PFC电源技术及其空调解决方案
独家 最新PFC技术以及解决方案
独家最新PFC技术以及解决方案电源网讯功率因数校正(PFC)是电源设计人员面临的重要任务。
根据IEC61000-3-2 谐波标准中的D类规定，功率在75 W 以上的个人计算机和电视机等电子系统的电源要进行功率因数校正。
根据输入电流控制原理的不同，PFC 可以分为不同的类型，如临界导电模式(CrM)、不连续导电模式(DCM)、连续导电模式(CCM)和频率钳位临界导电模式(FCCrM)等。
CrM 的的主要特征是电流有效值(RMS)大，开关频率不固定，常用于需要简单控制方案的照明和交流适配器等低功率应用，典型解决方案如安森美半导体NCP1606；DCM 的主要特征是电流有效值最高，线圈电感较低及稳定性最佳，常见于中低功率应用；CCM 的主要特征是总是硬开关，电感值最大，电流有效值最小，在较高功率(>300 W)应用中特别受到青睐，典型解决方案如安森美半导体NCP1654；FCCrM 的主要特征是电流有效值大，频率被限制，线圈电感较小，在中等功率条件下具有极高能效，典型解决方案如安森美半导体NCP1605。
值得一提的是，FCCrM 可以视作带有频率钳位功能(由振荡器设定)的临界导电模式，综合了CrM 和DCM 的优点：DCM 限制最大开关频率，而CrM 降低最大电流应力。
总的来看，FCCrM 解决方案似乎拥有最高的能效。
新的应用需求为PFC提出更高要求一些新的应用需求推动着业界开发新的PFC 技术。
这其中颇为受人瞩目的就是新兴的能效标准要求计算机ATX 电源具有越来越高的能效。
例如，80 PLUS 银级标准(等同于“能源之星”5.0 版计算机电源标准及CSCI 标准第三阶段目标)要求，到2010 年6 月，多路输出ATX电源在20%、50%和100%负载条件的能效分别达到85%、88%和85%，详见表1 所示。
表1：80 PLUS 等能效标准对多路输出ATX 电源的能效要求要提高ATX 电源能效，以满足最新能效标准的更高要求，重要的是以系统性的途径来分析功率损耗来源，并针对性地降低功率损耗。
pfc控制方案
pfc控制方案PFC控制方案是用于提高功率因数的一种方法，通过校正功率因数可以减少无功功率的损失，提高电能的利用效率。
以下是几种常见的PFC控制方案：1. 前级整流PFC控制方法：在电源输入端加入整流电路和滤波电路，使用电感、电容等元件来校正功率因数。
常见的前级整流PFC控制方法有整流桥式电路和整流PFC控制器。
2. 调制PFC控制方法：通过调制开关器件的开关频率和占空比来控制输入电流和输出电压的波形，从而实现功率因数校正。
常见的调制PFC控制方法有基于边沿调制的PFC控制和基于谐振变换的PFC控制。
3. 峰值电流法：在有源PFC的实际应用中，峰值电流法是非常常见的控制方式，其主要功能是检测峰值电流。
在应用中，通常采用恒定的开关电源工作频率，只有稳定的工作频率才能有效地、快速地检测出峰值电流，并将这一电流“削尖”、均化来控制开关管，并同时对PWM进行调节，使输入电流波形与输入电压保持同步，从而提高功率因数。
缺点是由于输入电流被“削尖”，在电路上对输入电流波形需要进行斜率补偿。
4. 滞环电流法：滞环电流控制法也同样是一种比较常见的有源PFC控制方式，其主要功能是检测APFC电路中电感上的电流。
当电感电流达到一定值时，则开关管开始导通，电感电流下降到一定值时，开关管将会陡然截止。
它的控制方式是利用工作频率改变来控制开关管的导通和截止。
一般设计输出滤波电路时，按最低工作频率考虑所以，开关电源的体积和重量是最小的，工作损耗最小。
5. 平均电流法：有源PFC的平均电流控制法，这种方法在开关电源和电子镇流器的产品设计中是应用的最多的一种方法，其特点是THD值小，对噪声不敏感，电感电流峰值与平均值之间的误差小，具有恒定的工作频率，可以任意拓扑各种控制电路，输入电压可以随便调节。
然而，这种方法的缺点是控制电路比较复杂，需要增添电流误差放大器。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关书籍或咨询专业人士。
变频空调pfc电路检修方法与技巧
变频空调PFC电路检修方法与技巧一、引言在变频空调的电路中，P FC（P ow er Fa cto r Co rr ec ti on，功率因数修正）电路是至关重要的部分。
PF C电路能够有效提高空调的功率因数，减少无效功率的浪费，提高能源利用效率。
然而，由于长期使用和外界环境等因素的影响，P FC电路可能会出现各种故障。
本文将介绍变频空调P FC电路的检修方法与技巧，帮助您快速定位并解决故障。
二、P F C电路的原理P F C电路用于修正电源电压与电流之间的相位差，以提高功率因数。
在变频空调中，P FC电路通常使用整流器和电容器组成的桥式整流滤波电路。
其工作原理如下：1.整流器将交流电源转换为直流电压。
