功率因数校正器

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功率因数校正控制器ＮＣＰ１６０１
作者：祝大卫
来源：《电子世界》2005年第04期
采用桥式整流器和大容量电容滤波的荧光灯电子镇流器、开关电源和电机调速器，在滤波电容上的直流电压纹波近似锯齿波，并且最小值（远远大于零）与最大值相差不大。

根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在交流输入电压（Vac）瞬时幅度高于滤波电容上的电压时，二极管才会因正向偏置而导通。

因此，桥式二极管只是在AC线路供电电压的峰值附近才会导通，导通角不是90°。

这虽然不影响AC输入电压的正弦波形，但AC输入电流（Iac）却发生严重失真，不再为正弦波，而呈高幅度的尖峰脉冲，如图1所示。

这种电流波形的基波成份很低，而高次谐波含量很大，对供电系统造成污染，使电磁干扰问题十分突出，同时引起系统功率因数下降，通常仅为0.55～0.6。

功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。

PFC 是在20世纪80年代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器的广泛应用。

PFC 电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。

线路功率因数降低的原因及危害 导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。

前一个原因人们是比较熟悉的。

而后者在电工学等书籍中却从未涉及。

功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S 。

对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF 即为COS Φ。

由于很多家用电器(如排风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。

这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。

为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。

最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。

PFC 方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使AC 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。

长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现AC-DC 转换的。

由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。

滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。

根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC 线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC 输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。

功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。

PFC 是在20世纪80年代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器的广泛应用。

PFC 电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。

线路功率因数降低的原因及危害 导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。

前一个原因人们是比较熟悉的。

而后者在电工学等书籍中却从未涉及。

功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S 。

对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF 即为COS Φ。

由于很多家用电器(如排风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。

这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。

为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。

最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。

PFC 方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使AC 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。

长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现AC-DC 转换的。

由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。

滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。

根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC 线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC 输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。

功率因数校正PFC变换器的实验研究一、实验目的1 理解功率因数校正控制策略的原理；2掌握基于BOOST的PFC变换器的基本工作原理；3掌握UC3854功率因数校正控制芯片的功能及使用方法。

二、实验内容熟悉UC3854的原理及使用方法，理解PWM 波产生过程；研究PFC变换器输入电流失真度、相移因数和功率因数之间的关系；理解PFC变换器闭环控制过程，掌握变换器闭环性能指标。

对变换器的基本要求如下：输入电压：220V，50Hz输出负载电流：0.1~1A输入PF：> 0.99三、实验器材四、主要实验步骤1控制电路接20V 直流电压。

用示波器观察并记录UC3854各管脚波形及驱动电路输出波形。

注意观察UC3854的3脚、14脚波形和UC3854输出波形之间的关系，理解UC3854芯片PWM 波产生过程。

2 打开主电路和控制电路电源，观察电感支路的电流波形，使电感工作在电流连续情况下。

用示波器观察并记录功率场效应管漏源极与栅源级间电压波形及它们之间的关系，理解场效应管的工作原理。

观察并记录电感支路、场效应管支路、二极管支路的电流波形，观测整流桥输出电压，电感两端、二极管两端、负载两端的电压波形，理解工作过程。

用示波器交流档观察输出电压纹波⊿UPP 。

4 观测输入电流与输入电压同步和功率因数情况：用示波器观察并记录不同输入电压和负载下输入电压和输入电流波形，比较两者的波形和相位，理解功率因数校正的意义。

用功率分析仪记录不同输入电压和负载下输入功率因数大小和电流失真度大小。

分析功率因数、波形畸变度和相移因数之间的关系。

5 计算不同输出功率下和输入电压下PFC 变换器的效率和外特性：改变PFC 变换器的负载和输入电压大小，测量并计算额定输入电压下负载变化时PFC 变换器的效率η和外特性，以及额定负载下不同输入电压时的PFC 变换器的效率η。

五、实验步骤的波形记录及相关分析1、实验电路图ov ininput图1.1 UC3854芯片引脚图1.2 Boost 电路图图1.3 UC3854内部结构2、主要波形图（1）UC3854各管脚波形及驱动电路输出波形图2-1 UC3854的3脚波形图2-2 UC3854的14脚波形图2-3 UC3854输出波形分析：UC3854的3管脚为电流闭环控制器的输出引脚，输出为电流闭环的信号。

