电力电子 功率因数校正
2024年电力电子学知识点总结
2024年电力电子学知识点总结电力电子学是研究将电力进行控制、转换和处理的一门学科。
它广泛应用于电力系统、电气驱动和电力供应等领域。
随着科技的不断发展和创新，电力电子学也在不断演进。
以下是2024年电力电子学的一些重要知识点总结。
1.功率半导体器件：功率半导体器件是电力电子学的基础。
常见的功率半导体器件包括晶闸管、IGBT、MOSFET等。
这些器件具有耐高电压、高电流和高温等特点，可以实现高效的功率转换和控制。
2.开关电源：开关电源是一种将电能进行高效转换和稳定输出的电源系统。
常见的开关电源拓扑结构包括脉冲宽度调制（PWM）控制的单端和双端开关电源，以及谐振开关电源。
开关电源具有高效率、体积小和重量轻的特点，被广泛应用于计算机、通信和工业控制等领域。
3.交流调压：交流调压是将交流电能转换为直流电能的过程。
常见的交流调压技术包括整流和逆变。
整流将交流电转换为脉动的直流电，而逆变将直流电转换为交流电。
交流调压技术被广泛应用于电力系统的输电和配电、电动车充电和可再生能源发电等领域。
4.电力因数校正：电力因数是交流电中有功功率与视在功率之比。
电力因数校正是通过电力电子技术改善电力系统的功率因数。
常见的电力因数校正技术包括有源功率因数校正和无源功率因数校正。
电力因数校正可以提高电力系统的效率、减少系统的损耗，并符合电力系统的标准和规范。
5.电力质量控制：电力质量是指电力系统中电压、电流和频率等参数的稳定性和纯净度。
电力质量控制是通过电力电子技术实现对电力质量的监测、调节和保护。
常见的电力质量控制技术包括谐波滤波、电压调节和无功补偿。
电力质量控制可以提高电力系统的稳定性，减少电力中的谐波和干扰，并保证电力设备的正常运行。
6.电力电子与可再生能源：可再生能源包括太阳能、风能、水能等，它们是未来能源发展的重要方向。
电力电子技术在可再生能源的发电、转换和集成方面发挥着重要作用。
通过电力电子技术，可以实现可再生能源与电力系统的无缝连接，提高能源的利用效率和系统的稳定性。
电力电子技术中的功率因数校正技术
电力电子技术中的功率因数校正技术在电力系统中，功率因数是衡量负载对电力输入的有效利用程度的重要参数。
当负载的功率因数不佳时，不仅会造成电能的浪费，还会导致电力系统的负荷不平衡、电压波动等问题。
为了解决这一问题，电力电子技术中的功率因数校正技术应运而生。
一、功率因数概念及其影响功率因数是指负载在电力输入时，实际消耗的有用功率与视在功率之比。
其数值介于0和1之间，当功率因数接近1时，表示负载对电力的有效利用程度较高；当功率因数接近0时，表示负载对电力的有效利用程度较低。
负载的功率因数不佳会对电力系统产生一系列负面影响。
首先，低功率因数将导致系统的无功功率增加，从而增加输电线路的损耗和设备的负载。
其次，功率因数不佳会造成电力系统的负荷不平衡，引发电压波动，影响系统的稳定性和安全运行。
因此，提高功率因数成为电力电子技术中的重要研究方向。
二、功率因数校正技术功率因数校正技术是通过电力电子器件和控制策略对负载的功率因数进行调节和校正的技术手段。
其目的是使负载的功率因数接近1，提高负载对电力的有效利用效率。
1. 有源功率因数校正技术有源功率因数校正技术是指通过电力电子器件和电子开关电路对负载的功率因数进行主动调整的技术手段。
其中，最常用的有源功率因数校正技术是采用整流桥电路和直流电容器组成的有源滤波器。
该技术通过控制整流桥电路的导通和截止时刻，及时响应负载变化，主动消除谐波电流，并且根据输入电压的波动变化来调整直流电容器的充放电，从而实现功率因数的校正和控制。
2. 无源功率因数校正技术无源功率因数校正技术是指通过电感、电容等无源元件来改善负载的功率因数的技术手段。
其中，最常用的无源功率因数校正技术是串联补偿和并联补偿。
串联补偿通过在负载前端串联电感元件来提高负载的功率因数；而并联补偿则是在负载并联电容器来改善功率因数。
这些无源元件能够补偿负载的无功功率，从而提高功率因数的值。
三、功率因数校正技术的应用功率因数校正技术在电力工业和民用领域都有广泛的应用。
