功率因数校正技术的综述

有关功率因数校正方面的知识总结1、什么是功率因数校正(PFC)?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。

这对于电力需求量大到某一个水准的电子设备而言是很重要的,否则电力设备系统消耗的电力可能超出其规格 极可能干扰铜系统的其它电子设备。

一般状况下,电子设备没有功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)时其PF值约只有0.5。

PFC的英文全称为"Power Factor Correction" 意思是"功率因数校正"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。

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

计算机开关电源是一种电容输入型电路 其电流和电压之间的相位差会造成交换功率的损失 此时便需要PFC电路提高功率因数。

目前的PFC有两种 一种为被动式PFC(也称无源PFC)和主动式PFC(也称有源式PFC)。

PFC打个形象的比方 一个啤酒杯的容积是一定的 就好比是视在功率可是你倒啤酒的时候很猛 就多了不少的泡沫 这就是无功功率 杯底的啤酒其实很少 这些就是有功功率。

这时候酒杯的利用率就很低 相当于电源的功率因数就很小。

PFC的加入就是要减少输入侧的无功功率 提高电网的利用率对于普通的工业用电来讲是把电流的相位与电压的相位调整到一块了 对于开关电源来讲是把严重畸变了的交流侧输入电流变成正弦 另外还有降低低次谐波的功能 因为输入的电流是正弦了。

2、为什么我们需要PFC?功率因素校正的好处包含 1.节省电费2.增加电力系统容量3.稳定电流低功率因数即代表低的电力效能 越低的功率因数值代表越高比例的电力在配送网络中耗损 若较低的功率因数没有被校正提升 电力公司除了有效功率外 还要提供与工作非相关的虚功 这导致需要更大的发电机、转换机、输送工具、缆线及额外的配送系统等事实上可被省略的设施 以弥补损耗的不足。

功率因数校正方法
功率因数校正是一种用于改善电力系统中功率因数的方法。

功率因数是指交流电路中有用功与视在功之比，表示电路的有效功率与总功率之间的关系。

在电力系统中，功率因数通常是根据负载的性质来确定的。

负载可以是感性的（如电动机、变压器等）或容性的（如电容器等）。

感性负载倾向于产生滞后于电流的相位，导致功率因数低于1。

而容性负载则会导致电流超前于电压的相位，功率因数高于1。

功率因数越低，系统的效率越低，会导致能源的浪费和电力系统的负荷不平衡。

因此，需要采取一些措施来校正功率因数。

其中一种常用的方法是安装功率因数校正装置。

这些装置通常由电容器组成，可以通过改变电路的视在功率来校正功率因数。

当负载为感性负载时，功率因数校正装置可以增加电路的容性负载，使得功率因数接近1。

同样，当负载为容性负载时，功率因数校正装置可以增加电路的感性负载，达到同样的效果。

另一种常见的方法是采取能源管理措施。

通过对负载的合理安排和管理，可以确保不同类型的负载在系统中的均衡分布，从而提高整个系统的功率因数。

这可以包括定期对负载进行检查和调整，确保它们在操作范围内正常工作。

此外，还可以采取节能措施，如使用高效率设备和技术，减少无效功率损耗。

功率因数校正对于电力系统的稳定运行和效率至关重要。

通过采取适当的措施，
可以降低能源浪费，减少电力系统的故障率，并提高整个系统的可靠性和可持续性。

功率因数校正(PFC)技术综述摘要:消除电网谐波污染，提高功率因数是电力电子领域研究的一个重大且很有实际价值的课题。

本文介绍了电网谐波污染问题和谐波抑制的方法；指出了功率因数校正的目的和意义；回顾了功率因数校正技术的发展概况、研究现状和未来的发展方向。

1 引言高效无污染地利用电能是目前世界各国普遍关注的问题。

根据统计，实际应用中有70%以上的电能要经过电力电子装置进行转换才能被利用，而在电力电子换流装置中，整流器约占90%，且大多数采用了不控或相控整流，功率因数低，向电网注入大量高次谐波，极大地浪费了电能。

