有源功率因数校正
有源功率因数校正浅析
誊 ＿ 嚣 。 号 曩 锨
图八 Ａ Ｆ 电路 中输 入 电流或 电感 电流 的示意 ＰＣ
数 因
校
正
浅 析
流的 力 增加。 增， Ⅱ 而
… 一
从图 可以 八中 看出， 输入电 或电 流 一 流 感电 是
＼ Ｓ２ 串连续的直线上升 、 直线下降的三角波 ， 只要三角波
较小 ， 于进行 Ｅ Ｉ 易 Ｎ 滤波 ；
图八是电感电流或输入电流在 Ａ Ｆ Ｐ Ｃ控制器控
制下 ， 电流变化 的波形 。
④输入 电感 Ｌ能抑制快速的电路瞬变 ， 提高了
电路的工作可靠性 ；
ｎ１
一
⑤输出直流电压高于输入直流电压； ⑥在整个输入电压范围内能保持很高的功率因
２ 有 源功率 因数校正 （ ＰＦ 原 理 Ａ Ｃ）
ｌ
， ”
。 ｌ
１ ／ 咔 ｕ ‘ 为 输 人 日 八 电
流基波有效值 ， 为电网电流有效值 ， Ｉ Ｒ
＋‘ｌ ， 『 Ｉ＋‘ ２ ｌ＾ ＋＿ ．
其 中 ＩＩ， Ｉ为输 入 电流各 次谐 波 有效 值 ， 为 输 。 …， ， Ｕ。 入 电压基 波有 效 值 ，为输入 电流 的波 形 畸变 因 数 ， ｒ Ｃ￥１ ０￣为基 波 电压 与基 波电流 的位移 因数 ） 可见 ，Ｆ ｐ 。 Ｐ
减 少它 的失真 。
图一电路 中， 由于 ｃ的存在 ， 只有当输入 电压 高于 ｃ两端电压时， 整流器 中才有电流流过。一般 ｃ的容量很大 ，致使 整流二极管 的导通 角远小 于 １０ 即输入电流的导通时间很短 ， ８ 。， 导致电路 的功 率因数约为 Ｏ ～０ 。 ． ． ６ ７ 图四是一种典型无源 Ｐ Ｃ电路。 Ｆ 当输入 电压高 于 Ｃ 和 Ｃ 两端的电压时 ， １ ２ 两个 电容器处于串联充 电状态。当输入电压低于 ｃ１ Ｃ 两端 的电压时 ， 和 ２ 两个 电容处于并联放电状态。这样就增加了二极管
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路设计
有源功率因数校正电路是一种电路设计方案，用于调整电路功率因数，提高功率因数的数值。
传统的电路设备通常具有低功率因数，这会导致能
源浪费和电网负载过大。
有源功率因数校正电路的设计目的是使电路的功
率因数尽可能接近1，提高能源利用率和电力系统的稳定性。
直流母线电压检测模块用于检测直流母线的电压，并将其转化为电压
信号输出。
交流输入电压检测模块用于检测交流输入电压，并将其转化为
电压信号输出。
这两个模块的信号将作为输入信号输入到控制逻辑与驱动
模块。
这些输入信号将被控制逻辑模块分析处理，用于控制整流器和直流
-交流逆变器模块。
整流器模块的作用是将交流电转化为平滑的直流电，在此过程中，由
于非线性元件的存在，电流波形可能会出现畸变。
因此，需要使用滤波电
路对电流进行滤波，消除谐波，并将输出电流的波形调整为与输入电压同
频率的正弦波。
直流-交流逆变器模块的作用是将直流电转化为交流电，并将其输出。
为了使逆变器的工作更加稳定，需要使用滤波电路对输出电流进行滤波，
消除谐波，并将波形调整为与输入电压同频率的正弦波。
功率放大器输出滤波模块的作用是对功率放大器输出的电流波形进行
滤波，使其更加接近理想的正弦波，并消除谐波。
总的来说，设计有源功率因数校正电路需要综合运用电路和控制理论
的知识。
通过合理设计各个模块之间的关系和参数，可以实现对电路功率
因数的校正和调整，提高电路的能源利用率和稳定性。
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。
第8章 有源功率因数校正技术
第8章 有源功率因数校正技术
第8章 有源功率因数校正技术 8.1 单相有源功率因数校正原理
8.2 CCM单相BOOST功率因数校正变换器
8.3 DCM单相BOOST功率因数校正变换器 8.4 其他单相功率因数校正变换技术 8.5 三相PFC原理 8.6 本章小结
8.1 单相有源功率因数校正原理 8.1.1 电阻负载模拟
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
图8-26 开关频率极小值与 输入电压有效值的关系
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
