功率因数校正控制方案
功率因数校正的分析
功率因数校正的分析功率因数校正是一种校正电气设备的技术，旨在改善电力系统的功率因数，提高电能的利用效率。
它对降低电能损耗、增加输电距离、改善电力质量等方面具有重要意义。
本文将对功率因数校正的原理、方法和应用进行详细的分析。
首先，我们来了解功率因数的概念。
功率因数是指交流电路中有功功率与视在功率的比值。
在电力系统中，负载的功率因数越低，说明负载对电能的利用效率越低。
例如，功率因数为0.7的电机，其视在功率是有功功率的倒数，即有147%的电能浪费在线路和变压器上。
所以，提高负载的功率因数对于节约能源具有重要的作用。
接下来，我们探讨功率因数校正的原理。
功率因数的补偿可以通过两种方式实现：被动校正和主动校正。
被动校正是指增加并联电容器或电感器，来补偿负载的无功功率。
这种方式简单、成本较低，但对电流谐波产生不利影响。
主动校正则采用电子装置，通过逆变器和电容器的控制，实现在线校正负载的功率因数。
主动校正方式不受谐波干扰，可在较宽的功率范围内校正功率因数，但设备和安装的成本较高。
然后，我们介绍功率因数校正的方法。
根据负载特点和电网需求，有多种方法可用于功率因数校正。
最常见的方法是并联补偿和串联补偿。
并联补偿是在负载侧并联连接电容器或电感器，通过无功功率的补偿来提高功率因数。
串联补偿是在电源侧串联连接逆变器和电容器，通过控制输出电流和电压来改善负载的功率因数。
此外，也可采用混合补偿方法，即并联和串联补偿的结合，根据实际情况综合考虑。
功率因数校正的应用非常广泛。
在工业领域，大型电机、电离发生器、弧炉等设备都需要进行功率因数校正，以提高电能的利用效率和降低能耗。
在商业和住宅领域，办公楼、超市、酒店、居民小区等场所，安装功率因数校正装置可以减少电能的浪费和降低电费。
此外，电力公司也可在配电网中使用功率因数校正装置，以改善电压质量、提高电能的传输效率。
然而，功率因数校正也面临一些挑战和限制。
首先，校正装置的选择和安装需要根据负载特点和电网要求进行合理设计，避免过校正或欠校正。
功率因数校正方法
功率因数校正方法
功率因数校正是一种用于改善电力系统中功率因数的方法。
功率因数是指交流电路中有用功与视在功之比，表示电路的有效功率与总功率之间的关系。
在电力系统中，功率因数通常是根据负载的性质来确定的。
负载可以是感性的（如电动机、变压器等）或容性的（如电容器等）。
感性负载倾向于产生滞后于电流的相位，导致功率因数低于1。
而容性负载则会导致电流超前于电压的相位，功率因数高于1。
功率因数越低，系统的效率越低，会导致能源的浪费和电力系统的负荷不平衡。
因此，需要采取一些措施来校正功率因数。
其中一种常用的方法是安装功率因数校正装置。
这些装置通常由电容器组成，可以通过改变电路的视在功率来校正功率因数。
当负载为感性负载时，功率因数校正装置可以增加电路的容性负载，使得功率因数接近1。
同样，当负载为容性负载时，功率因数校正装置可以增加电路的感性负载，达到同样的效果。
另一种常见的方法是采取能源管理措施。
通过对负载的合理安排和管理，可以确保不同类型的负载在系统中的均衡分布，从而提高整个系统的功率因数。
这可以包括定期对负载进行检查和调整，确保它们在操作范围内正常工作。
此外，还可以采取节能措施，如使用高效率设备和技术，减少无效功率损耗。
功率因数校正对于电力系统的稳定运行和效率至关重要。
通过采取适当的措施，
可以降低能源浪费，减少电力系统的故障率，并提高整个系统的可靠性和可持续性。
功率因数低的解决方案
功率因数低的解决方案
功率因数低是一种普遍存在的电力问题，它会导致电网过载、设备损坏、能源浪费等一系列问题。
为了解决这一问题，我们可以采取以下措施：
1. 安装功率因数校正装置：功率因数校正装置可以通过调节电容器的容量，提高电路的功率因数。
这样可以减少能源浪费，延长设备寿命。
2. 定期维护设备：电力设备因长期运行会导致电容器老化、电路接触不良等问题，这些问题都会导致功率因数降低。
因此，定期维护设备，及时更换电容器等部件，可以保持合理的功率因数。
3. 优化电路结构：在电路设计时，应优化电路结构，减少电路的损耗。
同时，应根据负载情况合理选择电容器容量和安装位置，以最大程度地提高功率因数。
4. 提高能效：提高设备和系统能效，降低负荷功率，也是提高功率因数的一种方法。
在能源管理方面，可以通过推广节能技术、改善生产工艺、优化设备使用等方式，实现能效提升，减少功率因数低的问题。
通过以上解决方案，可以有效提高电路的功率因数，降低能源浪费，保证电力系统稳定运行。