电力系统谐波的来源主要是电网中的电力电子设备，随着此类设备装置的广泛应用，给公用电网造成严重污染，谐波和无功问题成为电器工程领域关注的焦点问题。

为了减轻电力污染的危害程度，许多国家纷纷制定了相应的标准，如国际电工委员会的谐波标准IEEE555-2和IEC-1000-3-2等，这些都有力地促进了学术界和工程界对谐波抑制的研究。

解决谐波污染的主要途径有两条：一是对电网实施谐波补偿，二是对电力电子设备自身进行改进。

前者包括对电力系统的无源滤波和有源滤波(APF)，后者包括对电力电子装置的无源和有源功率因数校正，相比而言，后者是积极的方法。

电力电子装置的有源功率因数校正(APFC或PFC)从上个世纪80年代中后期以来逐渐成为电力电子技术领域研究的热点。

功率因数，是对电能进行安全有效利用的衡量标准之一。

从最初的因为大量感性负载投入电网带来的无功损耗，到后来的因为各种非线性整流装置投入电网带来的谐波污染，再到现在的电力电子装置尤其是开关电源的广泛使用而带来的大量谐波对电网的危害，功率因数校正技术走过了从无功功率补偿到无源、有源滤波、再到有源功率因数校正和单位功率因数变换技术的发展历程。

