有源功率因數(shù)校正技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

　　O 引言

　　傳統(tǒng)的用于電子設(shè)備前端的二極管整流器，作為一個(gè)諧波電流源，干擾電網(wǎng)線電壓，產(chǎn)生向四周輻射和沿導(dǎo)線傳播的電磁干擾，導(dǎo)致電源的利用效率下降。近幾年來(lái)，為了符合國(guó)際電工委員會(huì)61000-3-2的諧波準(zhǔn)則，功率因數(shù)校正電路正越來(lái)越引起人們的注意。 功率因數(shù)校正技術(shù)從早期的無(wú)源電路發(fā)展到現(xiàn)在的有源電路；從傳統(tǒng)的線性控制方法發(fā)展到非線性控制方法，新的拓?fù)浜图夹g(shù)不斷涌現(xiàn)。本文歸納和總結(jié)了現(xiàn)在有源功率因數(shù)校正的主要技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。

　　1 功率因數(shù)（PF）的定義

　　功率因數(shù)（PF）是指交流輸入有功功率（P）與輸入視在功率（S）的比值。即

　　式中：I1為輸入基波電流有效值；

　　為輸入電流失真系數(shù)；

　　Irms為輸入電流有效值；

　　cosφ為基波電壓與基波電流之間的相移因數(shù)。

　　可見(jiàn)PF由γ和cosφ決定。cosφ低，則表示用電電器設(shè)備的無(wú)功功率大，設(shè)備利用率低，導(dǎo)線、變壓器繞組損耗大。γ值低，則表示輸入電流諧波分量大，對(duì)電網(wǎng)造成污染，嚴(yán)重時(shí)，對(duì)三相四線制供電還會(huì)造成中線電位偏移，致使用電電器設(shè)備損壞。由于常規(guī)整流裝置使用晶閘管或二極管，整流器件的導(dǎo)通角遠(yuǎn)小于 180°，從而產(chǎn)生大量諧波電流成分，而諧波電流不做功，只有基波電流做功，功率因數(shù)很低。全橋整流器電壓和電流波形圖如圖1所示。

　　2 功率因數(shù)校正實(shí)現(xiàn)方法

　　由式（1）可知，要提高功率因數(shù)有兩個(gè)途徑，即使輸入電壓、輸入電流同相位；使輸入電流正弦化。

　　利用功率因數(shù)校正技術(shù)可以使交流輸入電流波形完全跟蹤交流輸入電壓波形，使輸入電流波形呈純正弦波，并且和輸入電壓同相位，此時(shí)整流器的負(fù)載可等效為純電阻。

　　功率因數(shù)校正電路分為有源和無(wú)源兩類。無(wú)源校正電路通常由大容量的電感、電容組成。雖然無(wú)源功率因數(shù)校正電路得到的功率因數(shù)不如有源功率因數(shù)校正電路高，但仍然可以使功率因數(shù)提高到o．7~0．8，因而在中小功率電源中被廣泛采用。有源功率因數(shù)校正電路自上世紀(jì)90年代以來(lái)得到了迅速推廣。它是在橋式整流器與輸出電容濾波器之間加入一個(gè)功率變換電路，使功率因數(shù)接近1。有源功率因數(shù)校正電路工作于高頻開關(guān)狀態(tài)，體積小、重量輕，比無(wú)源功率因數(shù)校正電路效率高。本文主要討論有源功率因數(shù)校正方法。