中文名 | 有源功率因數(shù)校正 | 性????質(zhì) | 技術(shù) |
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優(yōu)????點(diǎn) | 功率因數(shù)的改善要好些 | 缺????點(diǎn) | 成本要高一些,可靠性也會(huì)降低 |
升壓型PFC電路
升壓型PFC主電路如圖1所示,其工作過(guò)程如下:當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),電流IL流過(guò)電感線(xiàn)圈L,在電感線(xiàn)圈未飽和前,電流線(xiàn)性增加,電能以磁能的形式儲(chǔ)存在電感線(xiàn)圈中,此時(shí),電容C放電為負(fù)載提供能量;當(dāng)Q截止時(shí),L兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)VL,以保持電流方向不變。這樣,VL與電源VIN串聯(lián)向電容和負(fù)載供電。
這種電路的優(yōu)點(diǎn)是:(1)輸入電流完全連續(xù),并且在整個(gè)輸入電壓的正弦周期內(nèi)都可以調(diào)制,因此可獲得很高的功率因數(shù);(2)電感電流即為輸入電流,容易調(diào)節(jié);(3)開(kāi)關(guān)管柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出共地,驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單;(4)輸入電流連續(xù),開(kāi)關(guān)管的電流峰值較小,對(duì)輸入電壓變化適應(yīng)性強(qiáng),適用于電網(wǎng)電壓變化特別大的場(chǎng)合。主要缺點(diǎn)是輸出電壓比較高,且不能利用開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)。
降壓型PFC電路
降壓型PFC電路如圖2所示,其工作過(guò)程如下:當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),電流IL流過(guò)電感線(xiàn)圈,在電感線(xiàn)圈未飽和前,電流IL線(xiàn)性增加;當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí),L兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì),向電容和負(fù)載供電。由于變換器輸出電壓小于電源電壓,故稱(chēng)為降壓變換器。
(1)這種電路的主要優(yōu)點(diǎn)是:開(kāi)關(guān)管所受的最大電壓為輸人電壓的最大值,因此開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力較?。划?dāng)后級(jí)短路時(shí),可以利用開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)。
(2)該電路的主要缺點(diǎn)是:由于只有在輸人電壓高于輸出電壓時(shí),該電路才能工作,所以在每個(gè)正弦周期中,該電路有一段因輸人電壓低而不能正常工作,輸出電壓較低,在相同功率等級(jí)時(shí),后級(jí)DC/DC變換器電流應(yīng)力較大;開(kāi)關(guān)管門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出地不同,驅(qū)動(dòng)較復(fù)雜,加之輸人電流斷續(xù),功率因數(shù)不可能提高很多,因此很少被采用。
升降壓型PFC電路
升降壓型PFC電路如圖3所示,其工作過(guò)程如下:當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),電流IIN流過(guò)電感線(xiàn)圈,L儲(chǔ)能,此時(shí)電容C放電為負(fù)載提供能量;當(dāng)Q斷開(kāi)時(shí),IL有減小趨勢(shì),L中產(chǎn)生的自感電動(dòng)勢(shì)使二極管D正偏導(dǎo)通,L釋放其儲(chǔ)存的能量,向電容C和負(fù)載供電。
(1)該電路的優(yōu)點(diǎn)是既可對(duì)輸人電壓升壓又可以降壓,因此在整個(gè)輸入正弦周期都可以連續(xù)工作;該電路輸出電壓選擇范圍較大,可根據(jù)一級(jí)的不同要求設(shè)計(jì);利用開(kāi)關(guān)管可實(shí)現(xiàn)輸出短路保護(hù)。
(2)該電路的主要缺點(diǎn)有:開(kāi)關(guān)管所受的電壓為輸入電壓與輸出電壓之和,因此開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力較大;由于在每個(gè)開(kāi)關(guān)周期中,只有在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)才有輸入電流,因此峰值電流較大;開(kāi)關(guān)管門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出地不同,驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜;輸出電壓極性與輸入電壓極性相反,后級(jí)逆變電路較難設(shè)計(jì),因此也采用得較少。