8.3.1 CRM单相BOOST功率因数校正变换器电路分析
8.4.3 窗口控制功率因数校正变换电路
图8-37 窗口功率因数校正变换电路实现方式
8.5 三相PFC原理 8.5.1 三相单开关Boost PFC电路的控制
8.5.2 三相六开关PFC电路的控制
8.5.3 其他三相PFC电路
8.5 三相PFC原理
图8-38
三相单开关Boost PFC电路
8.5.1 三相单开关Boost PFC电路的控制 1.工作原理
8.3.2 CRM单相BOOST功率因数校正变换器的控制
图8-27 CRM单相BOOST功率因数校正 变换器的控制框图
8.4 其他单相功率因数校正变换技术 8.4.1 无桥型功率因数校正变换电路
8.4.2 低频开关功率因数校正变换电路
8.4.3 窗口控制功率因数校正变换电路
8.4.1 无桥型功率因数校正变换电路
8.2.2 CCM单相BOOST功率因数校正变换器的控制
关于有源功率因数校正(APFC)的研究
［
图 １ ＡＰ Ｃ 工作 原 理 图 Ｆ
Ｆ ｇ １ Ｓ ｈ ｍ ａ ｉ ｆＡＰＦ ｉ． ｃ ｅ ｔ ｏ ｃ Ｃ
电压保持 同相位．
收稿 １ ： ０ １０ —５ ３期 ２ １ －５ ２ ． 作者简介 ： 赵 洋 （９ ９ 】８ 一
控制方 法进行讨论 ， 介绍 了 Ｕ ３ ５ Ｃ ８ ４控制 电路 ， 并设计 了功率 电路 ， 通过 实验证 明 了此校 正电路 的优 良性能．
关键词 ：Ａ Ｆ Ｕ ３ ５ ；功率 电路 ；电流控制 Ｐ Ｃ； Ｃ ８ ４
中图 分 类 号 ： Ｍ ２ Ｔ ９ 文 献标 识 码 ： Ａ ｄ ｉ１ ．９ ９ｊ ｉ ｎ １７ －９ Ｘ．０ １ ０ ．０ ｏ．０ ａ ６／ ． ｓ． ６３ ０ ５ ２ １ ．３ ０ ４ ｓ
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Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｃｉｅ ｐ ｗｅ ｃ ｏ ｏ ｒ ｃｉ ｎ ｃ ｒｕ ｔｍａ ｅ ｎ ｕ ｕ ｅ ｔｗａ ｅｏｍ ｒｃ ｈ ｎ ｕ ｉ ｕ ｏｄ ｌａｔ ｒ ａｉ ｇ ｖ ｌ ｇ ｔ ｏ ｒｆ ｔｒ ｃ ｒｅ ｔ ｉ ｉ ｖ ａ ｏ ｃ ｋ ｓ ｉｐ ｔｃ ｒ ｎ ｖ ｆ ｒ ｔａ ｋ ｔ ｅ ｉ ｐ ｔｓｎ ｓ ｉａ ｌ ｎ ｔ ｏ ｔ ｅ ｅ ｎ ａ ｗａ ｅ ｏｍ ｏ ｇ ｔ ｉｈ ｒｐ ｗ ｒｆｃ ｏ ．Ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ｏ ｍａ ｎｙ ａｍｅ ｔＡ Ｆ ｒ ｉｃ ｓ ｅ ，ＵＣ ８ ４ ｃ ｎ ｒ ｌ ｉ ｕ ｔ ｓｉ ｔｏ ｖ ｆ ｒ ｔ ｅ ｈ ｇ ｅ ｏ ｅ ｔ ｒ ｏ ｔｏ ｈ ｄ ｓ ｉ ｌ ｉ ｄ ａ Ｐ Ｃ ａ ｅ ｄｓ ｕ ｓ ｄ ａ ａ ｍｅ ３ ５ ｏ ｔ ｒ ｉ ｉ ｎｒ — ｏ ｃ ｃ ｄ ｃ ｄ，ａ ｄ ｔｅ ｄ ｓｇ ｆｐ ｗ ｒｃｒ ｕ ｔｉ ｃ ｍｐ ｅｅ ． ｈ ｘ ｅ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ｅ ｇ ｏ ｅｆ ｒ ａ ｃ ｆｔ ｅ ｃ ｒｅ ｔｃｒ ｕｅ ｎ ｈ ｅ ｉ ｎ ｏ ｏ ｅ ｉｃ ｉ ｓ ｏ ｌｔ ｄ Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｈ ｏ ｄ ｐ ｒｏ ｉ ｓ ｍ ｎ ｅ ｏ ｏｒ ｃ ｉ ｈ －
有源功率因数校正
有源功率因数校正
• 根据APFC拓扑分类
• 降压式 • 升/降压式 • 反激式 • 升压式
有源功率因数校正
• 降压式
这种电路的主要优点是：开关管所受的最大电压为输人电压的最大值，因此 开关管的电压应力较小;当后级短路时，可以利用开关管实现输出短路保护。 该电路的主要缺点是：由于只有在输人电压高于输出电压时，该电路才能工 作，所以在每个正弦周期中，该电路有一段因输人电压低而不能正常工作，输出 电压较低，在相同功率等级时，后级DC/DC变换器电流应力较大;开关管门极驱动 信号地与输出地不同，驱动较复杂，加之输人电流断续，功率因数不可能提高很 多，因此很少被采用。