电力系统中的功率因数校正方法研究
电力系统中的功率因数校正方法研究在电力系统中，功率因数是一个非常重要的参数。
功率因数是指电流和电压之间的相角差值的余弦值，它反映了电源的有效功率和视在功率之间的比例关系。
功率因数的大小直接影响到系统的效率和能源利用率。
一个高功率因数可以减少电流的损耗和能源的浪费，同时也可以提高系统的稳定性。
因此，对于电力系统来说，如何进行功率因数校正是一个非常重要的问题。
传统的功率因数校正方法主要包括电容器补偿、感性负载接入和主动功率因数校正。
这些方法各有优劣，下面我们将对它们进行分析和比较。
首先，电容器补偿是一种常见的功率因数校正方法。
它通过接入适量的电容器来补偿感性负载的功率因数。
这种方法操作简单，成本相对较低。
然而，电容器补偿存在一些问题。
一方面，电容器的容量需要根据感性负载的功率因数进行选择，容量选择不当会导致系统过补偿或欠补偿，影响系统的性能。
另一方面，电容器需要占用一定的空间，并且需要进行定期维护和更换，增加了系统的管理成本。
其次，感性负载接入是另一种功率因数校正方法。
当系统中存在感性负载时，可以通过接入一定量的感性负载来提高功率因数。
这种方法操作相对简单，成本也较低。
然而，感性负载接入也存在一些问题。
一方面，接入感性负载会增加系统的电流，导致线路的损耗增加和电源的负荷增加，影响系统的效率。
另一方面，感性负载不易控制，需要根据实际情况进行调整，增加了系统的管理难度。
最后，主动功率因数校正是一种较为先进的功率因数校正方法。
主动功率因数校正利用电力电子技术，通过对电流和电压进行实时检测和调整，使电力系统的功率因数始终保持在一个合理的范围内。
这种方法操作灵活，可以实时监测和调整功率因数，保持系统的稳定性和高效性。
然而，主动功率因数校正也存在一些问题。
一方面，主动功率因数校正需要较高的技术和设备投资，成本相对较高。
另一方面，主动功率因数校正对系统的稳定性要求较高，需要进行复杂的系统分析和设计。
综上所述，电力系统中的功率因数校正方法有电容器补偿、感性负载接入和主动功率因数校正等。
功率因数校正技术的综述
三相功率因子校正（PFC）技术的综述(1)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：综述了三相功率因子校正电路发展现状，并对典型拓扑进行分析比较。
关键词：三相整流器；谐波；功率因子校正1 引言近20年来电力电子技术得到了飞速的发展，已广泛应用到电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。
电力电子装置多数通过整流器与电力网接口，经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性电路，在电网中产生大量电流谐波和无功污染了电网，成为电力公害。
电力电子装置已成为电网最主要的谐波源之一。
我国国家技术监督局在1993年颁布了《电能质量公用电网谐波》标准（GB/T14549-93），国际电工委员会也于1988年对谐波标准IEC555 2进行了修正，另外还制定了IEC61000-3-2标准，其A类标准要求见表1。
传统整流器因谐波远远超标而面临前所未有的挑战。
表1 IEC61000-3-2A类标准注：表中n为谐波次数。
抑制电力电子装置产生谐波的方法主要有两种：一是被动方法，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或滤除谐波；另一种是主动式的方法，即设计新一代高性能整流器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低、功率因子高等特点，即具有功率因子校正功能。
近年来功率因子校正(PFC)电路得到了很大的发展，成为电力电子学研究的重要方向之一。
单相功率因子校正技术目前在电路拓扑和控制方面已日趋成熟，而三相整流器的功率大，对电网的污染更大，因此，三相功率因子校正技术近年来成为研究热点。