提示:常用連續(xù)電流模式類(lèi)功率因數(shù)校正芯片有TDA16888(PFC PWM)、1PCS01(PFC)、L4981、FA4800(PFC PWM)、UC3854、UCC3817、UCC3818等。
正激型PFC電路
正激型PFC電路如圖4所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),二級(jí)管D1正偏導(dǎo)通,電網(wǎng)向負(fù)載提供能量,輸出電感L儲(chǔ)能。當(dāng)Q關(guān)斷時(shí),L中儲(chǔ)存的能量通過(guò)續(xù)流二極管D2向負(fù)載釋放。
這種電路的優(yōu)點(diǎn)是功率級(jí)電路簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是要增加一個(gè)磁復(fù)位回路來(lái)釋放正激期間電感中的儲(chǔ)能。
反激型PFC電路
反激型PFC電路如圖5所示,當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí),輸入電壓加到高頻變壓器B1的原邊繞組上,由于B1副邊整流二極管D1反接,副邊繞組中沒(méi)有電流流過(guò),此時(shí),電容C放電向負(fù)載提供能量。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí),繞組上的電壓極性反向,二極管D1正偏導(dǎo)通,儲(chǔ)存在變壓器中的能量通過(guò)二極管D1向負(fù)載釋放。
這種電路的優(yōu)點(diǎn)是功率級(jí)電路簡(jiǎn)單,且具有過(guò)載保護(hù)功能。
2100433B
常用有源功率因數(shù)校正電路分為連續(xù)電流模式控制型與非連續(xù)電流模式控制型兩類(lèi)。其中,連續(xù)電流模式控制型主要有升壓型(Boost)、降壓型(Buck)、升降壓型(Buck-Boost)之分;非連續(xù)電流模式控制型有正激型(Forward)、反激型(Fly back)之分。
有源功率因數(shù)校正電路分為連續(xù)電流模式控制型與非連續(xù)電流模式控制型兩類(lèi)。其中,連續(xù)電流模式控制型主要有升壓型(Boost)、降壓型(Buck)、升降壓型(Buck-Boost)之分;非連續(xù)電流模式控制型...
PFC的英文全稱(chēng)為“Power Factor Correction”,意思是“功率因數(shù)校正”,功率因數(shù)指的是有效功率與總耗電量(視在功率)之間的關(guān)系,也就是有效功率除以總耗電量(視在功率)的比值。 基...
為什么開(kāi)關(guān)電源要采用功率因數(shù)校正
功率因數(shù)是衡量電氣設(shè)備效率高低的一個(gè)系數(shù)。功率因數(shù)低,說(shuō)明電路用于交變磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換的無(wú)功功率大, 從而降低了設(shè)備的利用率,增加了線(xiàn)路供電損失。 通過(guò)改善功率因數(shù),減少了線(xiàn)路中總電流和供電系...
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本文敘述了功率因數(shù)校正的基本原理和常用的方法,分析了各種方法的優(yōu)缺點(diǎn),并在傳統(tǒng)APFC基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了一種應(yīng)用于變頻空調(diào)的新型功率因數(shù)校正控制方法。該控制方法的主要特點(diǎn)是在輸入交流電壓瞬時(shí)值高于輸出直流電壓值時(shí)完全關(guān)斷開(kāi)關(guān)器件,停止斬波,只有在輸入交流電壓瞬時(shí)值低于輸出直流電壓瞬時(shí)值時(shí)才進(jìn)行斬波;使得系統(tǒng)在獲得比較滿(mǎn)意的功率因數(shù)的同時(shí),降低了對(duì)開(kāi)關(guān)器件的要求,減少了系統(tǒng)損耗。
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三相交流電源供電的較大功率變頻空調(diào)日益得到廣泛應(yīng)用,帶來(lái)了三相整流器的功率校F問(wèn)題。在簡(jiǎn)要分析三相單開(kāi)關(guān)部分有源PFC的基礎(chǔ)上,根據(jù)三相三線(xiàn)制、三相四線(xiàn)制供電方式的不同,提出了兩種結(jié)合有源PFC技術(shù)和無(wú)源PFC技術(shù)的Buck型混合三相有源部分PFC方案,在對(duì)其工作原理進(jìn)行簡(jiǎn)要分析和仿真分析的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,所得結(jié)果驗(yàn)證了所提出的三相部分PFC具有電壓與電流應(yīng)力小、效率高、功率因數(shù)高、直流平均電壓較高的特點(diǎn),各種負(fù)載下交流輸入側(cè)的各次諧波電流均滿(mǎn)足IEC61000-3-2標(biāo)準(zhǔn),中等負(fù)載以上時(shí)輸入功率因數(shù)高達(dá)0.98。