有源功率因数校正
•Байду номын сангаас升降压式
该电路的优点是：既可对输人电压升压又可以降压，因此在整个输入正弦周期都可以 连续工作;该电路输出电压选择范围较大，可根据一级的不同要求设计;利用开关管可实现 输出短路保护。 该电路的主要缺点有：开关管所受的电压为输入电压与输出电压之和，因此开关管的 电压应力较大;由于在每个开关周期中，只有在开关管导通时才有输入电流，因此峰值电流 较大;开关管门极驱动信号地与输出地不同，驱动比较复杂;输出电压极性与输入电压极性 相反，后级逆变电路较难设计，因此也采用得较少。
有源功率因数校正
• 有源功率因数校正(APFC)电路是在整流器和负载之间接入 一个DC/DC开关变换器,应用电压电流反馈技术,使输入端 电流波形跟随输入正弦电压波形,从而使输入电流的波形 也接近正弦波,以达到提高功率因数的目的.由于在此电路 中使用了有源器件,所以称为有源功率因数校正电路。
图1 有源功率因数校正原理
有源功率因数校正
有源功率因数校 正
小组成员：徐勇、常惜阳、付美真、王启龙、王嘉 炜、陈玉民、管红立、瞿林飞、田小龙、王彦刚
基础科普 有源功率因数校正技术该怎么分类
基础科普有源功率因数校正技术该怎么分类有源PFC技术是目前常见的功率因数校正技术，在很多电路系统的设计过程中都得到了充分的应用。
目前业内通常按照PFC技术的应用方向和电路拓扑形式对其进行分类，除此之外，还有一些别的分类方法，也同样可以对PFC技术进行分类。
今天主要针对PFC相关技术的分类为大家提供一些基础性的讲解，下面就让我们一起来看看吧。
在多数情况下，在开关电源中通常会对PFC电路按照拓扑结果进行分类，目前常见的有源功率因数校正变换电路有升压Boost、降压Buck、升降压和回扫四种类型，其中尤其以升压型的PFC电路结构最为流行。
在应用过程中，它的优点有很多。
第一，这种升压型的PFC电路能有效地抑制输入电源电流的谐波失真，完全可以达到甚至低于谐波电流畸变指标要求。
其次，升压型的PFC电路能将系统功率因数提高到几乎等于1的水平，完全能够满足世界各国对功率因数和总谐波含量的技术标准要求。
第三，输出低纹波含量的直流电压，能确保开关电源的电流波峰系数低于1.5。
第四，当输入交流电压在较大的范围内波动时，实现电压宽带输入，而输出电压可得到稳定的直流电压，能够延长使用寿命。
以上几种便是几个比较主要的有源PFC技术的分类，而在这些分类当中，我们要把握好有关于他们之间的区别与不同，这样才能够针对具体情况，进行实际操作当中的具体分析。
除了上面提及的按拓扑分类的方法外，有源PFC技术还可以采用其他的方法进行分类。
从变换电路的工作频率分为固定频率和可变频率两种；从电流控制方法上分有峰值电流控制、平均电流控制和滞环电流控制三种；按电感扼流圈有无存储电流分，有连续传导模式，即CCM模式和不连续传导模式（DCM）两种，前者用于输出功率较大的场合，。
有源功率因数校正的原理
有源功率因数校正的原理
有源功率因数校正的工作原理是:
1. 电网侧的电压和电流通过检测电路采集后,进入控制电路。
2. 控制电路计算出功率因数PF的值。
3. 将检测到的功率因数与设置的目标功率因数值进行比较。
4. 根据两者的差异,控制电路产生对应的控制信号,驱动IGBT开关管。
5. IGBT开关管向电网放入一定幅值和相位的反相电压。
6. 反相电压与电网电压叠加,改变电网电流的相位角,从而校正电网的功率因数。
7. 不断检测反馈和校正,使功率因数稳定在目标值附近。
8. 达到预设的功率因数时,停止校正,待功率因数再次变化则重新启动。
通过快速的数字控制实现校正,有源功率因数校正器效果好、速度快、可靠性高。
但装置价格较贵。
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有源功率因数校正
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有源功率因数校正是指通过有源电路（主动电路）让输入功率因数提高，控制开关器件让输入电流波形跟随输入电压波形，相对于无源功率因数校正电路（被动电路）通过加电感和电容要复杂一些，功率因数的改善要好些，但成本要高一些，可靠性也会降低。
中文名