功率因数校正技术的发展，成为电力电子技术发展日益重要的组成部分，并成为电力电子技术进一步发展的重要支撑。

目前，单相功率因数校正技术的研究比较多，在电路拓扑和控制方面都相当成熟，而三相功率因数校正的研究则相对较晚较少。

电力电子技术中的功率因数校正的原理是什么在电力电子技术中，功率因数校正是一个十分重要且广泛应用的概念。

它是为了提高电力系统的效率，减少能源浪费而被广泛应用于各种电力设备中。

本文将详细介绍电力电子技术中功率因数校正的原理及其应用。

一、功率因数的概念及意义在交流电路中，功率因数是指有功功率与视在功率之比。

有功功率是电路中消耗的实际功率，而视在功率则是电路中实际流入或流出电能的功率。

功率因数的值介于-1到1之间，其中绝对值越接近1，电路的效率越高。

功率因数的校正对于电力系统至关重要。

当电路中存在较低的功率因数时，电流和电压之间存在较大的相位差，造成电能浪费和设备损耗增加。

而通过功率因数校正，可以使电流和电压保持同步，最大限度地消耗有功功率，减少无效电能的浪费，提高整个电力系统的效率。

二、功率因数校正的原理功率因数校正的原理主要涉及到三个方面：无功功率补偿、谐波滤波和电网电压控制。

1. 无功功率补偿无功功率补偿是指通过安装无功补偿装置，即电容器或电感器，来提供所需的无功功率并改善功率因数。

当功率因数较低时，引入适当的无功补偿可以改善功率因数并降低系统的无效负载。

无功功率补偿设备可以根据电路的要求提供合适的电容或电感值，以补偿电感负载或电容负载所引起的功率因数下降。

2. 谐波滤波谐波滤波是功率因数校正中的另一个重要步骤。

电力电子设备中普遍存在着谐波干扰，这些谐波干扰会导致功率因数的下降。

通过在电力电子装置的输入端或输出端添加谐波滤波器，可以有效地滤除谐波干扰，改善功率因数。

3. 电网电压控制电网电压是功率因数校正的重要参考依据。

在电力电子装置中，通过对电网电压的监测和控制，可以实现对功率因数的调节。

当电网电压发生波动时，电力电子装置可以通过对其输出电压和频率的调整来实现功率因数的校正。

三、功率因数校正的应用功率因数校正技术广泛应用于各种电力设备和系统中，包括智能电网、电力变压器、电力电子装置等。

以下是一些主要的应用领域：1. 智能电网在智能电网中，功率因数校正是确保电网稳定运行和电能高效利用的关键技术之一。

电子电路中的功率因数校正方法在电力系统中，功率因数是衡量负载的有效功率与视在功率之比的指标，它的大小直接影响到电路的效率和能耗。

功率因数过低不仅会造成能源的浪费，还会导致电网负荷过大，甚至影响到电力设备的正常运行。

因此，为了提高电子电路的效率和减少能源浪费，我们需要采取合适的功率因数校正方法。

一、有源功率因数校正方法有源功率因数校正是通过引入功率因数校正装置来改善功率因数的方法。

这种方法主要利用电容器、电感器等能够主动吸收或释放无功功率的器件，在电路中实现无功功率的补偿，从而提高功率因数。

电容器校正法是一种常见的有源功率因数校正方法。

通过并联连接电容器，可以补偿电路中的无功功率，并提高功率因数。

电容器校正法具有动态响应快、控制简单、成本较低等优势，广泛应用于各种电子设备和家居电器中。

二、无源功率因数校正方法无源功率因数校正是通过改变电路的拓扑结构和元器件的参数来实现功率因数的校正。

这种方法通常不需要外部能量源，适用于一些不便于引入有源装置的场合。

改变电路拓扑结构是一种常见的无源功率因数校正方法。

通过重新设计电路的连接方式，可以改变电路的功率因数。

比如，将并联电容器改为串联电容器，或者将串联电感器改为并联电感器，都可以改善功率因数。

改变元器件参数也是一种常用的无源功率因数校正方法。

比如，通过改变电容器的容值或电感器的感值，可以调整电路的无功功率，从而改善功率因数。

这种方法需要根据实际电路的负载情况和功率因数要求进行参数匹配，以达到最佳校正效果。

三、主动功率因数校正方法主动功率因数校正是一种较为高级的功率因数校正方法，它通过监测电路的功率因数，再由控制器控制相关装置实现校正。

这种方法具有较强的自动化和智能化特点，能够实时监测和调整功率因数，保持电路的最佳工作状态。

主动功率因数校正方法通常采用微处理器或数字信号处理器作为控制器，并配合电容器、电感器等装置进行校正。

控制器根据电路的负载变化和功率因数需求，计算出所需的校正量，并控制装置的工作状态和参数，实现功率因数的校正。

三相功率因数校正（PFC技术的综述(2)杨成林，陈敏，徐德鸿(浙江大学电力电子研究所，浙江杭州310027）摘要：综述了三相功率因数校正电路发展现状，并对典型拓扑进行分析比较。

关键词：三相整流器；谐波；功率因数校正5三相双开关PFC在三相电路中，三相电流总共有3个自由度，而三相单开关PFC中只使用了1只开关管对电流进行控制，加上三相电流之和为零这个条件，最多只能对2个自由度的量进行控制。

所以可以通过增加1只开关管来对三相电流进行控制。

图23的电路中，用2只串联的开关管代替图8上的单管，并在输入端用3个Y型接法的电容来构造浮动中点，这个中点与两只串联开关管的中点相联[14]。

该电路Boost电感上的电流也是工作在DCM下，与图8电路不同之处是：图8中的3个Boost电感是同时充电或放电的，而图23电路中电压值最高相的Boost电感与其余两相上的Boost电感充电或放电在时间上是错开的，各相的电流波形如图24所示。

这样工作的好处是：在电感放电起始的一段时间里输出电压全部参与电感放电，而图8电路中电感放电时输出电压是被分成两部分分别参与不同的电感放电的〔由式（2）,（3）可见〕，这就使电感放电时间缩短，即缩短了电感电流平均值与输入电压瞬时值的非线性阶段，可减小输入电流的THD。

在较小的输出电压下就可以获得比较小的THD。

此外，Y型接法的3个电容可以在一定程度上减小低次电流谐波[14]。

电路的不足之处是：电路工作在DCM下，THD仍比较大。

这种电路己在空调器中使用[15]。

图25所示为双开关谐振型三相PFC电路[16]。

在该电路中，开关（S1，S2）、三个串联L－C电路和由D7～D12组成的三相全桥电路一起组成谐振开关网图24三相双开关两电平PFC电路电流示意图图23三相双开关两电平PFC电路()三相功率因数校正（PFC）技术的综述(2)图25三相双开关谐振型PFC电路图26三相双开关三电平PFC主电路及控制框图图27三相双开关三电平PFC并联电路图28三相单开关PFC交错并联与三相双开关PFC交错并联在不同的输入电压下THD的比较络。

功率因数校正之分析
一、什么是功率因数校正
功率因数校正（Power Factor Correction）是指一种技术，其目的是使用技术将电气系统中的负载理论上的实际功率与有功功率之间的差异进行调整，以实现高效的运行。

