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主动式PFC电路
电路, 后续用PF(Power Factor)表示功率因子.
定义: PF=有功功率/伏安=P/(U*I)
设AC-DC变流的输入电压(有效值U)为正弦, 输入电流为非正弦, 其有效值为:
I=
式中, 、、…、…分别为电流的基波分量、二次谐波、…n次谐波的有效值.
设基波电流落后相位差为φ, 则有功功率和功率因子可表示为:
P=U*I1*Cosφ
PF=U*I1*Cosφ/VI= I1 *Cosφ/I
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式中 I1 /I=I1 / 为基波电流相对值, 称为畸变因子(Distortion Factor), Cosφ称为位移因子(Displacement Factor).
定义总谐波畸变 THD=/=
则 PF= Cosφ/
-DC电路输入端功率因子和减小电流谐波的主要方法
这一方案是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. 其主要优点是: 简单、成本低、可靠性、EMI小.
主要缺点是: 尺寸和重量大, 难以得到高功率因子(), 工作性能与频率、负载变化及输入电压变化有关, 电感和电容间有大的充放电电流等.
(或称主动式功率因子校正器)
在整流器和负载之间接入一个DC-DC开关变换器, 应用电流反馈技术, 使输入端电流波形跟踪交流输入正弦电压波形, 可以使电流接近正弦. 从而是输入端THD小于5%, . 此种方案即主动式PFC(Active Power Factor Correction), 简称APFC.
它的主要优点是: 可得到较高的功率因子; THD小; 可在较宽的输入电压范围和宽带带下工作; 体积和重量小; 输出电压可保持恒定.
主要缺点是: 电路复杂; MTBF下降; 成本高; EMI高; 效率会有所下降.
二. Boost功率因子校正器(Boost-APFC)的工作原理
.
从原理上讲, 任何一种DC-DC变换器拓朴都可以用作APFC的主电路. 但是, 由于Boost变换器的特殊优点, 应用于APFC更为广泛. 下面以Boost-APFC为例, 说明APFC电路的基本工作原理.
下图为Boost-APFC电路的原理图. 主电路有单相桥式整流器和DC-DC Boost变换器组成, 虚线框内为控制电路, 包括: 电压误差放大器VA及基准电压Vr, 电流误差放大器CA, 乘法器M, 脉宽调制器(图中未给出)和驱动器等, 负载可以是