2 三相六开关PFC电路六开关三相PFC是由6只功率开关器件组成的三相PWM整流电路，电路如图1所示。
每个桥臂由上下2只开关管及与其并联的二极管组成，每相电流可通过桥臂上的这2只开关管进行控制。
如A相电压为正时，S4导通使L a上电流增大，电感L a充电；S4关断时，电流i a通过与S1并联的二极管流向输出端，电流减小。
同样A相电压为负时，可通过S1及与S4并联的二极管对电流i a进行控制。
功率因数校正基本原理与谐波概念
功率因数调整和谐波抑制基本原理关键词：正弦波频率（周期）相位交流电电压电流电阻电感电容功率因数谐波1、为什么要调整功率因数？电能的合理应用要求在传输及分配中要尽量限制电网中所有引起电能损耗的因素，其中重要的因素之一就是无功功率。
无功功率因感性负荷所引起，工业以及公共电网上的主要负荷是电阻-电感性的。
电网功率因数调整的目的是通过在某些特定的环节上用超前无功功率来补偿滞后无功功率。
此方法还能避免过高压降及额外的电阻损耗。
将电容器尽可能地靠近电感负载并联于电网，就可产生所需的超前无功功率。
静态电容补偿装置可以减少电网上传输的滞后无功功率。
当网络条件改变时，通过增加或减少单个电力电容器，就可逐步调整所需的超前无功功率来补偿滞后无功功率。
2、功率因数调整的好处☆输配电成本降低：8到24个月即可收回投资成本，功率因数校正降低了系统中的无功功率、功率损耗进而输配电成本也成比例下降。
☆有效的利用设备：功率因数的改善意味着电力设备更经济实用的工作（同样的视在功率具有更高的有功功率）☆改善电压的质量☆减少压降☆优化电缆尺寸：随着功率因数的提高（载流量减小），电缆横截面也因此减小。
或者说，同样的电缆可以传输更多的功率。
☆较小传输损耗：输电线开关装置的载流量减不，假如只有有功部分，这就意味着输电线的铜损得以降低。
3、谐波的概念谐波是频率几倍于50H频率的正弦电压和电流。
谐波是由非线性电压/电流特性的电子负载的操作而引起的，主要谐波源有以下几类：①电力电子装置工业常用有整流、逆变、调压和变频器等。
②电弧炉用于钢铁等行业的交流和直流电弧炉等。
③家用电器如日光灯、电视机、调速风扇、空调、冰箱等。
④高新技术设备现代办公和商用计算机、节能灯、核磁共振设备等发达国家的经验表明，随着科学技术的发展，各种非线性用电设备容量的增长率大大超过电网的发电设备容量的增长率，若不进行有效的谐波控制，供电电压的谐波畸变率可能高达10%。
我国电网已开始遭遇并将迅速面临发达国家当前的谐波局面，即谐波源随着高新技术的发展而猛增，电网电压的畸变率也将上升。
电力电子变换器与功率因数校正
电力电子变换器与功率因数校正电力电子变换器是电气工程领域中的重要组成部分，它广泛应用于各种电力系统和电子设备中。
功率因数校正是电力电子变换器的一个重要功能，它对于提高电力系统的效率和稳定性具有重要意义。
一、电力电子变换器的基本原理电力电子变换器是一种能够将电能从一种形式转换为另一种形式的电子设备。
它通过控制电流和电压的波形来实现电能的转换。
常见的电力电子变换器包括直流-直流变换器、直流-交流变换器和交流-交流变换器等。
在电力电子变换器中，功率管件是实现能量转换的关键元件。
功率管件可以将电能从电源转换为负载所需的形式，例如将直流电能转换为交流电能。
同时，控制电路对功率管件的开关操作起到重要作用，通过调节开关周期和占空比来实现对电流和电压的控制。
二、功率因数校正的意义功率因数是衡量电力系统负载对电源的利用效率的重要参数。
功率因数越高，表示负载对电源的利用效率越高。
而功率因数较低则会导致电能的浪费和电力系统的不稳定。
功率因数校正是通过电力电子变换器来实现的，它能够调整负载对电源的功率因数，提高电力系统的效率和稳定性。
功率因数校正可以减少无功功率的损耗，降低电网负荷，提高电能的利用效率。
同时，功率因数校正还可以减少电力系统中的谐波干扰，提高电力质量。
三、功率因数校正的方法功率因数校正的方法主要包括无源功率因数校正和有源功率因数校正。
无源功率因数校正是通过并联电容器或电感器来实现的。
通过调节电容器或电感器的数值和连接方式，可以改变电路的功率因数。