2.通过电容器滤波，减小电压波动。
3.控制电路根据负载变化调节电容器的充放电速度，以提高功率因数。
三、检修前的准备工作在进行P FC电路的检修前，需要做一些准备工作，以确保操作安全并提高检修效率。
以下是一些注意事项：1.在检修前，请断开变频空调的电源，确保工作环境安全。
2.准备必要的工具，例如万用表、电压表等，以便测量电压和电流数值。
3.了解PF C电路的工作原理和基本知识，以便更好地理解故障原因。
四、常见故障及解决方法4.1故障一：P F C电路无输出可能原因：1.整流器损坏或损失整流功能。
2.电容器漏电或电容值减小。
3.控制电路故障。
解决方法：1.使用万用表测量整流器的导通情况，如发现损坏，需要更换整流器。
2.使用电容测试仪测量电容器的漏电情况和电容值，如有问题，需要更换电容器。
3.检查控制电路的连接情况和元件损坏情况，如有问题，需要修复或更换元件。
4.2故障二：P F C电路输出波形不正常可能原因：1.电源电压不稳定。
2.滤波电容损坏或电感线圈短路。
3.控制电路故障。
解决方法：1.测量电源电压，如发现不稳定，需要检修或更换电源电压稳定装置。
2.使用万用表测量滤波电容的电压和电感线圈的电阻，如发现异常，需要更换损坏的元件。
空调控制器中超高频PFC技术的应用研究
空调控制器中超高频PFC技术的应用研究摘要：随着电力电子技术的快速发展，日常电气设备性能不断提升，电能使用效率需随之提高，电源功率密度也需增加。
Boost型PFC电路由于输入电流脉动小、EMI小、电流易控、可靠性高等特点，被广泛应用到工业领域。
针对不同拓扑结构PFC进行研究，大功率情况一般采用交错式PFC，是一种基于谐振变换器和移相全桥变换器的混合调制型双路输出变换器拓扑结构，能够实现双路输出，通过软开关调节，实现两路无耦合降低开关损耗，满足高效、高功率密度要求。
关键词：空调控制器；超高频PFC技术；应用；一、空调的特点首先，空调行业是高成本压力行业之一，因此PFC方案的应用必须具备成本优势，最少限度不能明显增加成本。
其次，实际应用中变频空调的压缩机、风机转速在1Hz～120Hz范围变速工作，整体运行功率范围非常宽，低至几十瓦或高达几千瓦，这就要求PFC方案既能满足低功率下的高效率要求，又能满足高功率下的高输出电压要求，以保证电机的可靠控制。
二、空调控制器中超高频PFC技术的应用1.PFC工作模式。
PFC工作模式主要有临界导通模式（CR M）和连续导通模式（CC M）两种。
临界导通模式的特点是开关管在电感电流回零时开通，优点是电流完全跟随电压控制产生谐波小、控制原理简单且不需涉及算法、开关频率高电感量需求小、IGBT及二极管承受应力小，缺点是IGBT和电感的峰值电流高、开关频率高需开关特性好的IGBT，适合3kW以下应用。
连续导通模式的特点是开关管开通时电感电流不回零，优点是开关频率可设置、IGBT和电感的峰值电流小，缺点是控制复杂且一般涉及算法、电感量的需求较高（取决于开关频率）、IGBT及二极管承受电应力大，适合2kW以上应用。
2. 有源PFC电路。
1）单路有源PFC电路单路boost有源PFC电路由单个电感、IGBT和快恢复二极管组成，通过控制IGBT的开关，电感充放电，达到功率因数校正和控制母线电压。
独家最新PFC技术以及解决方案
独家最新PFC技术以及解决方案随着能源需求的不断增长，传统的能源生产模式已经无法满足全球人民的需求。
因此，寻找新的能源技术和解决方案已成为当今社会的重要任务之一、一种被广泛关注的新技术就是PFC（Power Factor Correction）技术。
PFC技术是一种用于改善或修正电力系统功率因数的技术。
通常情况下，电力系统中的负载会产生一定的视在功率和有用功率。
而当负载中存在感性元件（如电感器）时，会导致电流滞后于电压，从而产生无功功率，降低系统的功率因数。
而PFC技术可以通过降低感性元件的影响，提高电力系统的功率因数。
PFC技术有多种不同的解决方案，下面将介绍两种常见的PFC技术以及相应的解决方案。
第一种是被动PFC技术，也被称为基于电容的PFC技术。
这种技术使用电容器来补偿系统中的无功功率，从而提高功率因数。
电容器可以储存能量并在需要时释放。
这种技术的一个优点是成本较低。
然而，被动PFC技术的缺点是在负载变化时效果不稳定，并且可能会产生谐波问题。
第二种是主动PFC技术，也被称为变频器PFC技术。
这种技术使用特定的电路和控制算法来实时监测负载需求，并调整输入电流和电压以匹配负载需求。
主动PFC技术能够提供更稳定的功率因数，减少谐波产生，并且适应负载变化。
然而，这种技术的成本较高，并且需要复杂的控制系统。
除了上述两种常见的PFC技术，还有其他一些新的PFC技术和解决方案正在不断发展和研究中。
例如，混合PFC技术结合了被动PFC和主动PFC的优点，提供了更好的性能和效率。
多级PFC技术利用多级变换器来提供更高的功率因数和更低的失真。