有源功率因数校正
性质
技术
优点
功率因数的改善要好些
缺点
成本要高一些，可靠性也会降低
目录
1. 1校正电路分类
2. 2工作原理
有源功率因数校正校正电路分类
编辑
常用有源功率因数校正电路分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类。
其中，连续电流模式控制型主要有升压型（Boost）、降压型（Buck）、升降压型（Buck-Boost）之分；非连续电流模式控制型有正激型（Forward）、反激型（Fly back）之分。
[1]
有源功率因数校正工作原理
编辑
升压型PFC电路
升压型PFC主电路如图所示，其工作过程如下：当开关管Q导通时，电流IL流过电感线圈L，在电感线圈未饱和前，电流线性增加，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，此时，电容C放电为负载提供能量；当Q截止时，L两端产生自感电动势VL，以保持电流方向不变。
这样，VL与电源VIN串联向电容和负载供电。
升压型PFC主电路
这种电路的优点是：（1）输入电流完全连续，并且在整个输人电压的正弦周期内都可以调制，因此可获得很高的功率因数；（2）电感电流即为输入电流，容易调节；（3）开关管栅极驱动信号地与输出共地，驱动简单；（4）输入电流连续，开关管的电流峰值较小，对输入电压变化适应性强，适用于电网电压变化特别大的场合。
主要缺点是输出电压比较高，且不能利用开关管实现输出短路保护。
降压型PFC电路
降压型PFC电路如图所示，其工作过程如下：当开关管Q导通时，电流IL流过电感线圈，在电感线圈未饱和前，电流IL线性增加；当开关管Q关断时，L两端产生自感电动势，向电容和负载供电。
由于变换器输出电压小于电源电压，故称为降压变换器。
降压型PFC主电路
（1）这种电路的主要优点是：开关管所受的最大电压为输人电压的最大值，因此开关管的电压应力较小；当后级短路时，可以利用开关管实现输出短路保护。
（2）该电路的主要缺点是：由于只有在输人电压高于输出电压时，该电路才能工作，所以在每个正弦周期中，该电路有一段因输人电压低而不能正常工作，输出电压较低，在相同功率等级时，后级DC/DC变换器电流应力较大；开关管门极驱动信号地与输出地不同，驱动较复杂，加之输人电流断续，功率因数不可能提高很多，因此很少被采用。
升降压型PFC电路
升降压型PFC电路如图所示，其工作过程如下：当开关管Q导通时，电流IIN流过电感线圈，L储能，此时电容C放电为负载提供能量；当Q断开时，IL有减小趋势，L中产生的自感电动势使二极管D正偏导通，L释放其储存的能量，向电容C和负载供电。
图3升压型PFC主电路
（1）该电路的优点是既可对输人电压升压又可以降压，因此在整个输入正弦周期都可以连续工作；该电路输出电压选择范围较大，可根据一级的不同要求设计；利用开关管可实现输出短路保护。
（2）该电路的主要缺点有：开关管所受的电压为输入电压与输出电压之和，因此开关管的电压应力较大；由于在每个开关周期中，只有在开关管导通时才有输入电流，因此峰值电流较大；开关管门极驱动信号地与输出地不同，驱动比较复杂；输出电压极性与输入电压极性相反，后级逆变电路较难设计，因此也采用得较少。
提示：常用连续电流模式类功率因数校正芯片有TDA16888（PFC+PWM）、1PCS01（PFC）、L4981、FA4800（PFC+PWM）、UC3854、UCC3817、UCC3818等。
正激型PFC电路
正激型PFC电路如图所示，当开关管Q导通时，二级管D1正偏导通，电网向负载提供能量，输出电感L储能。
当Q关断时，L中储存的能量通过续流二极管D2向负载释放。
这种电路的优点是功率级电路简单，缺点是要增加一个磁复位回路来释放正激期间电感中的储能。
正激型PFC主电路
反激型PFC电路
反激型PFC电路如图所示，当开关管Q导通时，输入电压加到高频变压器B1的原边绕组上，由于B1副边整流二极管D1反接，副边绕组中没有电流流过，此时，电容C放电向负载提供能量。
当开关管Q关断时，绕组上的电压极性反向，二极管D1正偏导通，储存在变压器中的能量通过二极管D1向负载释放。
这种电路的优点是功率级电路简单，且具有过载保护功能。
[1]
反激型PFC主电路。