功率因数校正(PFC)技术综述

合集下载

漫谈PFC的原理与实现

漫谈PFC的原理与实现

漫谈PFC的原理与实现PFC(Power Factor Correction)即功率因数校正,是一种通过电子设备来改善电源系统功率因数的技术。

在传统的电源系统中,由于非线性负载的存在,电流和电压之间出现了相位差,从而导致功率因数较低。

低功率因数会造成电网供电能力的浪费,对供电设备和线路的损耗加大,同时也会产生电网污染。

PFC技术的实现原理主要有三种:被动PFC、主动PFC和混合PFC。

被动PFC主要通过电感和电容构成LC滤波网络,使得电源输入电流与电源输入电压之间达到一定的相位差,实现功率因数的校正。

它可以简单、成本低廉,但在电源负载变化较大的情况下,效果较差。

同时,被动PFC对负载变化的响应较慢,难以满足高性能电子设备对电源质量的要求。

主动PFC则通过将电源的输入电流与输入电压进行精确的控制,使得输入电流能够与输入电压保持相位同步,从而实现功率因数的校正。

主动PFC一般采用桥式变流器和直流电压连接到负载的电容网络,并通过控制开关管的通断情况来控制输入电流的形状和相位位置。

主动PFC具有快速响应、高精度的特点,能够有效地提高功率因数,但成本较高。

混合PFC则是将被动PFC和主动PFC技术结合起来,取两者之长,弥补各自的不足。

混合PFC常常采用LC滤波网络作为前级滤波,通过电感和电容限制谐波电流,进而减小对负载变化的敏感度。

然后通过主动PFC控制器对谐波进行反馈控制,实现功率因数的校正。

混合PFC技术可以在保证高效性能的同时,降低系统成本,提高电源系统的可靠性和稳定性。

实现PFC的关键在于控制输入电流与输入电压之间的相位差,从而使得功率因数接近1、常见的控制方法包括辅助电源的采样反馈、基于模拟电路的控制、基于数字信号处理器(DSP)的控制和基于微控制器(MCU)的控制等。

辅助电源采样反馈法通过对输入电流进行采样和测量,然后反馈给控制器进行计算和控制,从而实现功率因数的校正。

这种方法实现简单,但精度不高,对负载变化响应较慢。

漫谈PFC的原理与实现

漫谈PFC的原理与实现

漫谈PFC的原理与实现PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)是一种用于提高交流电路功率因数的技术,旨在改善电能的利用效率和减少无功功率的损耗。

本文将从PFC的原理及其实现方面进行探讨。

首先,我们来了解一下什么是功率因数。

功率因数是指实际有功功率与视在功率的比值,通常用于描述交流电路的负载特性。

功率因数的范围从-1到1之间,其中1表示纯有功功率,0表示纯无功功率,-1表示有相位差的负载。

在传统的交流电源中,负载常常是由电感和电容等元件组成的,这些元件会产生电压和电流之间的相位差,导致功率因数下降。

当功率因数较低时,电网输送的电能中包含大量的无功功率,这会导致电网负荷过大,增加输电损耗,并降低电能利用效率。

为了解决这个问题,PFC技术被应用于交流电路,通过校正电压和电流之间的相位差,提高功率因数。

PFC的工作原理主要基于两种方法:主动式PFC和被动式PFC。

主动式PFC通过控制输入电流来减小输入电流与输入电压之间的相位差,实现功率因数的校正。

其核心是开关电源,通过高频开关器件(如MOSFET)进行开关操作,将输入电压转换为高频脉冲,经过整流和滤波之后,得到直流电压。

然后通过控制开关电源的导通和截止来控制输出电压和电流之间的相位差,从而实现功率因数的校正。

被动式PFC则是通过用电感和电容等元件来滤除谐波,实现功率因数的校正。

其核心是电感和电容组成的滤波器,通过选择合适的电感和电容数值,使得滤波器的谐振频率与输入电压频率接近,从而实现对谐波电流的消除和功率因数的校正。

除了主动式和被动式PFC,还有一种被称为混合式PFC的方法,它结合了主动式和被动式PFC的优点,通过控制开关电源和使用电感和电容等元件的组合,实现功率因数的校正。