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有源功率因数校正控制电路的设计
直流 电压 。 整流器 加 电容 滤波 电路 是一 种非 线性 组 件和储 能 组件 的结 合 ， 因此 ， 虽 然输 入交 流 电压是 正
弦的， 而输入交流 电流是一个时间很短 、 峰值很高的
周 期性 尖 峰 电流 ， 波形 严重 畸 变 。 如 果去 掉输 入滤 波 电容 ， 则 输 人 电流变 为 近似 的正 弦波 ， 提 高 了输 入 侧 的功率 因数 并减 少 了输 入 电流 的谐波 ，但 是整 流 电
ｏ ｎ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｃ ａ ｌ Ｔ ｙ ｏ ｕ ｔ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ － ｌ ｏ ｗ ｓ ｔ ａ ｒ ｔ － ｕ ｐ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ， ｌ ｏ ｗ ｑ ｕ ｉ ｅ ｓ ｃ ｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ． Ｉ Ｃ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｗ ｏ ｒ ｋ ｉ ｎ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｃ ａ ｖ ｉ ｎ ｇ ｍｏ ｄ ｅ ． Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｈ ａ ｓ ｉ ｎ ｎ ｅ ｒ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｉ ｅ ｒ ， ｔ ｈ ｅ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｉ ｓ ｃ ｏ ｎ ￣ ｏ Ｈ ｅ ｄ ｂ ｙ ｍｅ ｎｓ ａ ｏ ｆ ａ
关键词 ： 有源功率因数控制； 临界导电模式； 过压保护
中图分 类号 ： Ｔ Ｎ ４ ０ ２ 文献标 示 码 ： Ａ
Ｔｈ ｅ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ － ｍｏ ｄ ｅ Ｐ ＦＣ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｌ ｅ ｒ Ｉ Ｃ
ＮＩ Ｅ Ｊ ｉ － ｐ ｉ ｎ ｇ
平 滑的直 流输 出 ，必须 在整 流 电路和 滤波 电容 之 间
电子电路中的功率因数校正方法
电子电路中的功率因数校正方法在电力系统中，功率因数是衡量负载的有效功率与视在功率之比的指标，它的大小直接影响到电路的效率和能耗。
功率因数过低不仅会造成能源的浪费，还会导致电网负荷过大，甚至影响到电力设备的正常运行。
因此，为了提高电子电路的效率和减少能源浪费，我们需要采取合适的功率因数校正方法。
一、有源功率因数校正方法有源功率因数校正是通过引入功率因数校正装置来改善功率因数的方法。
这种方法主要利用电容器、电感器等能够主动吸收或释放无功功率的器件，在电路中实现无功功率的补偿，从而提高功率因数。
电容器校正法是一种常见的有源功率因数校正方法。
通过并联连接电容器，可以补偿电路中的无功功率，并提高功率因数。
电容器校正法具有动态响应快、控制简单、成本较低等优势，广泛应用于各种电子设备和家居电器中。
二、无源功率因数校正方法无源功率因数校正是通过改变电路的拓扑结构和元器件的参数来实现功率因数的校正。
这种方法通常不需要外部能量源，适用于一些不便于引入有源装置的场合。
改变电路拓扑结构是一种常见的无源功率因数校正方法。
通过重新设计电路的连接方式，可以改变电路的功率因数。
比如，将并联电容器改为串联电容器，或者将串联电感器改为并联电感器，都可以改善功率因数。
改变元器件参数也是一种常用的无源功率因数校正方法。
比如，通过改变电容器的容值或电感器的感值，可以调整电路的无功功率，从而改善功率因数。
这种方法需要根据实际电路的负载情况和功率因数要求进行参数匹配，以达到最佳校正效果。
三、主动功率因数校正方法主动功率因数校正是一种较为高级的功率因数校正方法，它通过监测电路的功率因数，再由控制器控制相关装置实现校正。
这种方法具有较强的自动化和智能化特点，能够实时监测和调整功率因数，保持电路的最佳工作状态。
主动功率因数校正方法通常采用微处理器或数字信号处理器作为控制器，并配合电容器、电感器等装置进行校正。