功率因数校正有助于减少电气系统中的损耗，改善电气系统的运行效率，并降低电力用户的电力费用。

二、功率因数校正原理
根据电力系统中电压和电流的相位关系，有功功率和无功功率可根据下列公式计算：
P=V*I*cosφ
Q=V*I*sinφ
其中P为有功功率，Q为无功功率，V为电压，I为电流，φ为其间的相位差。

因此，当有功功率和无功功率之比不足时，则实际的功率负载与有功功率之间的差异会导致功率因数降低，此时，应采取功率因数校正，即增加无功功率，以使功率因数接近于1
1、电力系统中的电压和电流不再相正交；
2、增大电力系统中的无功功率，以使功率因数接近于1；
3、减少电力系统中的有功功率损耗；
4、改善电力系统的运行效率，减少电力消耗；
5、降低用户的电费；。

浅谈功率因数校正PFC摘要：PFC（功率因数校正）是指减小开关变换器的输入电流的谐波，使其满足要求，根据是否采用了有源器件分为有源PFC和无源PFC。

无源PFC结构简单，成本低，电磁干扰小，适用于小功率；有源PFC的输入功率因素较高，体积小，应用广泛，一般结合于升/降压转换器、正反激电路等各种转换器使用，工作于各种电流模式。

关键词：PFC；无源；有源；滤波无源PFC，初始是简单利用电感和电容形成滤波电路，以减小电路谐波，随着技术的发展，在电路中加入二极管，缓冲电路中电容的浪涌电流，提高电路的功率因数。

无源PFC的发展包括有控制方法的改进和电路拓扑的改进。

首先是对无源PFC的控制方法进行分析，2007年格力提出了一种无源PFC，利用电流检测电路，其中的电感组成的滤波电路不仅仅在整流电路导通的前期，强制短路交流电源，改善电源输入电流的波形；在整流电路导通的后期，依然强制短路交流电源，使输入电流波形的正弦度更高。

2015年欧普公司提出了一种PFC电路，涉及到了过零检测，利用包含有初级和次级线圈的变压器、限流电阻和偏置电阻，在过零检测时，由于偏置电阻的存在，添加了偏置电压，能够精确的检测到电压过零点，提高电路的功率因数，并且能够保证电感电流的连续性。

其次在电路拓扑发展中，2009年哈尔滨工业大学提出了一种无源箝位PFC电路，属于单级桥式PFC，通过在直流电压母线上连接升压电感、包括有四个可控开关的桥式电路、二极管和箝位用的电容，并且，将桥式电路的两个桥臂的中心点依次连接有变压器、输出整流电路、滤波电容和负载，通过对四个可控开关进行切换控制，解决输出电路工频纹波大的问题，实现功率因数校正。

2010年艾默生提出了一种三态三电平PFC电路，包括电感、复合三态开关、两个电容。

利用复合三态开关组成三态三电平PFC电路，利用PWM实现开关管的切换，使电路输出不同的模态，使得输入电流小于常见的三电平PFC的输入电流，且开关频率是常用三电平电路的一半，降低了多态三电平PFC的开关频率，显著提高了电路的转换效率。

单相三电平升压功率因数校正
单相三电平升压功率因数校正是一种电力校正技术，用于提高系统的功率因数。

在电力系统中，功率因数代表了有用功与视在功之间的比例关系，是衡量系统效率的重要指标之一。

传统的单相升压装置往往无法充分利用电力资源，功率因数低，存在能量浪费的问题。

而单相三电平升压功率因数校正技术则可以解决这个问题。

通过引入一个三电平换流器，将直流电源转换为三相交流电源，实现多级输出电压，从而校正电力系统的功率因数。

在单相三电平升压功率因数校正系统中，采用了功率电子器件进行电力转换，可以实现高效率的能量转换。

此外，通过控制三电平换流器的输出电压波形，可以精确调节系统的功率因数。

通过适时改变电压的相位和幅值，可以实现功率因数的校正，提高系统的功率因数值。

单相三电平升压功率因数校正技术具有安装方便、运行稳定、效率高等优点。

它可以广泛应用于工业、商业和住宅领域，提高电力系统的效率和能源利用率。

总之，单相三电平升压功率因数校正是一种重要的电力校正技术，可以有效提高电力系统的功率因数，减少能量浪费，实现能源的可持续利用。