总之，PFC技术是一种重要的电力系统技术，可以改善系统的功率因数，提高能源利用效率。
不同的PFC技术和解决方案适用于不同的应用场景。
随着技术的不断发展，我们可以期待PFC技术在未来能够更广泛应用，并为能源领域带来更多的创新和进步。
变频空调pfc原理
变频空调pfc原理
变频空调的PFC（Power Factor Correction）原理是通过使用电源电路中的电容和电感元件来改善电源系统中的功率因数。
PFC技术主要应用于大功率电器设备，如空调、电视机和电脑等，以提高电器设备的能效和稳定性。
传统的空调设备通常采用的是交流电源供电，交流电的特点是电压幅值和频率都是不稳定的，无法满足空调设备对电能的需求。
而变频空调则采用了PFC技术，能够对输入电源进行调整和改善，使得电压和频率都能够达到稳定的状态，以获得更高的能效和电器设备的稳定性。
变频空调的PFC技术主要包括两个方面，即电流整形和功率因数的改善。
电流整形通过使用电容和电感元件，对电源输出的电流进行整形以减小电流的峰值，从而减少电网在传输和负载方面的损耗。
由于电流整形能够减少电流峰值，从而降低了变频空调对电源的要求，使其能够在低负载时仍能正常运行。
功率因数的改善是通过改变电源的电流和电压之间的相位差来实现的。
传统的空调设备在低负载情况下，功率因数通常较低，会导致电能的浪费。
而变频空调则通过把电流和电压的相位差控制在最小范围内，使功率因数接近1，从而最大限度地提高了能源的利用效率。
变频空调的PFC技术还可以使电器设备在启动过程中的电流峰值降低，以减少对电源系统的冲击。
此外，PFC技术还能够减少电源中的谐波和电磁干扰，提高
电器设备的工作稳定性。
总之，变频空调的PFC技术通过使用电容和电感元件来改进电源系统，对输入电流进行整形并改善功率因数，从而提高能效和稳定性。
变频空调不仅可以节约能源，还能减少对电源系统的负担，提高电器设备的工作效率和使用寿命。
PFC工作原理和控制方法
PFC工作原理和控制方法功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）是一种电路技术，它的原理是利用电感元件和开关器件构成的开关电源，通过控制开关管的导通时间和断开时间，调节输入电源与负载之间的能量传递方式，使得输入电流与电压之间的相位关系接近于1（即电流和电压的波形相位角接近0度），以提高电源设备的效率和减小对电网的污染。
PFC的目标是解决传统开关电源存在的电能损耗大、功率因数低和对电网的干扰等问题。
传统开关电源是通过整流电路将交流电转换为直流电，然后利用滤波电路去除直流电中的脉动，最后通过开关器件将直流电转换为不同输出电压的电源。
但是，由于整流电路和滤波电路的存在，传统开关电源导致了较低的功率因数。
PFC的核心是利用电感元件和开关器件构成的开关电路，通过改变开关管的导通时间和断开时间来调整系统电压的大小和波形。
在电流和电压的波形相位角相近时，功率因数接近1，电能利用效率高。
具体来说，当输入电压为正弦波形时，系统使用脉宽调制技术（PWM）控制开关管的导通时间和断开时间，实现输出电压的调节。
控制器通过检测输入电流和输出电压的大小，根据预设的控制算法来调整开关管的导通时间和断开时间，进而控制输出电压和功率因数。
PFC的控制方法：1.辅助开关电容法：该方法使用电容和电感元件来实现功率因数校正。
电容和电感元件串联在负载和开关电源之间，形成一个谐振回路，通过谐振回路来改善电路的功率因数。
该方法简单、成本低，并且能够实现良好的功率因数校正效果，但是对于负载变化较大的情况，调节过程比较缓慢。
2.主动式功率因数校正法：该方法通过信号处理器控制器控制开关管的导通和断开时间，实现对输出电压和功率因数的调节。
控制器对输入电流和输出电压进行采样，得到电流和电压的实时数值，然后根据预设的控制算法调整开关管的导通时间和断开时间，使得功率因数接近13.整流器功率因数校正法：该方法在整流电路中加入补偿电路，通过补偿电路提前或滞后改变整流电流的波形，使得输入电流和电压的相位角接近于0度。
变频空调pfc电路工作原理详解
变频空调pfc电路工作原理详解
变频空调PFC电路是一种功率因数校正电路，它可以有效地提高空调
的能效和稳定性。
PFC电路主要由整流桥、滤波电容、功率开关和控
制电路等组成。
其工作原理如下：
1. 整流桥：将交流电源转换为直流电源，以供给后续的电路使用。
2. 滤波电容：对整流后的直流信号进行滤波，去除其中的纹波成分，
使输出信号更加稳定。
3. 功率开关：控制输入信号的开关状态，实现输出信号的调节和控制。
4. 控制电路：对功率开关进行控制和调节，以保证输出信号符合要求。
在变频空调中，PFC电路主要用于校正输入功率因数，提高空调的能
效和稳定性。
具体来说，PFC电路可以有效地减少谐波失真和热损耗，并且可以提高系统的功率因数。
这样就可以减少系统中的能量浪费，
并且可以降低运行成本。
总之，变频空调PFC电路是一种非常重要的技术手段，它可以有效地