控制器根据电路的负载变化和功率因数需求，计算出所需的校正量，并控制装置的工作状态和参数，实现功率因数的校正。
变频空调中功率因数校正的控制电路设计
变频空调中功率因数校正的控制电路设计APFC control circuit design of inverter airCON上海大学，上海，200072Shanghai University, Shanghai 200072苗海亮，雷淮刚，陈辉Miao Hai-liang, Lei Huai-gang, Chen Hui摘要：利用双闭环控制原理设计了较大功率交流/直流变频空调的一种有源功率因数校正（APFC）方案。
实验结果表明前级PFC环节输出电压纹波大大降低，输入电流交越失真大为改善，满足了"3C认证"中EMC认证要求，最后给出了部分实验结果。
关键字：平均电流控制，有源功率因数校正，变频空调，3C认证Abstract：An active power factor control (APFC) scheme for high power AC and DC inverter air conditioner is implemented with BOOST CCM averaged current mode control. Its voltage loop and current loop control circuit is mainly designed. Experimental results prove that the output ripple voltage is reduced and the input current crossover distortion is restrained greatly, which meet the EMC conditions in the "China Compulsory Certification". Finally, some experimental waves are also given as proofs.Keywords：Average Current Control , APFC，Inverter AirCON，3C Certification1 引言目前市场上销售的交流、直流变频空调中，其功率前级一般都采用二极管全桥整流方式，造成电网谐波污染，功率因数下降，而且产生很强的EMI，对电网和其他用电设备的安全运行造成潜在危害。
功率因数校正波形及谐波控制要求!
功率因数校正波形及谐波控制要求1.大于0.9以上的功率因数校正的基本电压和电流波形：①满载, 115Vac电压输入②满载, 230Vac电压输入③调光电源的满载, 115Vac电压输入④调光电源的满载, 230Vac电压输入⑤满载, 90Vac电压输入Upper: IIN, 0.2 A / div.Lower: VIN, 100 V, 10 ms / div.⑥满载, 265Vac电压输入Upper: IIN, 0.1 A / div.Lower: VIN, 200 V / div., 10 ms / div.2.带功率因数校正设计的MOS漏极电压和电流波形参考：①220V满载Upper: ID 2.0 A / Div.Lower: VDRAIN 200 V / Div.②265V满载Upper: ID 2.0 A / Div.Lower: VDRAIN 200 V / Div.3.谐波电流测量值和Class C限制值( <25W )①电源的满载谐波电流测试值②调光方式的谐波电流限值要求③谐波参考测试数据谐波测试与参考数据的设计裕量：4. 举例说明谐波的要求，实测和参考值分析 ① 产品的谐波要求值-举例② 谐波含量的百分比Harmonic谐波Iin(mA)限定值At230VAC % of-Fundamenta（基本测试的百分数） Maximum % Allowed By IEC61000-3-2. Class C （IEC 标准允许的最大百分比）13852 2.4 0.622.0 3 15.6 4.05 29.7 4 2.3 0.60 5 10.5 2.73 10.0 6 1 0.26 7 8.6 2.23 7.0 8 0.5 0.13 9 6.5 1.69 5.0 10 0.40.10。
主动式PFC方案
主动式PFC方案什么是主动式PFC？主动式功率因数校正 (Power Factor Correction，简称PFC) 是电力电子中的一个重要技术，用于提高电源的功率因数和效率。
PFC技术的主要目标是使输入电流的波形更接近正弦波，并与输入电压保持同相，从而减小谐波污染并提高功率因数。
