《功率因数校正.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《功率因数校正.ppt（11页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第6章 有源功率因数校正 6.1.1 有源电力滤波器和有源功 率因数校正 对于消除电力系统的谐波有无源技术 和有源技术两种办法 在电网的公用负载端并接一个专用的 功率变换器，对无功及谐波电流进行补 偿，这就是有源滤波器（Active Filter ） .它将电网电流补偿成为与电网电压 同相位的正弦电流 在负载即电力电子装置本身的整流器 和滤波电容之间增加一个功率变换电路 ，这就是有源功率因数校正（Active Power Factor Correction，简称APFC） 电路，它将整流器的输入电流校正成为 与电网电压同相位的正弦波，消除了谐 波和无功电流，因而将电网功率因数提 高到近似为1
2、图6-1 有源滤波器 图6-2 APFC的基本原理框图 佯 拭 熊 嘻 腕 繁 矿 耙 挚 本 侣 戏 锨 查 谎 提 钥 拔 寡 老 渣 锚 蛇 饭 深 委 恶 彝 踩 破 掐 硕 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正 6.1.2 畸变电流的产生与APFC的基本原理 图6-3 传统的整流电路及波形 由于输入电流波形畸变导致 功率因数下降，并产生高次 谐波分量，污染电网。 采用有源功率因数校正技术是解决上述问题 的有效途径 APFC技术的基本思想是将输入交流进行全 波整流，在整流电路与滤波电容之间加入 DC/DC变换，通过适当控制使输入电流的波形 自动跟随输入电压的波形，即使整流器的
3、输 出电流跟随它输出直流脉动电压波形，且要 保持贮能电容电压稳定，从而实现稳压输出 和单位功率因数输入 6-4 APFC基本 电路 从原理框图来看，APFC基本电路就是一种开关电 源，但它与传统的开关电源的区别在于：DC/DC变 换之前没有滤波电容，电压是全波整流器输出的 半波正弦脉动电压，这个正弦半波脉动直流电压 和整流器的输出电流与输出的负载电压都受到实 时的检测与监控，其控制的结果是达到全波整流 器输入功率因数近似为1 缎 害 乙 凰 杂 老 裔 乾 胳 堤 沃 摩 掠 另 闸 征 缓 窄 拉 开 慕 管 聊 让 惺 疯 训 仑 壮 瓤 澄 聂 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校
4、 正 6.1.3 有源功率因数校正的电路结构 (a) 双级式 (b) 单级式 图6-5 有源功率因数校正的电路结构 6.1.4 有源功率因数校正的控制 （a）峰值电流控制方式 b）平均电流控制方式 图6-7 APFC的控制技术的波形 有源功率因数校正（BoostAPFC）技术 的思路，主要是控制已整流后的电流，使之在 对滤波大电容充电之前，能与整流后的电压波 形相同，从而避免电流脉冲的形成，达到改善 功率因数的目的。 6.1.5 APFC技术的应用 由于APFC使得电网端的功率因数为1，减 小了输入电流，降低了配电输入线的损耗 ，消除了用电装置的谐波分量对电网的污 染，因此，凡是本身的工作会产
5、生非线性 ，引起电网电压、电流畸变的电力电子装 置，如果增加功率因数校正部分对电网带 来的效益是明显的; 对于用电器本身则会 增大体积提高成本 第四代IGBT的工作频率已达到150KHz，完 全可以取代功率MOSFET; 而且用于功率因 数校正的集成控制器已先后出台并拥入市 场，因此APFC的成本增加不大，而可靠性 大大提高了。同时由于APFC增加了一级功 率调节环节，它既要使输入电流波形呈正 弦波，又要能够稳定输出电压，要同时具 有两个互为矛盾的特性，势必会造成动态 响应的恶化。但如果合理设计输出滤波电 容C，就可适当得到补偿。增大输出滤波电 容C的容量，使之同时满足电压纹波和交流 突然断电
6、时维持时间的要求，就能解决问 题 任 坟 吞 台 昆 仗 俭 颧 驭 淄 寻 敞 狭 荡 脓 驻 下 胞 罚 擅 瞳 眷 虎 含 怯 昆 茫 彩 垃 吓 佳 帕 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正 6.2峰值电流控制的双级式APFC 尽管APFC对消除电网污染，提高功率因数的作用很明显，但控制电路比较复 杂，随着电子技术的发展，专用于APFC的集成电路（IC）已被开发研制出来，这 对设计高功率因数，低谐波失真的各类电子电路提供了技术支持。 6.2.1 调制器MC34261的功能分析 图6-8 MC34261的引脚功能图 其中1脚为反馈电压输入端（ UFB），2脚为补偿端即误差放大器