至于PFC的实现,现在有许多成熟的方案。

例如,ACS、DCS和UC3854等IC芯片,能够提供全面的PFC解决方案。

这些芯片通常提供了高效的开关电路、反馈控制、滤波器设计和保护等功能,可以方便地实现各种类型的PFC。

pfc电路原理

pfc电路原理

pfc电路原理
PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)电路是一种用
于改善电力系统功率因数的电路。

它通过控制输入电流的相位和振幅,使其与输入电压同相且接近正弦波,从而有效提高电力系统的功率因数。

PFC电路通常由三个主要部分组成:整流器、电容器和控制电路。

整流器将交流电源的电流转换成直流电流,并通过电容器存储能量。

控制电路对电容器的充电和放电进行控制,使得电容器的电流与输入电压同相且接近正弦波。

在PFC电路中,功率因数是衡量系统电能利用效率的参数。

功率因数的范围介于0和1之间,数值越接近1,说明设备对
电能的利用效率越高。

如果功率因数低于0.9,说明系统存在
着功率因数不足的问题,需要通过使用PFC电路来进行校正。

PFC电路的工作原理是通过控制开关装置(例如MOSFET)
的导通和截止来调整电流的相位和振幅。

当输入电压为正时,开关装置导通,电容器开始充电,使得电流与输入电压同相。

当输入电压为负时,开关装置截止,电容器开始放电,使得电流与输入电压反相。

通过这样的控制,PFC电路能够实现电流的同相性和谐波的减少,从而提高功率因数。

PFC电路的应用范围非常广泛,例如家用电器、电动工具和电子设备等。

通过使用PFC电路,可以显著改善电力系统的功
率因数,减少潜在的功率损耗,提高能源利用效率,保护电力设备并减少对电网的负荷影响。

boostpfc工作原理

boostpfc工作原理

boostpfc工作原理PFC(功率因数校正)是一种电源电路技术,它是为了提高交流电源的功率因数而设计的。

在传统的电源设计中,通常只考虑交流电源的输出电压和电流波形,而忽略了功率因数的影响。

然而,低功率因数会导致电网负载增大,电网效率降低,甚至会对电网稳定性产生负面影响。

因此,为了满足能源高效利用和电能质量的需求,PFC技术应运而生。

PFC工作原理的核心是利用电流控制技术来调整交流电源的输入电流波形,使其与输入电压保持同相,并且具有恒定的幅值。

这样可以有效地提高交流电源的功率因数,从而减小电源对电网的负载。

下面将详细介绍PFC工作原理的基本过程。

PFC电路一般由整流器和滤波器两部分组成。

整流器将交流电源的输入电压转换为直流电压,然后滤波器用于消除直流电压上的纹波。

在此基础上,接入特殊控制电路来对交流电压和电流进行处理,实现功率因数的校正。

PFC电路的一种常用拓扑结构是“前级桥式整流器+后级恒流源”。

在前级桥式整流器中,通过一个桥式结构的整流器可以将交流电压转换为直流电压。

然后,这个直流电压将被发送到后级恒流源。

后级恒流源能够通过与输入电压形成反馈环路,对输入电压和电流进行精确控制。

这种结构可以有效地处理输入电流的波形,使其与输入电压同相且具有恒定的幅值。

在实际的PFC电路中,可以采用不同的控制策略来实现功率因数校正。

其中一种常见的控制策略是基于电流模式控制的。

这种策略的基本思想是通过比较输入电流与参考电流或输入电压的乘积来获得控制信号。

比较结果将输入到PWM(脉冲宽度调制)控制器中,PWM控制器会生成用于控制开关器件的脉冲信号,以实现对输入电压和电流的精确控制。

此外,还有其他一些控制策略,如基于辅助开关器件的控制、基于直接功率控制的控制等。

这些控制策略在不同场合下将有不同的适用性和优势。

需要注意的是,由于PFC技术需要对输入电流进行精确的控制,所以在实际应用中需要采用高响应速度和准确度的控制器,以确保PFC电路的性能和稳定性。