采用UC3854的有源功率因数校正电路工作原理与应用北京信息职业技术学院 100031 路秋生简介：本文主要介绍了有源功率因数校正（APFC）的工作原理、电路分类。

并对在国内得到广泛应用的UC3854集成电路的典型应用电路、工作原理做了介绍、分析。

关键词：功率因数（PF）有源功率因数校正乘法器除法器一．功率因数校正原理1．功率因数（PF）的定义功率因数（PF）是指交流输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值。

即所以功率因数可以定义为输入电流失真系数（）与相移因数（）的乘积。

可见功率因数（PF）由电流失真系数（）和基波电压、基波电流相移因数（）决定。

低，则表示用电电器设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大。

同时，值低，则表示输入电流谐波分量大，将造成输入电流波形畸变，对电网造成污染，严重时，对三相四线制供电，还会造成中线电位偏移，致使用电电器设备损坏。

由于常规整流装置常使用非线性器件（如可控硅、二极管），整流器件的导通角小于180o，从而产生大量谐波电流成份，而谐波电流成份不做功，只有基波电流成份做功。

所以相移因数（）和电流失真系数（）相比，输入电流失真系数（）对供电线路功率因数（PF）的影响更大。

为了提高供电线路功率因数，保护用电设备，世界上许多国家和相关国际组织制定出相应的技术标准，以限制谐波电流含量。

如：IEC555-2， IEC61000-3-2，EN 60555-2等标准，它们规定了允许产生的最大谐波电流。

我国于1994年也颁布了《电能质量公用电网谐波》标准（GB/T14549-93）。

传统的功率因数概念是假定输入电流无谐波电流（即I1=I rms或=1）的条件下得到的，这样功率因数的定义就变成了PF =。

二．PF与总谐波失真系数（THD：The Total Harmonic Distortion）的关系三.功率因数校正实现方法由功率因数可知，要提高功率因数，有两个途径：1.使输入电压、输入电流同相位。

pfc功率因数校正摘要：1.PFC 功率因数校正的定义与重要性2.PFC 功率因数校正的方法3.PFC 功率因数校正的实际应用4.PFC 功率因数校正的优势与未来发展正文：一、PFC 功率因数校正的定义与重要性PFC（Power Factor Correction）即功率因数校正，是一种用于提高电力系统中功率因数的技术。

功率因数是指有功功率与视在功率之比，是衡量电气设备效率高低的一个重要参数。

在电力系统中，低功率因数会导致线损增加、设备容量浪费以及系统稳定性降低等问题。

因此，对电力系统进行PFC 功率因数校正具有重要的实际意义。

二、PFC 功率因数校正的方法PFC 功率因数校正的方法主要有以下几种：1.采用无功补偿装置：无功补偿装置可以发出或吸收无功电流，从而改变电路的无功电流，进而提高功率因数。

常见的无功补偿装置有电容器、电抗器等。

2.采用有源滤波器：有源滤波器通过控制其输出电压和电流，实现对电路中谐波的补偿。

这可以有效降低谐波对功率因数的影响，提高系统的功率因数。

3.采用静态补偿器：静态补偿器是一种能够动态调节其输出电压和电流的装置，可以在电力系统中实时补偿无功电流，提高功率因数。

三、PFC 功率因数校正的实际应用PFC 功率因数校正技术在实际应用中具有广泛的应用前景。

在工业、民用建筑、电力系统等领域，通过采用PFC 技术，可以有效提高电力系统的功率因数，降低线损，提高设备运行效率，节约能源。

四、PFC 功率因数校正的优势与未来发展PFC 功率因数校正技术具有以下优势：1.提高电力系统效率，降低线损；2.减少设备容量浪费，提高设备利用率；3.改善系统稳定性，提高供电质量；4.降低谐波污染，提高电能质量。