无源功率因数校正可以提高功率因数，但无法对电流和电压进行精确控制。
有源功率因数校正是通过电力电子变换器来实现的。
通过控制功率电子开关的开关周期和占空比，可以精确控制电流和电压的波形，从而实现功率因数校正。
有源功率因数校正具有响应速度快、控制精度高的优点，可以适应不同的负载和电网条件。
四、电力电子变换器与功率因数校正的应用电力电子变换器与功率因数校正在电力系统和各种电子设备中得到了广泛应用。
电力电子技术中的功率因数校正的原理是什么
电力电子技术中的功率因数校正的原理是什么在电力电子技术中，功率因数校正是一个十分重要且广泛应用的概念。
它是为了提高电力系统的效率，减少能源浪费而被广泛应用于各种电力设备中。
本文将详细介绍电力电子技术中功率因数校正的原理及其应用。
一、功率因数的概念及意义在交流电路中，功率因数是指有功功率与视在功率之比。
有功功率是电路中消耗的实际功率，而视在功率则是电路中实际流入或流出电能的功率。
功率因数的值介于-1到1之间，其中绝对值越接近1，电路的效率越高。
功率因数的校正对于电力系统至关重要。
当电路中存在较低的功率因数时，电流和电压之间存在较大的相位差，造成电能浪费和设备损耗增加。
而通过功率因数校正，可以使电流和电压保持同步，最大限度地消耗有功功率，减少无效电能的浪费，提高整个电力系统的效率。
二、功率因数校正的原理功率因数校正的原理主要涉及到三个方面：无功功率补偿、谐波滤波和电网电压控制。
1. 无功功率补偿无功功率补偿是指通过安装无功补偿装置，即电容器或电感器，来提供所需的无功功率并改善功率因数。
当功率因数较低时，引入适当的无功补偿可以改善功率因数并降低系统的无效负载。
无功功率补偿设备可以根据电路的要求提供合适的电容或电感值，以补偿电感负载或电容负载所引起的功率因数下降。
2. 谐波滤波谐波滤波是功率因数校正中的另一个重要步骤。
电力电子设备中普遍存在着谐波干扰，这些谐波干扰会导致功率因数的下降。
通过在电力电子装置的输入端或输出端添加谐波滤波器，可以有效地滤除谐波干扰，改善功率因数。
3. 电网电压控制电网电压是功率因数校正的重要参考依据。
在电力电子装置中，通过对电网电压的监测和控制，可以实现对功率因数的调节。
当电网电压发生波动时，电力电子装置可以通过对其输出电压和频率的调整来实现功率因数的校正。
三、功率因数校正的应用功率因数校正技术广泛应用于各种电力设备和系统中，包括智能电网、电力变压器、电力电子装置等。
以下是一些主要的应用领域：1. 智能电网在智能电网中，功率因数校正是确保电网稳定运行和电能高效利用的关键技术之一。
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术
电力系统中的无功补偿与功率因数校正技术电力系统作为现代社会不可或缺的基础设施，为各行各业提供了稳定、可靠的电能供应。
然而，在电力系统的运行过程中，我们经常会遇到一些问题，比如无功功率的产生和功率因数的失调。
这些问题既会对电力系统的运行产生不利影响，也会浪费大量的电能资源。
因此，在电力系统中，无功补偿与功率因数校正技术显得尤为重要。
一、无功补偿技术无功电流是一种与电压相位差90度的电流。
在电力系统中，无功功率的产生主要是由于电感性负载所引起的。
电感性负载包括电动机、变压器、电感性炉等。
这些负载对于电力系统的正常运行必不可少，但同时也会产生无功功率。
无功补偿技术可以通过各种方式来减少或消除无功功率的产生。
其中，最常见的无功补偿技术包括串联无功补偿和并联无功补偿。
串联无功补偿主要通过改变负载的电感性来减少无功功率的产生。
这可以通过在负载端串联一个电容器来实现。
电容器具有负电感性，可以与负载的电感性相抵消，从而减少或消除无功功率的产生。
并联无功补偿则是通过在电源端并联一个电容器或电抗器来实现。
这样可以改变电源的电流相位，使其与负载的电流相位基本一致，从而减少或消除无功功率的产生。
二、功率因数校正技术功率因数是衡量电力质量好坏的一个重要指标。
功率因数越高，说明电力系统对于电能的利用效率越高。
反之，功率因数越低，说明电力系统对于电能资源的浪费越严重。
