PFC电路原理介绍

PFCPFC电路UnRegisteredPFCPFC电路概述电路概述PFCPFC电路概述电路概述PFC的全称为PowerFactorCorrection，功率因数校正；功率因数：指输入有功功率和输入视在功率的比值；222211111coscoscosnininrmsrmsIIIIIIIVIVSPPF+++====Ljjj2EmersonConfidential21nininrmsIII+++L2222111ninIIIIII+++=L被称为电流的畸变因数总谐波畸变（totalharmonicdistortion—THD）的定义是所有谐波分量的有效值与基波分有效值的比。122322IIIITHDn+++=LUnRegisteredPFCPFC电路概述电路概述PFCPFC电路概述电路概述畸变因数与THD关系：22232221111THDIIIIIn+=++++LcosPF=jPF与THD的关系：3EmersonConfidential21cosTHDPF+=jh´´=PFVPIinos输入电流的计算公式：UnRegisteredPFCPFC电路概述电路概述PFCPFC电路概述电路概述4EmersonConfidential谐波电流对电网有危害作用：•使电网电压发生畸变；•使线路与配电变压器过热，损坏设备；•引起电网LC谐振；•使电网的高压电容过流、过热而爆炸；UnRegisteredPFCPFC电路概述电路概述PFCPFC电路概述电路概述5EmersonConfidentialUnRegisteredPFCPFC电路概述电路概述PFCPFC电路概述电路概述有源功率因数校正（APFC：ActivePowerFactorCorrection），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无源功率因数校正是利用电感和电容组成滤波器，对输入电容进行移相和整形。主要是增加输入电流的导电宽度，减缓其脉冲上升性，从而减小电流的谐波成分。一般通过仿真选择电感与电容，得到需要的THD与PF值。6EmersonConfidential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，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。APFC电路常用拓扑：升压式（Boost）；降压式（Buck）；升/降压式（Buck/Boost）；反激式（Flyback）。UnRegisteredPFCPFC的工作原理的工作原理PFCPFC的工作原理的工作原理Boost-PFC7EmersonConfidentialUnRegisteredPFCPFC的工作原理的工作原理PFCPFC的工作原理的工作原理8EmersonConfidentialUnRegisteredPFCPFC的工作原理的工作原理PFCPFC的工作原理的工作原理9EmersonConfidentialUnRegisteredPFCPFC的控制方法的控制方法PFCPFC的控制方法的控制方法10EmersonConfidential电感电流断续控制方法（DCM）优点：控制简单，无需检测输入电流与输入电压；输出二极管ZCS。缺点：开关管与电感的峰值电流大，PF小，THD大。UnRegisteredPFCPFC的控制方法的控制方法PFCPFC的控制方法的控制方法11EmersonConfidential电感电流临界连续控制方法（BCM）优点：PF接近1，二极管ZCS。缺点：变频调制，EMI难，电感电流纹波大。UnRegisteredPFCPFC的控制方法的控制方法PFCPFC的控制方法的控制方法峰值电流方法12EmersonConfidential优点：输入电流连续，电流纹波小，电感与开关管的峰值电流小，PF接近1。缺点：需要斜率补偿，控制电路复杂，对噪声敏感。UnRegisteredPFCPFC的控制方法的控制方法PFCPFC的控制方法的控制方法滞环电流控制方法13EmersonConfidential优点：输入电流连续，电流纹波小，电感与开关管的峰值电流小，PF接近1，THD小，适合用于大功率。缺点：变频控制，输出滤波器难设计，控制电路复杂。UnRegisteredPFCPFC的控制方法的控制方法PFCPFC的控制方法的控制方法平均电流控制方法14EmersonConfidential优点：输入电流连续，电流纹波小，电感与开关管的峰值电流小，PF接近1，THD小，适合用于大功率。缺点：控制电路复杂。UnRegisteredPFCPFC的控制方法的控制方法PFCPFC的控制方法的控制方法单周期控制方法lCCM模式下Boost电路中输出电压Uo与输入电压ug的关系为：ug=Uo(1-D)。l假设PFC变换器输入电流iin完全跟踪输入电压uin，那么输入等效电阻Re为线性，则Boost输入电感电流为：15EmersonConfidentialBoost输入电感电流为：iL=ug/Re。l推导得：R1iL=Um(1-D)其中R1为电感电流检测电阻，Um为调制电压，Um=R1Uo/Re优点：输入电流连续，电流纹波小，电感与开关管的峰值电流小，PF接近1，THD小，不需要乘法器，控制电路简单，适合于无桥PFC。UnRegistered