功率因數(shù)校正在離線式電源中的應(yīng)用
離線式開關(guān)電源通常應(yīng)用整流橋和輸入濾波電容從輸入吸收能量,大電容在接近交流輸入峰值處充電以給為逆變提供能量的未經(jīng)調(diào)整的 BUS 提供能量。電容的容量必須足夠大,當(dāng)整流后半期內(nèi)線電壓低于 BUS 電壓時,僅由它向后續(xù)提供能量。不幸的是,有輸入濾波電容會導(dǎo)致輸入電流波形不在是正弦,而是一很窄的峰值很高的電流波形,輸入功率僅有 0.5~0.65 ,嚴(yán)重的畸變導(dǎo)致電網(wǎng)污染。線電流有效值可達(dá)兩倍相同正弦電流有效值。 120V , 15A 的線路甚至不能在不導(dǎo)致電路斷路器動作時提供 1Kwde 輸入功率。而高功率因數(shù)校正卻能夠提供幾乎是其兩倍的功率,并且損耗很低,因此在許多領(lǐng)域內(nèi),高功率因數(shù)校正器成為一需求。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/178199.htm本文所述的高 PFC 放置于輸入整流和 BUS 電容之間,工作頻率遠(yuǎn)大于線電壓頻率,校正器吸收正弦半波輸入電流,相位與線電壓相位相同通過 BUS 直流電壓與參考電壓的比較控制電流。
結(jié)果是:
1、改善功率因數(shù)到 0.95~0.99 。
2、較少諧波(如果需要可〈 3% 〉。
3、無間斷運(yùn)行于 90~270V 線電壓范圍。
4、嚴(yán)格控制 BUS 電容,使其電壓波動范圍很小,允許逆變器的低成本,高效設(shè)計(jì)。
5、減小濾波電容,降低了成本。
6、減小充電電流有效值,提高電容可靠性。
基本運(yùn)行原理:
本文假定 PFC 工作頻率為 fs=100khz ,電網(wǎng)頻率為 60hz ,校正器吸收隨正弦半波電壓成正比變化的電流以獲得功率因數(shù)接近 1 的輸入。因此在整流橋輸入端電流與電壓同相位。當(dāng)然,這只是用純電阻負(fù)載。擁有這種功能的校正電路叫做“電阻競爭者”。
輸入電流控制通過乘法器,讓表征整流輸入線電壓波形的正弦半波與控制電壓相乘,得到 VERR , VERR 在每個半波內(nèi)必須恒定,因此可以控制 VERR 來控制 RMS 輸入電流,以控制每半個周期從電網(wǎng)吸收的能量。 VERR 代表 VDC 與參考電壓的偏差,經(jīng)放大轉(zhuǎn)變成誤差放大器的輸出。當(dāng) VDC 低時, VERR 變大,增大輸入功率以彌補(bǔ)濾波電容上能量的損失。
功率變換:盡管校正器輸入電流波形時正弦波,但它的輸出電流 ichg 是個正弦的平方的函數(shù), 通過思考校正器的輸入 / 輸出功率而非輸入 / 輸出電壓可以得到各個運(yùn)行參數(shù)。假定為高輸入功率因數(shù)校正,其頻率遠(yuǎn)大于工頻,在校正器上儲存和消耗的能量忽略不計(jì)(電感儲存的能量在每個開關(guān)周期上通常大于其傳遞的能量,但是在每工頻半周期內(nèi)可以忽略)。因此輸入與輸出功率相等。
BOOST 電路:
最常用的 HPFC 電路,輸出必須總大于輸入暫態(tài)值。輸入電流不需要關(guān)斷,由于電感的存在很小,減小了線路污染和 EMI ,另外線路的 SPIKE 被電感吸收,增加了系統(tǒng)可靠性。
電流連續(xù)模式下,輸入電感使電流控制模式得以很好應(yīng)用以控制輸入電流正弦(電流控制實(shí)際市控制電感電流)
晶體的位置使得其容易驅(qū)動,因?yàn)?S 和 E 極參考控制電路和電容的共同端。晶體最大電壓為電容電壓。
其最大的缺點(diǎn)是不能限流,因?yàn)槠湓谳斎牒洼敵鲩g沒有串聯(lián)開關(guān)。不能控制過載和啟動過電流,只有通過后續(xù)逆變部分提供保護(hù)。
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