功率因数的失调主要是由于负载的无功功率所引起的。
因此，通过减少或消除无功功率的产生，可以有效地提高功率因数。
功率因数校正技术主要包括有源功率因数校正和无源功率因数校正。
有源功率因数校正使用特殊的电力电子装置，如可控硅器件和功率电子变换器等，在电力系统中引入主动的有源功率因数校正装置。
这种装置可以通过实时监测负载的功率因数情况，并根据设定的目标来调节负载的无功功率，从而实现功率因数的校正。
无源功率因数校正则是利用电容器或电抗器对电力系统进行补偿，从而提高功率因数。
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功率因数校正(英文缩写是PFC)是目前比较流行的一个专业术语。
PFC是在20世纪80年代发展起来的一项新技术，其背景源于离线开关电源的迅速发展和荧光灯交流电子镇流器的广泛应用。
PFC 电路的作用不仅仅是提高线路或系统的功率因数，更重要的是可以解决电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。
线路功率因数降低的原因及危害导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角中，另一个是电流或电压的波形失真。
前一个原因人们是比较熟悉的。
而后者在电工学等书籍中却从未涉及。
功率因数(PF)定义为有功功率(P)与视在功率(S)之比值，即PF=P/S。
对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角Φ时，功率因数PF即为COSΦ。
由于很多家用电器(如排风扇、抽油烟机等)和电气设备是既有电阻又有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角Φ。
这类电感性负载的功率因数都较低(一般为0.5-0.6)，说明交流(AC)电源设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。
为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。
最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。
PFC方案完全不同于传统的“功率因数补偿”，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使AC线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。
长期以来，像开关型电源和电子镇流器等产品，都是采用桥式整流和大容量电容滤波电路来实现AC-DC转换的。
由于滤波电容的充、放电作用，在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。
滤波电容上电压的最小值远非为零，与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
根据桥式整流二极管的单向导电性，只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时，整流二极管才会因正向偏置而导通，而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时，整流二极管因反向偏置而截止。
也就是说，在AC线路电压的每个半周期内，只是在其峰值附近，二极管才会导通(导通角约为70°)。
虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形，但AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲，如图l所示。
这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成份，引起线路功率因数严重下降。