提高空调系统的能效和稳定性。
通过对其工作原理进行深入了解，我
们可以更好地理解和应用这一技术，从而为空调系统的设计和运行提供更加可靠和高效的支持。
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其中
iL2
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
交错式PFC电感值计算（2.8KW PFC实例）
传导EMI低频段影响 滤波电容高频耐力 主电路开关应力损耗
Vi nac-nom 220 Vac Vo-nom 54.5 V
Discription Input rms Voltage Output Voltage Output max Power PFC Efficiency Reactor Induct Fixed Frequency Input Sine PK Current Duty at Sine PK Max Current at sine PK of L1 RMS current of each reactor Input current ripple (I_L1+I_L2) Boost Inductor Ripple/AC Current(pk-pk)
2016（格力）开关电源技术培训
2016/3/12
田村(中国)上海技术研发中心 中国电源学会专家委员会 电源学会磁技术专业委员会
副所长 委员 委员
邵革良
主讲
PFC电源技术及其空调解决方案
技术培训
Innovation Achieving Chinese Local Core Competitiveness
(3-Level )
三相三电平无桥PFC (CCM)
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
交错式PFC的优点
iL1+iL2 iL2 iL1
交错驱动大幅减小输入电流高频纹波 →2只小感值L实现低纹波 →减半的电流大幅降低电感成本
6KW 交错CCM PFC实测波形 350uH/30A ×２
例：
fs w1 110KHz η 97%
Vbus -nom 418 Vdc Io-nom 50.0 A
180uH @11A 6.5A.rms
Vin min. 176 V 418 V 2725 W 95.4% 180 uH 110 KHz 23.0 A 40.5% 14.0 A 8.2 A 1.63 7.1% 200 V 418 V 2725 W 96.1% 180 uH 110 KHz 20.0 A 32.3% 12.3 A 7.2 A 2.41 12.0% Vin nom 220 V 418 V 2725 W 97.0% 180 uH 110 KHz 18.1 A 25.6% 11.0 A 6.5 A 2.64 14.6% 240 V 418 V 2725 W 97.8% 180 uH 110 KHz 16.4 A 18.8% 9.8 A 5.9 A 2.48 15.1% Vin max 264 V 418 V 2725 W 98.8% 180 uH 110 KHz 14.8 A 10.7% 8.4 A 5.3 A 1.77 12.0%
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （单相→三相）无桥CCM PFC方案
Vienna(3-Level)
(3-Level )
三相三电平无桥PFC (CCM)
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （单相→三相）无桥CCM PFC方案
Vienna(3-Level)
3~5P (~7.5KW)
缺点 优点 大功率输出（1~7.5KW） ► EMI差，滤波器成本较高 THD效果好 ► 高性能快恢复二极管 大幅减小L电感量 改进对策（板载） APF贡献效果好 采用铝线立绕、环形立绕控制成本，改善EMC
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （单相）Interleave CRM PFC
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （单相）高频部分开关优化控制
iL
iAC VAC
VC
iL
Gate Driver
廉价型高次谐波改善方案
--
部分开关改进方案
优点（部分开关对比） 缺点（部分开关对比） L值更小，更低的成本 ► 音频噪音明显 更大功率应用 ► EMI效果变差 （中功率商用机等） 改进对策 小功率空调：铁硅环绕线（板载） 大功率空调：混合磁路+铝线立绕
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2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
