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两种有源功率因数校正控制方法的研究

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功 率 因数校 正 的基本 思想是 使输 入 电流 跟踪输
入 的正 弦 电压． 目前 电 流 的控 制 方 法 可 以分 为平 均
大， 视在 功 率也增 大 ， 电流 增 大 ， 得 在 线 路 上 损 总 使
耗 的无 功功 率增 加 ， 导致 电气设 备 电压 降低 ， 功 功 有 率 的利 用率 降低 ， 现 电流 畸变 ， 出 严重 影 响 电网的供
［ 章 编 号 ］１ ０ — ４８ （０ １ ０ —０ ００ 文 ０ ３ ６ ４ ２ １ ）２０ ２—３
两种有源功率 因数校正控制方法 的研 究
郭 蕾 ， 自强 ，齐 磊 ， 占强 席 辛
（ 北工业大学电气与电子工程学院 ， 北 武 汉 ４０６） 湖 湖 ３０ ８
［ 摘
要］针对 晶闸管 、 ＭＯＳ Ｅ Ｆ Ｔ等 非线 性器 件广泛 使用产 生大 量谐 波污染 电 网的问题 ， 着重研究 基 于 Ｂ ｏｔ ｏ ｓ 型
功 率 因数 Ｐ 的 定 义是 指 ： 入 的有 功 功 率 Ｐ Ｆ 输
与输 入 的视在 功率 Ｓ的比值 ． Ｐ 即 Ｆ＝Ｐ／ —Ｖ。 Ｏ Ｓ 工Ｃ Ｓ
／ 一７ｏ ． 中 ： 为输 入 的 基 波 电流 ， ＶＩ ｃｓ 式 Ｉ Ｊ
４ ０Ｖ； 出功 率 Ｐ ： ０ ； 现 功 率 因 数 Ｐ ： ０ 输 ２０Ｗ 实 Ｆ
第２ ６卷第 ２ 期
电压 经过 整 流后 ， 通过 控 制 使 输 入 的 电 流跟 随 整 流 后 的电压 波形 ， 电流 实现 正 弦化 ， 同时稳 定输 出 的直
流 电压＿． ４ ｊ
（ Ｆ ＿ 和无 源功 率 因数 校 正 （ Ｐ Ｃ ． 源功 率 ＡＰ Ｃ）１ Ｐ Ｆ ）无 因数校 正 的特点是 ： 置体 积较 大 ， 偿特 性容 易受 装 补
电流型 和 电流滞环 型． １ 明了两者 之 间的差 别． 表 说 间接 电流 控制 法虽 然 控 制 电路 简 单 ， 其 存 在 稳 定 但
［ 收稿 日期］２ １ —１ —１ ００ ２ ５ ［ 者 简 介 ］郭 蕾 （ ９６ ） 女 ， 北 武 汉人 ， 北 工 业 大 学 硕 士研 究 生 ， 究 方 向 为 无 功 补 偿 作 １８ － ， ． 湖 湖 研
负 载特性 的影 响 ， 难 实现 动态 补偿 ， 很 补偿 效果 不够 理想 ； 相对 无 源功 率校 正来 说 有 源 功 率 因数 校 正 具 有 很 大 的优 越性 ， 控制 电路 的设 计相 对复 杂． 但
ＡＰ Ｃ电路有 两个 反馈 控制环 ： Ｆ 电压控 制环 （ 外 环 ） 主要实 现输 出稳 压 功能． ， 以及 电流 环 （ 内环） 使 ，
第２ ６卷 第 ２ 期
Ｖ＿１ ６ Ｎｏ ２ ０．２ ．
