校正技术(PassivePFC)和有源功率因数校正技术(ActivePFC)。无源功率因数校正技术是采用无源器件，如电感和电容组成得谐振滤波器来实现PFC功能；有源功率因数校正技术则采用了有源器件，如开关管和控制电路来实现PFC功能。现代逆变电源系统应用的多为有源功率因数校正技术，可以将输入电流校正成与输入电压同相的正弦波，将功率因数提高至接近lo三、带冇PFC功能的逆变器构成方案具冇功率因数校正功能的逆变器构成方案通

8、常冇三种：三级构成方案I、三级构成方案II和两级构成方案。1.三级构成方案I。其结构如图3所示。第一级是50Hz工频变压器，用来实现电气隔离功能，从而保证电源设备的安全性，免受来白高压馈电线的危险。第二级是功率因数校正电路，用來强迫线电流跟随线电压，使线电流正弦化，提高功率因数，减少谐波含量，其输出是400V左右的高