主动式PFC方案是一种常见的PFC技术，其主要特点是通过控制电路中的电压和电流来实现功率因数校正。
主动式PFC的工作原理主动式PFC方案是通过使用控制电路，根据输入电压的变化来调整电路中的输出电流，从而实现有效的功率因数校正。
主动式PFC方案一般采用离散电路或集成电路来实现，其核心部分是功率因数校正控制器。
该控制器可以根据输入电流和电压的相位差来监测功率因数，并通过控制开关管的导通角来调整输出电流的波形，以使其与输入电压同相。
主动式PFC方案的基本工作原理如下：1.输入电压采样：控制电路会对输入电压进行采样，获取输入电压的波形和相位信息。
2.输入电流采样：同样地，控制电路还会对输入电流进行采样，获取输入电流的波形和相位信息。
3.相位差计算：控制电路会通过计算输入电流与输入电压的相位差来获得功率因数的信息。
4.控制信号生成：根据相位差的大小，控制电路会生成相应的控制信号。
5.开关管控制：控制电路将控制信号传递给开关管，从而控制开关管的导通角度。
6.输出电流校正：开关管的导通角度的变化会使输出电流的波形发生改变，从而校正功率因数。
主动式PFC的优点相比传统的无功补偿方法，主动式PFC具有许多优点，可以显著提高电源的功率因数和效率。
以下是主动式PFC的几个优点：1.高功率因数：主动式PFC方案可以将电源的功率因数提高到接近1，减小在电网中产生的无用功，并提高电源的利用率。
2.低谐波污染：主动式PFC方案可以实现输入电流的波形接近正弦波，减小谐波对电网和其他设备的影响，降低谐波污染。
3.有效利用电源：主动式PFC方案可以使电源在输出电流波形变化时自动调整输出电压，从而提高输出电源的利用率，并避免过度供电或欠供电的情况发生。
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功率因数校正方案
方案一：采用数字控制
方案：采用MCU （微控制单元）或DSP（数字信号处理）通过编程控制完成系统的功率因数校正。
，MCU 时刻检测输入电压、输入电流以及输出电压的值，在程序中经过一定的算法后输出PWM 控制信号，经过隔离和驱动控制开关管，从而提高输入端的功率因数。
采用数字控制的优点是通过软件调整控制参数，使系统调试方便，减少了元器件的数量。
缺点是软件编程困难，采样算法复杂，计算量大，难以达到很高的采样频率，此外还要注意控制器和主电路的隔离和驱动。
方案二：采用模拟控制
方案：采用专用PFC（功率因数校正）控制芯片来完成系统功率因数的校正。
整流后的线电压与误差放大器处理的输出电压相乘，建立电流的参考信号，该参考信号就具有输入电压的波形，同时也具有输出电压的平均幅值。
因此在电流反馈信号的作用下，误差放大器控制的PWM 信号基本变化规律是成正弦规律变化的，于是得到一个正弦变化的平均电流，其相位与输入电压相同，达到功率因数校正的目的。
该方案的优点是，使用专用IC 芯片，简单直接，无需软件编程。
缺点是电路调试麻烦，易受噪声干扰。
模拟PFC 控制是当前的工业选择，且技术成熟，成本低，使用方便。
通过比较，系统选用方案二，采用TI 公司专用PFC 控制芯片UCC28019 来完成功率因数的校正。
方案一：LC校正电路根据电感电流不能突变的原理，整流后采用LCC滤波电路,可在一定程度上提高功率因素PF，一般可达0.8～0.9。
优点是电路简单、可靠性高、成本低、EMI（电磁干扰）小；缺点是体积大、重量重，电感损耗较大，PF很难接近1。
方案二：填谷式PF校正电路使用电容C1～C2及二极管D5～D7构成填谷式滤波电路，扩展了整流二极管电流波形导通角θ，二极管D6后可串联浪涌电流限制电阻R，可将PF提高到0.8～0.9之间。
该电路优点：体积略小于LC校正电路，可靠性高，EMI小，PF也容易达到0.85以上；缺点是输出功率小，只能用在输出功率小于25W的AC-DC变换器中，损耗相对较大，输入电压允许变化范围小，一般不超过15%。
电路原理图如图2.1所示。
2.1 填谷式电路
方案三：有源功率因素校正(APFC)电路在整流器与负载之间插入具有特定功能的DC-DC变换器，使输入电流波形尽可能接近正弦波，构成有源功率因素校正电路（APFC）。
该技术优点是：电路体积小，校正后的PF接近1；输入电压变化范围大，目前支持全电压范围(90V～265V)的APFC电路技术非常成熟、应用也很普及，因此在输出功率为20W～300W的AC-DC 变换器中使用APFC电路来改善电流波形THD（总谐波失真）参数较为合适。
缺点是：该电
路相对复杂，成本较高。
方案选择：综合以上分析，采用方案三，即有源功率因素校正（APFC）电路。