本書(shū)結(jié)合國(guó)內(nèi)外有源功率因數(shù)校正(APFC)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,對(duì)功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)進(jìn)行了較為全面的論述。主要內(nèi)容包括:無(wú)源功率因數(shù)校正(PPFC)技術(shù)、有源功率因數(shù)校正技術(shù)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制策略、單相單級(jí)PFC變換器、三相PFC變換器、無(wú)橋PFC電路、交錯(cuò)技術(shù)在PFC中的應(yīng)用、PFC的數(shù)字控制技術(shù)以及PFC 技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用等。
前言
第1章 緒論
1.1 開(kāi)關(guān)電源輸入整流電路形式與諧波電流
1.1.1 單相交流輸入開(kāi)關(guān)電源
1.1.2 三相交流輸入開(kāi)關(guān)電源
1.2 功率因數(shù)和諧波
1.2.1 功率因數(shù)定義
1.2.2 功率因數(shù)和THD的關(guān)系
1.2.3 諧波產(chǎn)生的危害
1.2.4 諧波限制標(biāo)準(zhǔn)
1.3 改善開(kāi)關(guān)電源功率因數(shù)及諧波問(wèn)題的基本方法
1.3.1 功率因數(shù)校正實(shí)現(xiàn)方法
1.3.2 功率因數(shù)校正方案對(duì)比
1.3.3 在開(kāi)關(guān)電源中實(shí)施功率因數(shù)校正的意義
1.4 APFC電路與DC/DC變換器的主要區(qū)別
1.5 PFC技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)
參考文獻(xiàn)
第2章 PPFC電路
2.1 傳統(tǒng)無(wú)源LC 濾波電路
2.2 提高功率因數(shù)的幾種整流電路
2.2.1 采用充電泵電路
2.2.2 采用非線(xiàn)性電容電路
2.2.3 倍電壓整流電路
2.3 部分濾波方式的高次諧波抑制方法
2.3.1 1/N濾波型
2.3.2 能量反饋型
2.3.3 充電量控制型
2.3.4 部分升壓方式高次諧波抑制電路
參考文獻(xiàn)
第3章 APFC典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
3.1 基于Buck電路的PFC變換器
3.1.1 工作原理及模態(tài)分析
3.1.2 輸入電流分析
3.1.3 輸入功率因數(shù)及THD
3.2 基于Boost電路的PFC變換器
3.2.1 工作原理及模態(tài)分析
3.2.2 輸入電流分析
3.2.3 輸入功率因數(shù)
3.3 基于Buck-Boost電路的PFC變換器
3.3.1 工作原理及模態(tài)分析
3.3.2 輸入電流分析
3.4 基于Cuk、Sepic和Zeta電路的PFC變換器
3.4.1 工作原理及模態(tài)分析
3.4.2 輸入電流分析
3.5 基于Flyback的PFC變換器
3.6 基于Sepic的帶隔離變壓器的PFC變換器
3.6.1 工作原理及模態(tài)分析
3.6.2 輸入電流分析
參考文獻(xiàn)
第4章 APFC的控制策略
4.1 常用的CCM控制策略
4.1.1 峰值電流控制
4.1.2 平均電流控制
4.1.3 滯環(huán)電流控制
4.1.4 脈動(dòng)電流面積控制
4.2 DCM控制策略
4.2.1 恒頻控制
4.2.2 變頻控制
4.3 新型非線(xiàn)性控制策略
4.3.1 單周期控制
4.3.2 滑模變結(jié)構(gòu)控制
4.3.3 空間矢量PWM控制
4.3.4 無(wú)差拍控制
參考文獻(xiàn)
第5章 單相單級(jí)PFC變換器
第6章 無(wú)橋PFC電路
第7章 交錯(cuò)技術(shù)在PFC中的應(yīng)用
第8章 三相兩級(jí)APFC電路
第9章 三相單級(jí)APFC電路
第10章 PFC的數(shù)字控制技術(shù)
第11章 APFC技術(shù)在開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用
參考文獻(xiàn)
編者力圖反映國(guó)內(nèi)外電力電子技術(shù)領(lǐng)域在APFC技術(shù)方面的進(jìn)展和所取得的研究成果,以便讀者系統(tǒng)、全面地了解和掌握。本書(shū)可供從事開(kāi)關(guān)電源開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)及生產(chǎn)的相關(guān)工程技術(shù)人員和高等院校相關(guān)專(zhuān)業(yè)的師生閱讀。