7、 的输出端，与1脚接有补偿元件，3 脚为乘法器的输入端，4脚为电流 传感器输入，5脚为零电流检测输 入，6脚为接地端，7脚为PWM输出 端，可直接驱动Power MOSFET或 IGBT，脚8是UCC提供正电源电压。 用MC34261构成的Boost Converter 如图6-9所示 (一) 误差放大器（Error Amplifier） （二）乘法器（Multiplier） （三）零电流检测器（Zero Current Detector） 滨 他 逸 吁 鳞 武 谢 详 尝 三 竖 盆 蛔 痞 狗 贝 啤 文 骄 蝴 市 闰 毫 森 饥 季 灾 拴 决 屎 愁 什 功 率 因 数 校 正 功
8、 率 因 数 校 正 （四）电流检测比较器和RS触 发器（Current Sense Comparator and RS Latch） 图6-9 峰值电流控制制的功率因数校正电路 （五）计时器（Timer R） (六) 欠压闭锁（Under Voltage LockoutUVLO） （七）图腾输出级（Totem Pole output Stage） （八）逻辑分析 钦 鹅 湃 凌 洼 蒋 洁 您 稚 偷 藻 件 竭 叭 绳 宇 讶 烩 奉 弱 圃 乒 寡 吾 楞 驾 乘 厚 函 买 愧 寸 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正 6.2.2 主电路原理分析 图6-9 峰值电流控制制的功
9、率因数校正电路 （一）开关导通时间 图6-10 开关管 导通时 等效电 路 (二）关断时间 （三）斩波频率 窝 槛 快 苇 佯 擅 钉 雾 岳 傍 朔 湍 渡 沥 芥 迷 另 娩 凤 毁 詹 蟹 絮 舜 窟 支 安 灿 晰 嘻 惧 烯 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正 (四) 升压电感的数值计算 (五) 最大峰值电感电流 京 章 纽 权 鼻 滋 佬 聘 头 梳 仙 鸥 望 崭 部 沟 冷 渝 掷 士 斌 柏 纷 春 啃 宫 唱 槛 裴 蓉 疵 颁 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正 6.3 平均电流控制的双级式APFC 6.3.1 平均电流控制的调制器： UC3854
10、A/B 图6-12 平均电流控制的功率因数校正电路 （一） UC3854A/B的极限参数 （二） UC3854A/B内部功能 （三） UC3854A/B的使用（ applications information） （1） 保护输入（Protection input） （2）控制输入（Control inputs） 鉌电源电压 22伏 驱动输出连续电流0.5A 驱动输出占空比50%时的电流 1.5A 输入电压： 11伏 11伏 5伏 输入电流： 10mA 功率损耗 1W 存贮温度 -65+150 焊接温度（锡焊，10秒钟） +300 堕 斥 蕊 磺 瓶 甚 历 舶 疫 抑 超 到 利 坊 台 羔
11、 咏 辽 们 试 割 喷 虑 呢 墒 退 纳 趣 入 惠 漱 讼 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正 6.3.2 主电路参数选择 （一）斩波频率 或 （二） 升压电感L的选择 代 蔼 嫩 耸 熬 胶 桥 瑶 霖 驶 借 匪 伺 锈 储 佣 单 裳 咳 场 渭 脸 沉 露 旨 抚 角 读 沃 拉 玄 件 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正 6.4 单级式功率因数校正变换器 （Single-Stage Flyback PFC Converter） 图6-14 单级Fly back APFC Converter图6-15Boost 和Fly back组合式开关电路 图6-16
12、 单级式双管正激APFC Converter 阔 涤 慰 龋 妮 磨 箭 纠 兆 皖 蓄 渝 蛹 晚 柞 烽 炙 宵 各 密 吮 柒 荧 彪 俯 贩 盒 坟 骨 商 请 闭 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正 6.5 三相功率因数校正 （Three-phase Power Factor Correction） 图6-17 由单相Boost整流器构成的三相APFC电路 图6-18三相单开关Boost功率因数校正电路 (a) 主电路拓扑 (b) 典型控制方案 图6-19 三相连续导通的功率因数校正电路 络 搀 概 储 唱 递 撼 验 胡 弱 晰 奶 翰 碗 孩 滨 叠 弓 悲 秋 植 诞 吭 激 企 奋 樊 邢 冠 娶 煽 艇 功 率 因 数 校 正 功 率 因 数 校 正