湖 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌｏ ｂ ｉＵｎ ｖ ｒ ｉｙ ｏ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｆＨｕ ｅ ｉｅ ｓｔ ｆＴ ｃ ｎ ｌ ｇ
２１ ０ １年 Ｏ ４月
Ａｐ ．２ ｒ ０１１
随着 晶闸管 、 ＭＯＳ Ｅ 电力 电子 器件 的广泛 使 Ｆ Ｔ
电质量 ． 功率 因数 校 正 的 基 本原 理 就 是 在 整 流桥 和
用 ，绿色 ” “ 电源技 术 的研 究 与 谐 波 污 染 问题 已受 到 世界 各 国的重 视． 统 的整流 器在 投入 运行 时 ， 使 传 会 电流 与 电压相 位不 同 步 ， 率 因数 一 般 都 在 ０ ７左 功 ．
输 入 的 电流 和 整流 后 电 压 波形 一 致 ， 现 电流 电 压 实
同步．
本 文 利 用 ＭＡＴＬ ／ｉ ｌ ｋ 对 Ｂ ｏｔ 型 ＡＢ ｓ ｍｕｉ ｎ ｏｓ ＡＰ Ｃ 电路 进 行 仿 真． 计 要 求 为 ： 入 交 流 电压 Ｆ 设 输 Ｖ ：２ ； ２ ０Ｖ 输入 频率 厂：０Ｈｚ 输 出直流 电压 、。： ５ ； ， ，
害． 消除谐 波 电流 一 般 有 两 种 方 法 ： 个 是 被 动 方 一 法， 即采用 无源 或者有 源 滤波 电路来 滤 除谐 波 ， 一 另 个 是 主动方 法 ， 即设计 高性 能整 流器 ， 用功率 因数 利 校 正技 术来 提 高功 率 因数 ． 者对 电感 的损耗 比较 前
０ ９ 以上． ．５
为输入 电流有效 值． Ｏ 为 电压 与 电流 之 间 的相 移 ＣＳ 因数． 表 示输入 电流 的失 真 系数． Ｆ由ｙ Ｃ Ｓ ｙ Ｐ 和 Ｏ 决 定 ． Ｏ 降低 ， ＣＳ 有功 功率不 变 ， 电设 备 无 功功 率 增 用
１２ 两种 ＡＰ Ｃ控 制 方式 的比较 ． Ｆ
右 ， 产生 大 量 的谐 波 电流 ， 电 网造 成 严 重 的 危 并 对
负 载 问采取 适 当的措 施 ， 使输 入 电流 跟 踪 输入 电压
相． 从而 达到 功率 校正 的 目的 ．
１ Ｂ ｏ ｔ ＡＰ Ｃ 电路 的仿 真 ｏｓ 型 Ｆ
１ １ Ｂ ｏｔ ＡＰ Ｃ 的 原 理 ． ｏ ｓ 型 Ｆ
ＡＰ Ｃ电 路 ， 校 正 技 术 的两 种 控 制 方 法 — — 平 均 电 流 控制 和 电 流滞 环 控 制 通 过 ＭＡＴ ＡＢ进 行 仿 真 ， 对 电 压 电 Ｆ 对 Ｌ 并
流 波有源功率 因数校正 ；控制方法 ； 仿真
［ 图 分 类 号 ］Ｔ １ １３ 中 Ｍ ３ ． ［ 献标识码］ 文 ：Ａ
有 源功 率 因数 校 正 器 （ Ｆ 是 一 个 Ｄ ／ Ｃ ＡＰ Ｃ） ＣＤ
开关 变换 器 ， 它放置 在不 控整 流桥 和负 载之 间． 流 交
大 ， 率 因数 提 高有 限 ， 活性 也 较 低 ； 者 可 以让 功 灵 后
功 率 因数达 到 ０ ９以上 ， 至 可 以接 近 １ 并 且使 用 ． 甚 ， 范 围较 广 ． 率 因 数 校 正 分 为 有 源 功 率 因数 校 正 功