若AC输入电流基波与输入电压之间的位移角是Φ1，根据傅里叶分析，功率因数PF与电流总谐波失真(度)THD之间存在下面关系实测表明，对于未采取PFC措施的电子镇流器，仅三次谐波就达60％(以基波为100％)，THD会超过电流基波，PF不超过0.6。
线路功率因数过低和电流谐波含量过高，不仅会对造成电能巨大浪费，而且会对电力系统产生严重污染，影响到整个电力系统的电气环境，包括电力系统本身和广大用户。
因此，IEC1000-3-2《家用电器及类似类电气设备发出的谐波电流限制》和IEC929(GB/T15144)《管形荧光灯交流电子镇流器的性能要求》等标准，都对AC线路电流谐波作出了具体的限制要求。
为提高线路功率因数，抑制电流波形失真，必须采用PFC措施。
PFC分无源和有源两种类型，目前流行的是有源PFC技术。
无源PFC电路无源PFC电路不使用晶体管等有源器件，而是由二极管、电阻、电容和电感等无源元件组成。
无源PFC电路有很多类型，其中比较简单的无源PFC电路由三只二极管和两只电容组成，如图2所示。
这种无源PFC电路的工作原理是：当50Hz 的AC线路电压按正弦规律由0向峰值Vm变化的1/4周期内(即在0<t≤5ms期间)，桥式整流器中二极管VD2和VD3导通(VD1和VD4截止)，电流对电容C1并经二极管VD6对C2充电。
当VAC，瞬时值达到Vm，因C1=C2，故C1和C2上的电压相同，均为1/2Vm，当AC线路电压从峰值开始下降时，电容C1通过负载和二极管VD5迅速放电，并且下降速率比AC电压按正弦规律下降快得多，故直到AC电压瞬时值达到1/2Vm之前，VD2和VD3一直导通。
当瞬时AC电压幅值小于1/2Vm时，电容C2通过VD7和负载放电。
当AC输入电压瞬时值低于无源PFC电路的DC总线电压时，VD2和VD3截止，AC电流不能通过整流二极管，于是IAC出现死区。
在AC电压的负半周开始后的一段时间内，VD1和VD4不会马上导通。
只有在AC瞬时电压高于桥式整流输出端的DC电压时，VD1和VD4才能因正向偏置而导通。
一旦VD1和VD4导通，C1和C2再次被充电，于是出现与正半周类似的情况，得到图3所示的AC线路输入电压VAC和电流IAC波形。
从图3可以看出，采用无源PFC电路取代单只电容滤波，整流二极管导通角明显增大(大于120°)，AC输入电流波形会变得平滑一些。
在选择C1=C2=10µF/400V 的情况下，线路功率因数可达0.92~0.94，三次电流谐波仅约12％，五次谐波约18％，总谐波失真THD约28~30％。
但是，这种低成本的无源PFC电路的DC输出电压纹波较大，质量较差，数值偏低(仅约240V)，电流谐波成份并不能完全达到低畸变要求。
当其应用于电子镇流器时，因其DC输出电压脉动系数偏大，灯电流波峰比达2以上，超出1.7的限制要求。
欲提高无源PFC的效果，电路则变得复杂，人们理所当然地会选择有源PFC方案。
有源PFC升压变换器有源PFC电路相当复杂，但半导体技术的发展为该技术的应用奠定了基础。
基于功率因数控制IC的有源PFC电路组成一个DC-DC升压变换器，这种PFC升压变换器被置于桥式整流器和一只高压输出电容之间，也称作有源PFC预调节器。
有源PFC变换器后面跟随电子镇流器的半桥逆变器或开关电源的DC-DC变换器。
有源PFC变换器之所以几乎全部采用升压型式，主要是在输出功率一定时有较小的输出电流，从而可减小输出电容器的容量和体积，同时也可减小升压电感元件的绕组线径.PFC变换器有不同的分类方法。
按通过升压电感元件电流的控制方式来分，主要有连续导通模式(CCM)、不连续导通模式(DCM)及介于CCM与DCM之间的临界或过渡导通模式(TCM)三种类型。
不论是哪一种类型的PFC升压变换器，都要求其DC输出电压高于最高AC线路电压的峰值。
在通用线路输入下，最高AC线路电压往往达270V，故PFC变换器输出DC电压至少是380V(270V√2V)，通常都设置在400V的电平上。
工作在CCM的PFC变换器，输出功率达500W以上乃至3kW,在DCM工作的PFC 变换器，输出功率大多在60~250W，应用比较广泛，故在此作重点介绍。