为何变频空调机需要高次谐波控制功能？
问题所在！
AC 电源
压缩机
MCU IEC61000-3-2
家用变频空调常见电气拓扑例
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
交错式PFC电感值计算
iAC VAC iL1+iL2
iL1
iL2
D<0.5
iAC =iL1+iL2
ΔIIN=Δ(IL1+IL2)
D<0.5
iL2
iL1
交错并联电感电流纹波叠加
同理 D>0.5
iL1+iL2 Vin 交流输入工频峰值电压、 Vo PFC直流输出电压 L 单个PFC电感感量
Battery Power Station
储能电站
Energy Collector 能量回馈
UPS & Converter UPS,电源
APF,SVC 电力谐波整治
Elevator 电梯
New-Ene. Automobile
新能源汽车
田村（中国）企业管理有限公司 上海技术研发中心
Vin
GRV1 GRV2
交错驱动大幅减小输入电流高频纹波 →2只小感值L实现低纹波 →减半的电流大幅降低电感成本
可变(饱和)气隙设计 磁芯形状设计
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
变频空调高频PFC应用
MPU
单相PFC应用 1.5P 2.5P 3.0P
交错式PFC应用
5.0P
5P ~7.5KW
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （单相）Interleave CCM PFC
iAC iL1+iL2 iL1
VAC
iL2 Vin
GRV1 GRV2
3P (~3.8KW)
3P (~3.8KW)
iL1+iL2
Vin iL1 iL2
GRV
iAC VAC iL
1~2P ~2.6KW
VC
iL
Gate Driver
廉价型高次谐波改善方案
优点 低成本（IGBT，D，L） 电磁兼容性好 控制简单 效率高
--
部分开关方案
► ► ► ► ►
缺点 小功率应用（1-2匹为主） 体积大、铜铁消耗多 电抗器外置，装配效率低、EMC易离散 易出现音频噪音 输出电压低，电网适应性差
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （单相）无桥CCM PFC方案
L/2@Isinpk IIN
L@Isinpk IIN/2
<<L/2@Isinpk IIN Vienna(3-Level) (3-Level )
<<L/2@Isinpk IIN
各种单相无桥PFC (CCM)
7.0P
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
Change the World
Innovation Cooperation Optimization
We Supporting！ (Q&A)
Thank you !
Air Conditioner 变频空调 PV Inverter 光伏逆变器
一般整流滤波电路（被动式）
iAC
200
VAC
+ -
+
VC
150 100 50 0 -50 -100 -150 -200
VC iAC
VAC
-
iAC
VC
VAC
+ -
+
VC
-
iAC VAC
全桥整流电路及其高次谐波问题
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （单相）部分开关控制
VC
iAC iL1+iL2 iL1
iL1+iL2
Vin
iL1
iL2
VAC
iL2 Vin
GRV1 GRV2
GRV1 GRV2
2合1磁集成CB电感 2P (~2.6KW) IGBT CRM Interleave 优点 缺点 ► 纹波较大，需要差模滤波 THD效果极好、控制简单 ► 频率高，不易采用IGBT L电感最小、无噪音 ► 磁芯损耗大，必须采用铁氧体材料 低成本、 高效率、良好EMC 既有利于APF提升 改进对策（板载）
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （单相）高频CCM PFC
iAC VAC iL
1~2P ~2.6KW 3P ~4.5KW
iL
Gate Driver
优点 结构简单、较大功率输出 板载：1~2P 外置：3~5P(中功率商用机) THD效果好 低噪音
缺点 ► EMI差，滤波器成本高 ► 高性能快恢复二极管 ► 高频大功率电感，成本较高
2合1磁集成CB电感，优化L-I曲线，采用IGBT器件
2016（格力）PFC电源技术及其空调解决方案
高次谐波控制方案： （三相）CCM PFC方案
特点 THD效果极好 可双向工作，效率高 控制复杂 EMI问题比较严重 器件应力比较大，电感量大 ► ► ► ► ►