随着电力系统的不断发展，PFC 功率因数校正技术将得到更广泛的应用。

未来的发展趋势包括：1.PFC 技术与智能电网的融合；2.PFC 技术在新能源发电领域的应用；3.PFC 技术在分布式电力系统中的应用。

基於L6563的PFC前置稳压器L6563是意法半导体公司2005年底推出的一个新型过渡工作模式功率因数校正（PFC）前置稳压控制器IC。

L6563基於标准的TM PFC（过渡功率因数校正器）内核，通过增加几个无源器件就可以新增多个辅助功能，而这些功能通常需要增加复杂电路才能实现。

本文介绍了基於L6563的PFC前置稳压器典型应用。

功率因素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。

开关电源上的功率因素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，让功率因素趋近於1。

这对於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他电子设备。

一般状况下, 电子设备没有功率因素校正（Power Factor Correction, PFC）时其PF值只有大约0.5。

图1. 双级有源功率因数校正开关电源典型电路一、有源功率因数校正功率因数校正技术有两种，即有源（Active PFC）和无源（Passive PFC）。

其中，无源PFC 使用由电感、电容等组合而成的电路来降低谐波电流，其输入电流为低频的50Hz到60Hz，因此需要大量的电感与电容，而且其功率因素校正仅达75%~80%。

有源PFC使用有源元件控制线路及功率型开关元件（power sine conductor On/Off switch），基本运作原理为调整输入电流波型使其与输入电压波形尽可能相似，功率因素校正值可达近乎100%。

相对地，因为其优异功能，有源PFC价格也较高。

此外，有源PFC有另一项重要附加价值，即电源供应器输入电压范围可扩增为90Vdc到264Vdc的全域电压，电源供应器不需切换电压。

图2. 输入电压前馈功能的内部框图有源功率因数校正是目前开关电源（switch-mode power supply，SMPS）应用中的一种常见功能，特别是用於抑制公共供电系统中的谐波电流的稳压应用，例如欧洲的EN61000-3-2和日本的EIDA-MITI标准。

功率因数校正电路PFC电路图功率因数校正电路PFC电路图图2为图1中功率因数校正电路（PFC）的简化电路。

它对图1的输入交流电压进行整流和调节。

该PFC电路包括浪涌电流抑制电路，全波整流桥，滤波电路，扼流电感L1，PFC集成块（N1），场效应晶体管MOSF ET（Q1），输出滤波和反馈网络以及由若干个电阻、电容及二极管组成的网络。

该PFC电路把220V/50Hz 交流电压变成DC电压，其线路输入功率因数接近于1。

桥式整流电路的输出从X6处接到控制电路，经变换后为其提供12VDC电压。

经滤波后的直流电压接到扼流电感L1，该电感和Q1（由芯片N1驱动）以及滤波电容C1一起把线路输入功率因数提高到接近于1。

PFC的应用：2kW有源功率因数校正电路设计时间：2010-03-18 950次阅读【网友评论0条我要评论】收藏1 引言目前家用电器的功率前级多采用二极管全桥整流方式，这会造成电网谐波污染，功率因数下降，无功分量主要为高次谐波，其中三次谐波幅度约为基波幅度的95％，五次谐波幅度约为基波幅度的70％．七次谐波幅度约为基波幅度的45％。

高次谐波会对电网造成危害，使用电设备的输入端功率因数下降，而且产生很强的电磁干扰(EMI)，对电网和其他用电设备的安全运行造成潜在危害。

有源功率因数校正电路(Active Power Factor Corrector，APFC)可将电源的输入电流变换为与输入市电同相位的正弦波，从而提高电器设备的功率因数，减少对电网的谐波污染。

理论上，降压式(Buck)、升压式(Boost)、升／降压式(Boost-Buck)以及反激式(Flyback)等变换器拓扑都可作为APFC的主电路。

其中，Boost APFC是简单电流型控制，功率因数值高，总谐波失真小，效率高，但输出电压高于输入电压，适用于75～2 000 W功率电源，应用广泛。

因为升压式APFC的电感电流连续，储能电感可作为滤波器抑制射频干扰(RFI)和EMI噪声，并防止电网对主电路的高频瞬态冲击．电路有升压斩波电路，输出电压大于输入电压峰值，电源允许的输入电压范围扩大，通常可达90～270 V，提高电源的适应性，且升压式APFC控制简单，适用的功率范围宽。