PFC电路原理介绍

PFC电路原理介绍

PFC电路原理介绍PFC(功率因数校正)电路是一种用于改善电力系统负载的功率因数的电路。

在传统的非PFC电路中,负载设备会引发电网过载、能源浪费、电源质量下降等问题。

而PFC电路能够通过控制输入电流与电压间的相位差,有效提高系统的功率因数,减少电网负载,提高能源利用率。

PFC电路的原理主要包括三个环节:整流、滤波和控制。

首先,交流输入电压经过整流器被转换为直流信号。

在传统的整流器中,采用的是非线性的二极管整流方式,输出电压波形不平滑,含有大量的高次谐波,功率因数较低。

而在PFC电路中,采用的是有源功率因数校正电路,可以通过智能控制的方式使输入电流与输入电压间的相位差趋近于零,从而使得输出电压及电流波形接近正弦波。

接下来,滤波器对输出的直流信号进行滤波处理。

滤波器一般采用电感和电容的组合,可以使电流连续性增加,减少纹波,提高输出电压质量。

最后,控制部分通过实时监测和调整输入电流与输入电压之间的相位差,以实现功率因数校正。

这部分通常采用微控制器或DSP芯片来实现,通过调整电路的工作状态和控制信号,可以使得输出电流与输入电压的相位差小于等于10度,从而实现高功率因数的目标。

PFC电路的工作原理实际上是通过不断改变输入电流的幅值和相位来保持输出电流与输入电压同相,从而提高功率因数。

在正弦波电流的情况下,功率因数为1,即输入电流和输入电压的相位差为零。

然而,在实际应用中,负载的电流通常不是正弦波形,因此需要通过控制电路来实现功率因数的校正。

PFC电路有两种常见的实现方式:被动式PFC和主动式PFC。

被动式PFC电路主要利用电感元件和电容元件的特性,通过电感的储能和电容的放电来实现波形修正。

这种方式成本较低,但功率因数的校正能力受限。

主动式PFC电路则通过加入电子开关元件,如MOSFET管或IGBT管,根据输入电流和输入电压之间的相位关系,实时开关电子开关元件,来控制输入电流的波形,进而实现智能化的功率因数校正。

三相功率因数(PFC)技术的综述

三相功率因数(PFC)技术的综述

M
sin(t) 3sin(t)
0 t
6
ia, avg
V 0D2 2Lfs
M
M sin(t) 3 sin(2t 2 )
2
3
3sin(t
2
3
)
M
3
sin(t
6
)
ia, avg
V 0D2 2Lfs
M
M sin(t) 3 sin(2t )
3
3sin(t
2
3
)
M
3
sin(t
S
D4
D5 D6
Co Load
电压补偿
PWM

六次谐波 发生器
乘法器
调制比m
谐波注入法主电路 及其控制框图
16
谐波注入法原理
输入电流谐波中五次谐 波占主导地位,电感电 流的平均值表达式中略 去5次以上谐波时,三
相电流可近似为
★ 6次谐波注入使开关导通比变为: d(t)=D[1+msin(6ωt+3π/2)] m为
M=3.5 M=3 M=2.5
优点:
★ 由于开关频率改变,从频谱 上看谐波不会集中分布在开关 频率附近,而是分布在某个频 率区域范围内。这就减小了谐 波的幅值,PFC电路前的EMI 滤波器可以设计得比较小。
M=2
21
两组电路尽可能工作在接 近DCM与CCM临界情况, 两只开关的驱动信号在相
位上相错开180o。
软开关辅 助电路
D1 D2 D3
Ds Lr
S
Cr
Co
Dr
D4
D5
D6
M
Load
工作原理:
★ 在主开关S导通期间,Cr通 过Lr,S,M内部的二极管放电 ,使Cr电压为上负下正。在开 关关断前一段时间,辅助开关M 先导通,Cr与Lr 谐振,将Cr上 充好的电能放出。谐振电流经过 主开关管的方向与原来主开关管 电流方向相反,抵消了主开关管 的电流,实现主开关管的零电流 关断。