工作于DCM的有源PFC升压变换器控制IC有几十种型号，如ST公司生产的L6560、西门子公司生产的TDA4817/TDA4862、摩托罗拉公司生产的MC33261/MC34261、三星公司生产的KA7524/KA7526、硅通公司生产的SG3561等。
其中，L6560、KA7524/KA7526和MC33261等，在国内直接可以采购，应用比较广泛。
这些器件全部采用8引脚DIP或SO封装，芯片电路组成大同小异，其基本组成包括以电压误差放大器为中心的电压控制环路和以一象限乘法器、电流感测比较器及零电流检测器等构成的电流控制环路。
图4示出了DCM升压型PFC控制IC的内部结构及由其组成的预变换器电路。
这种PFC升压变换器的工作原理如下：当接通AC线路后，由于电容C1容值仅为0.1~0.22 µ F，只用作高频旁路，故桥式整流输出为100Hz的正弦半波脉动电压,亦即AC半正矢。
通过电阻R3的电流对电容C3充电,当C3上的电压升至IC 的启动门限(大多为11V左右)以上时，接通IC电源电压(VCC)，IC开始工作，并驱动PFC开关VT1动作。
一旦PFC升压变换器进入正常运行状态，升压电感器T1的次级绕组则感生高频脉冲信号，经二极管VD5整流和电容C3滤波，为IC 提供工作电压和电流。
桥式整流后的AC输入电压，经R1和R2组成的电阻分压器分压，作为乘法器的一个输入(VM1)。
升压变换器的DC输出电压，在电阻分压器下部电阻R9上的分压信号，反馈到IC误差放大器的反相输入端，并与误差放大器同相输入端上的参考电压VREF比较，产生一个DC误差电压VEAO，也输入到乘法器。
乘法器的输出VMO是两个输入(VM1和VM2)的结果，作为IC电流感测比较器的参考。
当IC驱动VT1导通时，升压二极管VD6截止，流过L的电流从0沿斜坡线性增加，并全部通过VT1和地回复。
一旦IL在开关周期内达到峰值，VT1上的驱动PWM脉冲变为零电平，VT1截止，电感器L中的储能使VD6导通，通过L的电流IL，沿向下的斜坡下降。
一旦IL降为零，L的次级绕组产生一个突变电势被IC的零电流检测器接收，IC产生一个新的输出脉冲驱动VT1再次导通，开始下一个开关周期。
IC的电流检测逻辑电路同时受零电流检测器和电流传感比较器的控制，可确保在同一时刻IC只输出一种状态的驱动信号。
VT1源极串联电阻R7用作感测流过VT1的电流。
只要R7上的感测电压超过电流传感比较器的触发门限电平，PFC开关VT1则截止。
当AC线路电压从零按正弦规律变化时，乘法器输出VMO为比较器建立的门限强迫通过L的峰值电流跟踪AC 电压的轨迹。
在各个开关周期内电感峰值电流形成的包迹波，正比于AC输入电压的瞬时变化，呈正弦波波形。
在两个开关周期之间，有一个电流为零的点，但没有死区时间，从而使AC电流通过桥式整流二极管连续流动(二极管的导通角几乎等于180°)，整流平均电流即为AC输人电流(为电感峰值电流的1/2)，呈正弦波波形，且与AC线路电压趋于同相位，因而线路功率因数几乎为1(通常为0.98~0.995)，电流谐波含量符合IEC1000-3-2标准的规定要求。
与此同时，由于PFC电压控制环路的作用，PFC变换器输出经提升的稳压DC电压，纹波很大，频率为100Hz，同样为正弦波。
其控制原理与开关电源一样，其DC输出电压在90~270V的AC输入电压范围内保持不变。
在DCM下工作的PFC升压变换器相关电压和电流波形如图5所示，图6为AC 线路输入电压和电流波形。
事实上，工作于DCM的PFC升压变换器开关频率不是固定的。
在AC输入电压从0增大的峰值时，开关频率逐渐降低。
在峰值AC电压附近，开关周期最大，而频率最低。
在连续模式(CCM)下工作的PFC升压变换器采用固定频率高频PWM电流平均技术。
这类变换器的开关占空比是变化的，但开关周期相同。
通过升压电感器和PFC开关MOSFET的电流在AC线路电压的半周期之内(即0<t<T/2)，任何时刻都不为0，而是时刻跟踪AC电压的变化轨迹，其平均电流(IAC)呈正弦波形，且与AC电压同相位，如图7所示。