收稿日期:20020719有源功率因数校正技术原理及应用APFC Technology Pr i nc iple and Appl ica tion朱方明ZHU Fangm ing余建刚YU J iangang (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) (General Staff Signal m an m inistry Bao ji D elegate Secti on,Bao ji,721006,Ch ina)(General Staff12th bureau3rd m inistry,Shanghai,200072,Ch ina)摘　要:介绍功率因数校正定义、原理及A PFC控制方法,并进行实例分析。

关键词:PFC;A PFC;U C3854 目前国际上推行的IEC555-2,EN60555-2, IEEE-159等标准对电子生产厂家入网电气设备的电流谐波值进行了限制,因此,采用功率因素校准方法来实现“绿色能源”革命已势在必行。

本文将简要介绍有关功率因数的概念及应用实例。

1　谐波电流对电网的危害脉冲状的输入电流,含有大量谐波,一方面使谐波噪声水平提高,同时在A C-DC整流电路的输入端必需增加滤波器,既贵,体积、重量又庞大、笨重。

而且大量电流谐波分量倒流入电网,还会造成对电网的谐波“污染”。

一方面产生“二次效应”,即电流流过线路阻抗造成谐波电压降,反过来使电网电压(原来是正弦波)也发生畸变;另一方面,会造成电路故障,使变电设备损坏。

例如线路和配电变压器过热;谐波电流会引起电网L C谐振,或高次谐波电流流过电网的高压电容,使之过流、过热而爆炸;在三相电路中,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趋势。

2　功率因数的定义及校正原理功率因数P F(Pow er Facto r)的定义是指:交流输入有功功率与输入视在功率之比值,其表达式为: P F=P实 P视=P (V RM S×I RM S)=V R×I1co sΩ (V R×I R)=I1co sΩ I R=Χco sΩ式中,V R是电网电压有效值,I R是电网电流有效值,I1是基波电流有效值,Χ=I1 I R是电网电流交流失真因数(又称基波因数),co sΩ是基波电压和基波电流的相移因数。

三相维也纳pfc的matlab仿真【最新版】目录一、引言二、三相维也纳 PFC 的基本原理1.概述2.工作原理三、MATLAB 仿真模型的建立1.模型搭建2.参数设置四、仿真结果与分析1.仿真结果2.结果分析五、结论正文一、引言三相维也纳功率因数校正器（Power Factor Corrector，PFC）是一种用于提高电力系统功率因数的设备。

该设备主要由三个可控硅和三个电感组成，通过调整可控硅的导通角来改变电路的等效阻抗，从而实现对电网电压和电流的控制，提高功率因数。

本文主要研究三相维也纳 PFC 的MATLAB 仿真过程。

二、三相维也纳 PFC 的基本原理1.概述三相维也纳 PFC 是一种基于电压和电流双闭环控制的电力电子装置。

其主要作用是在电力系统中对电压和电流进行控制，以提高系统的功率因数，降低谐波对电网的影响。

2.工作原理三相维也纳 PFC 的工作原理是通过对电网电压和电流的实时采样，计算出电网的等效阻抗，然后通过调整可控硅的导通角来改变电路的等效阻抗，从而实现对电网电压和电流的控制。

在这个过程中，需要对电网电压和电流进行双闭环控制，以保证系统在网侧单位功率因数运行，电网电流谐波非常小。

三、MATLAB 仿真模型的建立1.模型搭建在 MATLAB 中搭建三相维也纳 PFC 的仿真模型，首先需要创建一个PFC 控制器对象，设置其输入输出参数，包括电网电压、电网电流、控制电压和控制电流。

然后，创建一个 PFC 电路对象，设置电路的参数，包括电感、电容和可控硅的参数。

最后，将 PFC 控制器和 PFC 电路对象连接起来，形成一个完整的三相维也纳 PFC 仿真模型。

2.参数设置在搭建好模型后，需要对模型的参数进行设置。

主要包括电网电压、电网电流、控制电压和控制电流等参数。

这些参数的设置要根据实际电力系统的参数进行，以保证仿真结果的准确性。

四、仿真结果与分析1.仿真结果在完成模型搭建和参数设置后，可以利用 MATLAB 进行仿真。