PFC基础知识及FOC工作原理

PFC基础知识及FOC工作原理

PFC基础知识及FOC工作原理PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)是电力电子技术中的重要概念,用于提高交流电源的功率因数,减少谐波污染,提高电能的利用率。

在现代电力系统中,为了减少电能的损耗和环境污染,提高电力的可靠性和稳定性,PFC技术得到了广泛的应用。

下面将介绍PFC的基础知识及FOC(Field-Oriented Control,矢量控制)的工作原理。

PFC的基础知识:1. 功率因数(Power Factor)是指电流与电压之间的相位差,是用来衡量电源的有效功率与视在功率之比的一个无量纲物理量。

功率因数的理论范围是-1到1之间,当功率因数为1时,称为纯电阻性负载,表示电源输出的真正功率与电源输入的视在功率相等,电流与电压完全同相,是最理想的情况。

2.应用传统的整流电路(如桥式整流电路)时,由于其特性导致电流波形不是正弦波,会形成谐波,谐波会增加电网的负荷,降低电能的利用率,导致功率因数下降。

因此,需要对电流波形进行调整,使之与电源的电压波形相一致,从而提高功率因数。

3.PFC技术主要有主动PFC和被动PFC两种方式。

主动PFC通过增加一个特定的电路来改进功率因数,常用的技术有整流器前级的开关转换电路、变压器和电容器的组合电路等。

被动PFC通过选择合适的元件参数和拓扑结构来提高功率因数,常见的技术有谐振式反激电路、无源滤波电路等。

FOC的工作原理:FOC是一种用于交流电机驱动的控制策略,通过将电机的控制转化为矢量控制,实现精准的速度和扭矩控制。

其基本思想是将电机的空间矢量分解为两个独立的分量:磁场定向分量和磁场幅值分量。

磁场定向分量决定了电机的位置和速度,磁场幅值分量决定了电机的扭矩。

FOC的步骤如下:1.通过传感器测量电机的转子位置和速度信息,并将其送入控制器。

2.根据转子位置信息,计算电机的空间矢量分解,包括磁场定向分量和磁场幅值分量。

3.通过电流控制器控制电机的磁场定向分量,使其与期望的磁场定向分量相一致,从而实现精确的速度和位置控制。

三相功率因数校正(PFC技术的综述(2)

三相功率因数校正(PFC技术的综述(2)

三相功率因数校正(PFC技术的综述(2)杨成林,陈敏,徐德鸿(浙江大学电力电子研究所,浙江杭州310027)摘要:综述了三相功率因数校正电路发展现状,并对典型拓扑进行分析比较。

关键词:三相整流器;谐波;功率因数校正5三相双开关PFC在三相电路中,三相电流总共有3个自由度,而三相单开关PFC中只使用了1只开关管对电流进行控制,加上三相电流之和为零这个条件,最多只能对2个自由度的量进行控制。

所以可以通过增加1只开关管来对三相电流进行控制。

图23的电路中,用2只串联的开关管代替图8上的单管,并在输入端用3个Y型接法的电容来构造浮动中点,这个中点与两只串联开关管的中点相联[14]。

该电路Boost电感上的电流也是工作在DCM下,与图8电路不同之处是:图8中的3个Boost电感是同时充电或放电的,而图23电路中电压值最高相的Boost电感与其余两相上的Boost电感充电或放电在时间上是错开的,各相的电流波形如图24所示。

这样工作的好处是:在电感放电起始的一段时间里输出电压全部参与电感放电,而图8电路中电感放电时输出电压是被分成两部分分别参与不同的电感放电的〔由式(2),(3)可见〕,这就使电感放电时间缩短,即缩短了电感电流平均值与输入电压瞬时值的非线性阶段,可减小输入电流的THD。