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有源功率因数校正电路的研究

有源功率因数校正电路的研究

一
功 率 因 数 （ 是 指 交 流 输 入 有 功 功 率 （ ） 输 入 视 在 功 率 成 。其 工作 原理 简述如 下 ： Ｐ与 路 输入 端 Ｙ检 测 全波 整流 正 弦波 电压 值 ， 另一 路 ｘ是 输 出 （） 比值 ， Ｓ的 即： 电压 ＶＯ／ 与基 准 电压 Ｖｒｆ 间 的误 差 （ 过 电压 、 差 放 大器 Ｈ ｅ之 经 误 Ｐ — Ｕｄｔｏ ￣一 ！ ｃ ｓｏ ＿ｃ ，ｏ （） １
可 能影 响负载 的正 常工作 甚至 损坏用 电设备 ，许多 国家 都 已制 定 了限制谐波 的 国家标 准 。本 文 即讨论 了功 率因数 校 正方 案 ，讲述 Ｕ ３５ Ｃ ８ ４的 内部 结构 及其 工作 原 理 。 并在 此 基础 上 分析 了 Ｕ ３ ５ Ｃ ８４ 集成 电路 的典型应 用 电路 。 １ 功 率 因 数 校 正 及 控 制 方 法
原理 ， Ｕ ８ ４集 成 电路 的典 型 应 用 电路 作 了分 析 ， 过 实 验 证 明 了 其 可 行性 和 优 越 性 。 对 Ｃ３ ５ 通
关键 词 ： 功率 因数 ； 源 功 率 因 数 校 正 ； Ｃ３５ 有 Ｕ ８４
随着 电力 电子 技术 的飞速 发展 和计 算机 、 讯及 Ｉ 网络 的广 通 Ｔ 泛应 用 ， 大量 电力 电子装 置投 入 电网 。 电力 电子 装置 中的相 控整 流 和 不可控 二极 管整 流使输 入 电流波 形发 生严 重畸变 ， 脉冲状 。 呈 电
ｌ 很 容易 实现接 近 于 １的功率 因数 。 ％，
ｖ Ａ Ｍ ｌｈ １ Ａ ＰＫ
式 中 ， 表 示 输入 电压基 波有 效值 ：。 ， 表示 输 入 电流基 波 有 效值 ；
， 舢表 示 输 入 电流有 效值 ；
功率因数校正控制方案

功率因数校正控制方案

功率因数校正方案方案一：采用数字控制方案：采用MCU （微控制单元）或DSP（数字信号处理）通过编程控制完成系统的功率因数校正。

，MCU 时刻检测输入电压、输入电流以及输出电压的值，在程序中经过一定的算法后输出PWM 控制信号，经过隔离和驱动控制开关管，从而提高输入端的功率因数。

采用数字控制的优点是通过软件调整控制参数，使系统调试方便，减少了元器件的数量。

缺点是软件编程困难，采样算法复杂，计算量大，难以达到很高的采样频率，此外还要注意控制器和主电路的隔离和驱动。

方案二：采用模拟控制方案：采用专用PFC（功率因数校正）控制芯片来完成系统功率因数的校正。

整流后的线电压与误差放大器处理的输出电压相乘，建立电流的参考信号，该参考信号就具有输入电压的波形，同时也具有输出电压的平均幅值。

因此在电流反馈信号的作用下，误差放大器控制的PWM 信号基本变化规律是成正弦规律变化的，于是得到一个正弦变化的平均电流，其相位与输入电压相同，达到功率因数校正的目的。

该方案的优点是，使用专用IC 芯片，简单直接，无需软件编程。

缺点是电路调试麻烦，易受噪声干扰。

模拟PFC 控制是当前的工业选择，且技术成熟，成本低，使用方便。

通过比较，系统选用方案二，采用TI 公司专用PFC 控制芯片UCC28019 来完成功率因数的校正。

方案一：LC校正电路根据电感电流不能突变的原理，整流后采用LCC滤波电路,可在一定程度上提高功率因素PF，一般可达0.8～0.9。

优点是电路简单、可靠性高、成本低、EMI（电磁干扰）小；缺点是体积大、重量重，电感损耗较大，PF很难接近1。

方案二：填谷式PF校正电路使用电容C1～C2及二极管D5～D7构成填谷式滤波电路，扩展了整流二极管电流波形导通角θ，二极管D6后可串联浪涌电流限制电阻R，可将PF提高到0.8～0.9之间。

该电路优点：体积略小于LC校正电路，可靠性高，EMI小，PF也容易达到0.85以上；缺点是输出功率小，只能用在输出功率小于25W的AC-DC变换器中，损耗相对较大，输入电压允许变化范围小，一般不超过15%。