在较小的输出电压下就可以获得比较小的THD。

此外,Y型接法的3个电容可以在一定程度上减小低次电流谐波[14]。

电路的不足之处是:电路工作在DCM下,THD仍比较大。

这种电路己在空调器中使用[15]。

图25所示为双开关谐振型三相PFC电路[16]。

在该电路中,开关(S1,S2)、三个串联L-C电路和由D7~D12组成的三相全桥电路一起组成谐振开关网图24三相双开关两电平PFC电路电流示意图图23三相双开关两电平PFC电路()三相功率因数校正(PFC)技术的综述(2)图25三相双开关谐振型PFC电路图26三相双开关三电平PFC主电路及控制框图图27三相双开关三电平PFC并联电路图28三相单开关PFC交错并联与三相双开关PFC交错并联在不同的输入电压下THD的比较络。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

功率因数校正(PFC)技术综述摘要:消除电网谐波污染,提高功率因数是电力电子领域研究的一个重大且很有实际价值的课题。

本文介绍了电网谐波污染问题和谐波抑制的方法;指出了功率因数校正的目的和意义;回顾了功率因数校正技术的发展概况、研究现状和未来的发展方向。

1 引言高效无污染地利用电能是目前世界各国普遍关注的问题。

根据统计,实际应用中有70%以上的电能要经过电力电子装置进行转换才能被利用,而在电力电子换流装置中,整流器约占90%,且大多数采用了不控或相控整流,功率因数低,向电网注入大量高次谐波,极大地浪费了电能。

电力系统谐波的来源主要是电网中的电力电子设备,随着此类设备装置的广泛应用,给公用电网造成严重污染,谐波和无功问题成为电器工程领域关注的焦点问题。

为了减轻电力污染的危害程度,许多国家纷纷制定了相应的标准,如国际电工委员会的谐波标准IEEE555-2和IEC-1000-3-2等,这些都有力地促进了学术界和工程界对谐波抑制的研究。

解决谐波污染的主要途径有两条:一是对电网实施谐波补偿,二是对电力电子设备自身进行改进。

前者包括对电力系统的无源滤波和有源滤波(APF),后者包括对电力电子装置的无源和有源功率因数校正,相比而言,后者是积极的方法。

电力电子装置的有源功率因数校正(APFC或PFC)从上个世纪80年代中后期以来逐渐成为电力电子技术领域研究的热点。

功率因数,是对电能进行安全有效利用的衡量标准之一。

从最初的因为大量感性负载投入电网带来的无功损耗,到后来的因为各种非线性整流装置投入电网带来的谐波污染,再到现在的电力电子装置尤其是开关电源的广泛使用而带来的大量谐波对电网的危害,功率因数校正技术走过了从无功功率补偿到无源、有源滤波、再到有源功率因数校正和单位功率因数变换技术的发展历程。

功率因数校正技术的发展,成为电力电子技术发展日益重要的组成部分,并成为电力电子技术进一步发展的重要支撑。

目前,单相功率因数校正技术的研究比较多,在电路拓扑和控制方面都相当成熟,而三相功率因数校正的研究则相对较晚较少。

近年来随着PFC技术的研究的不断深入,三相PFC日益引起人们的重视。

单相PFC技术的成熟对三相PFC的研究有很大的借鉴意义。

随着全世界范围谐波标准的强制执行,生产和制造低谐波污染的三相电力电子装置将是必然的趋势。

由于三相电路的复杂性和强耦合性,对三相功率因数整流器的研究还远未成熟。

2 谐波和无功功率的危害及补偿技术谐波和无功功率是关系电网质量的两个重要指标,两者的存在对电网或相关设备产生严重的影响或危害。

因此对谐波抑制和无功功率补偿的研究具有十分重要的意义。

2.1 谐波的危害在电力电子设备广泛应用之前,人们对谐波作了一些研究并有了一些认识,但由于当时谐波污染并不严重,而未引起重视。

20世纪70年代以来,电力电子技术迅速发展,电力电子装置日益普及,大量电力电子装置投入电网,在满足不同的用电要求的同时,也向电网注入了大量的谐波,谐波危害日益严重。

由于谐波引起的各种故障和事故不断发生,谐波的严重性才引起人们的关注,谐波的危害主要有以下几个方面:1.在电网设备中产生附加的谐波损耗,使功率因数降低从而降低电网和设备的效率。

2.谐波电流在输电线路阻抗上的压降会使用户端的电压波形产生严重的畸变,影响电气设备的正常工作,如使电机、变压器发生机械震动、噪声和过压、局部过热,使电容器、电缆等设备过热,绝缘老化,寿命缩短,以致损坏。

3.对三相四线制电网,大量的三次谐波在中性线中叠加,发生中线过热甚至发生火灾。

4.引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振,使谐波放大,加重了谐波的危害,甚至引起严重事故。

5.导致继电器保护和自动装置误动作,并使电气测量仪表计量不准确,影响计量精度。

6.对邻近通信系统产生干扰,轻者产生噪声,降低通信质量,严重导致信息丢失,系统紊乱。

2.2 谐波补偿技术为了解决谐波污染问题,基本思想有两种:一是加装谐波补偿装置。

二是对谐波源进行改造,使之不产生谐波。

前面一种就是谐波补偿技术,包括LC无源滤波器和有源滤波器两种。

2.3 无功功率的影响无功功率分为基波无功功率和谐波无功功率。

在工业和生活用电负载中,感性负载占很大的比例,如异步电机,荧光灯,工业电弧炉,变压器等。

阻感负载必须吸收无功功率才能正常工作,这类无功功率称为基波无功功率。

电力电子备等非线性装置也要消耗无功功率,这些装置会产生大量的谐波电流,谐波源要消耗无功功率,称为谐波无功功率。

大量的无功功率流入电网,会带来诸多不利影响,主要表现在以下几个方面:1.增加设备容量:无功功率的增大,使总电流增大,以及视在功率的增大,从而使设备的容量、导线规格、相应的控制设备、测量仪表、保护装置的规格容量也增加。

2.增加设备和线路损耗:由于无功功率导致电流增大,设备和线路的损耗增加,电能的利用效率降低。

3.线路压降增大:由于线路阻抗的存在,大量的无功电流注入电网会引起电网电压下降。

对冲击性无功负载还会引起电网电压剧烈波动,供电质量严重下降。

4.功率因数降低,设备容量利用少。

2.4 无功功率补偿由于无功功率会带来设备投资和运行费用的增加,能耗以及电网供电质量方面的后果,无功功率补偿技术引起了人们的重视,这就是最初的功率因数补偿技术。

无功功率补偿的作用有:提高功率因数,降低设备容量,减小导线截面积,节约有色金属。

降低电网线路损耗,节约电能,稳定电网电压,提高供电质量。

无功补偿技术主要有:同步调相机,并联电容器,静止无功补偿装置。

2.5 谐波标准制定谐波标准是治理谐波标准污染的重要措施之一,一些国家和国际学术构相继制定了相关标准。

其中,有的标准是针对公共电网接点电压的谐波,有的是针对用电设备的电流谐波,有的是针对用户系统的电流谐波。

关于限制用户对电网污染的中国标准是GB/TI4549-93“电能质量公用电网谐波”,它规定了电网标称电压为0.38/6/10/35/66/l10kV公用电网中的电压总畸变率和公共连接点的全部用户向该点注入的谐波电流分量。

限制用电设备对电网污染的德国标准是VDE0871,欧洲标准是EN-06555-2。

国际上广泛被接受的原欧洲标准IEC555-2,1995年改为IEC1000-3-2标准(如表2-1所示),它适用于每相输入电流小于16A的用电设备,对于每相输入电流在16A---75A之间的用电表2-1 IEC1000-3-2标准(对相电流小于16A的用电设备)3 功率因数校正技术发展概述3.1 功率因数技术解决的问题防止电网的谐波污染有两种方法:一是采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或补偿谐波,是被动的、治表的方法;另一种方法是改造电子设备本身,使其不产生谐波和无功,是主动的、治本的方法,这就是功率因数校正(PFC)。