功率因数校正(PFC)技术的研究

功率因数校正(PFC)技术的研究

网络教育学院《电源技术》课程设计题目：功率因数校正（PFC）技术的研究学习中心：辽宁东港奥鹏层次：高中起点专科专业：电气工程及其自动化年级： 2010年春季学号：学生：辅导教师：武东锟完成日期： 2012年 2 月 24 日内容摘要本文对于单相与单相PFC技术及其控制方法的研究，针对于各种功率因数校正，介绍了相应的基本工作原理，和功率因数校正技术的额发展和其主要最主要特点。

从主电路的拓扑形式和控制方式分析有源功率因数校正。

进而更好的学习电源技术。

关键词：功率因数校正；PFC技术；控制方法；有源功率因数引言、功率因数是衡量电器设备性能的一项重要指标。

功率因数低的电器设备，不仅不利于电网传输功率的充分利用，而且往往这些电器设备的输入电流谐波含量较高，实践证明，较高的谐波会沿输电线路产生传导干扰和辐射干扰，影响其它用电设备的安全经济运行。

如对发电机和变压器产生附加功率损耗，对继电器、自动保护装置、电子计算机及通讯设备产生干扰而造成误动作或计算误差。

因此。

防止和减小电流谐波对电网的污染，抑制电磁干扰，已成为全球性普遍关注的问题。

国际电工委与之相关的电磁兼容法规对电器设备的各次谐波都做出了限制性的要求，世界各国尤其是发达国家已开始实施这一标准。

随着减小谐波标准的广泛应用，更多的电源设计结合了功率因数校正(PFC)功能。

设计人员面对着实现适当的PFC段，并同时满足其它高效能标准的要求及客户预期成本的艰巨任务。

许多新型PFC拓扑和元件选择的涌现，有助设计人员优化其特定应用要求的设计。

1功率因数校正基本原理及方法1.1功率因数校正基本原理功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值。

基本上功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。

开关电源供应器上的功率因数校正器的运作原理是去控制调整交流电电流输入的时间与波型，使其与直流电电压波型尽可能一致，让功率因数趋近于。

有源功率因数校正电路的研究与实现

有源功率因数校正电路的研究与实现

有源功率因数校正电路的研究与实现有源功率因数校正电路是一种用于改善电力系统功率因数的电路。

在传统的电力系统中，负载电流与电网电压不同步的情况会导致功率因数下降，这不仅会造成电网能量的浪费，还会对电力设备的正常运行造成影响。

因此，有源功率因数校正电路的研究与实现具有重要的意义。

有源功率因数校正电路主要由功率因数校正控制器、整流器和逆变器组成。

其中，整流器将交流电转换为直流电，并通过功率因数校正控制器控制逆变器的工作方式，使其能够提供与负载的需求相匹配的电流和功率因数。

逆变器将直流电转换为交流电，并输出给负载。

第一，功率因数校正控制器的设计与实现。

功率因数校正控制器是有源功率因数校正电路的核心部分，负责监测电网电压和负载电流，并控制逆变器的工作方式。

为了实现精确的功率因数校正，功率因数校正控制器需要具备高精度的测量和计算能力。

第二，整流器的设计与实现。

整流器负责将交流电转换为直流电，并为逆变器提供稳定的直流电源。

为了实现高效的能量转换和低谐波扰乱，整流器需要具备高效的功率调整和滤波功能。

第三，逆变器的设计与实现。

逆变器负责将直流电转换为交流电，并输出给负载。

为了实现高质量的交流电输出，逆变器需要具备高精度的调制和滤波功能。

第四，性能评估与实验验证。

为了验证有源功率因数校正电路的性能，需要进行实验验证。

通过对电路的输出波形、功率因数等参数进行测试和分析，可以评估电路的性能，并对其进行优化改进。

在研究与实现有源功率因数校正电路的过程中，需要考虑电路的稳定性、可靠性和成本效益等因素。

实现高精度的功率因数校正需要采用高性能的电子元器件和控制算法，这会增加电路的成本。

因此，在设计电路时需要进行合理的选型和优化，以实现性能与成本的平衡。

总的来说，有源功率因数校正电路的研究与实现对于提高电力系统的能效和稳定性具有重要的意义。

通过优化设计和控制算法，可以有效地改善电力系统的功率因数，提高电网能量的利用率，并减少对电力设备的影响。