不同时期,人们对功率因数问题的理解有所不同。

功率因数问题是用电设备对电网带来的影响问题。

不同性质的问题,其解决思路和方法也有所不同。

功率因数校正技术的发展过程就是对这一问题不断深入的认识和解决过程。

由功率因数校正的思想可知,在进行功率因数校正之前,必须先弄清楚电网中的谐波源。

电网中的谐波源有发电机、变压器、工业电弧炉、荧光灯及各种电力电子装置包括相控整流器和各种类型的开关电源。

在电力电子装置大量应用之前,主要的谐波源是发电机和变压器,二者的谐波发生都是电磁转换中的非线形引起的。

对于发电机可在设计的时候采取一些削弱谐波电动势的措施使之发出的电压中含有很少的谐波。

对于变压器可以采用合理的铁心结构和绕组连接方式,使铁心工作于线性区等手段而减少其谐波。

这些措施不属于功率因数校正范畴。

随着电力电子技术的发展,电力电子装置大量投入电网,迅速取代发电机和变压器,成为电网中主要的谐波源。

日本电气学会于1992年所作的一次有关谐波源的调查对一结论作了佐证.在被调查的186家具有代表性的电力用户中,无谐波源的只占6%,最大谐波源为整流装置的用户占66%,办公及家电的用户占23%,而后者的谐波均来自其中的整流装置,二者合为89%,再加上交流电力调整装置中的1%,最大谐波源来自电力电子装置的占90%,若排除6%的无谐波用户,则在所有谐波用户中电力电子装置占96%,这还只是1992年的情况,考虑到近年来计算机、通讯及IT网络行业的迅速发展,而导致的开关电源市场进一步扩大,电力电子装置在谐波源用户中的比例会更高,虽然我国情况与日本不同,但这一结论仍具有较大的参考价值。

在我国,一项调查显示:目前的大型企业中,几乎每家企业都有电网污染的现象。

在现代通信设施使用集中的商务楼内,污染更为严重。

电网污染还会随流动的电波而传染,造成大面积隐患,并有可能引发重大事故。

3.2 因数校正技术的发展动态回顾PFC技术的发展历程可以看出,人们最早是采用电感和电容构成的无源网络进行功率因数校正。

最简单的无源功率因数校正电路是在二极管整流桥前添加一个电感。

早期的有源功率因数校正电路是晶闸管电路。

进入70年代以后,随着功率半导体器件的发展,开关变换技术突飞猛进,到80年代,现代有源PFC 技术应运而生。

由于变换器工作在高频开关状态,这种有源功率因数校正技术具有体积小、重量轻、效率高、功率因数可接近1等优点。

80年代的有源功率因数校正技术可以说是基于Boost变换器的功率因数校正的年代,在此期间的研究工作主要集中在对工作在连续导电模式(CCM)下的Boost变换器的研究上,这类变换器的各种控制方式一般是基于所谓“乘法器(Multiplier)”的原理;连续导电模式下的功率因数校正技术可以获得很大的功率转换容量,但是对于大量应用的200W以下的中、小功率容量的情形,却不是非常合适的,因为这种方式往往需要较复杂的控制方式和电路。

80年代末提出了利用工作在不连续导电模式(DCM)下的变换器进行功率因数校正的技术,由于其输入电流自动跟随输入电压,因而可实现接近1的输入功率因数。

这种PFC技术在文献中称为自动功率因数校正,也称为电压跟随器(V oltage Follower)。

这种有源功率因数校正技术因其控制简单(仅采用一个控制量,即输入电压)而倍受青睐,但是一般不能应用于较大功率变换中。

80年代是现代有源功率因数校正技术发展的初级阶段,这一时期提出的一些基本技术是有源功率因数校正技术的基础。

90年代以来,有源功率因数校正技术取得了长足的发展。

1992年以前的PESC Records(IEEE电力电子专家会议文集)上有关功率因数校正技术的报道很少。

自1992年起,PESC设立了单相功率因数校正专题,这被看作是单相有源功率因数校正技术发展的里程碑。

这次会议上,有关电压跟随型功率因数校正技术的报道占了几乎一半,有关软开关功率因数校正技术也是这个专题的一项主要内容。

相关文档
最新文档