無源功率因數(shù)校正

1、1引言引言使逆變電源適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合和性能要求，可采用不同的控制策略，有效消除或降低輸出諧波是其最基本要求，如使用不同的pwm生成方法、特定諧波消除技術(shù)、波形重構(gòu)技術(shù)等。而當(dāng)負(fù)載為非線性時(shí)，例如容性、感性負(fù)載或帶電容和電感的整流器負(fù)載，負(fù)載會(huì)產(chǎn)生諧波和無功電流，導(dǎo)致功率因數(shù)較低，增加電能損耗，降低效率，并帶來一定干擾。為解決這些問題，在非線性負(fù)載時(shí)，要降低諧波，提高功率因數(shù)，應(yīng)用功率因數(shù)校正技術(shù)是比較理想的方法。功率因數(shù)校正(pfc)

2、技術(shù)主要分為兩類:無源功率因數(shù)校正和有源功率因數(shù)校正。無源功率因數(shù)校正通常在交流輸出端采用lc濾波器法和并聯(lián)電容器法有源功率因數(shù)校正通常是在整流器和逆變器之間接入acdc開關(guān)變換器，如采用專用控制芯片ml4812uc3854等。本文在分析前兩種功率因數(shù)校正方法及其原理基礎(chǔ)上，提出了在逆變器負(fù)載端并聯(lián)功率因數(shù)校正整流器，實(shí)現(xiàn)提高功率因數(shù)的原理和方法。2無源功率因數(shù)校正無源功率因數(shù)校正無源功率因數(shù)校正是在電路中接入lc濾波器，或在交流側(cè)接入

3、諧振濾波器當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，可在負(fù)載端并聯(lián)電容器的方法提高功率因數(shù)。無源功率因數(shù)校正主要優(yōu)點(diǎn)是:簡(jiǎn)單、成本低、可靠、emi小，缺點(diǎn)是:尺寸與重量大、難以得到高功率因數(shù)、工作性能與頻率、負(fù)載及輸入電壓有關(guān)[1]。對(duì)于逆變電源，一般情況下，負(fù)載特性(阻抗，功率等)不可預(yù)知，要達(dá)到很高的功率因數(shù)，采用無源功率因數(shù)校正存在較大的困難。當(dāng)負(fù)載為感性時(shí)，除了接入無源濾波器外，根據(jù)負(fù)載工作情況，在負(fù)載端并聯(lián)不同容量的電容器不失為一種較好的解決方法。給定

4、條件:感性負(fù)載功率為p，功率因數(shù)為cosφ1，負(fù)載兩端電壓為u，要把功率因數(shù)提高到cosφ2，則所需補(bǔ)償?shù)牟⒙?lián)電容c=p(tgφ1tgφ2)(2πfv2)，用電容的無功功率qc來表示其容量時(shí)，需并聯(lián)電容器的無功功率qc=p(tgφ1tgφ2)[2]。只要測(cè)出當(dāng)前的功率因數(shù)角φ1和負(fù)載電壓u、電流i的值，即可求得需要補(bǔ)償?shù)碾娙荽笮　?常見的有源功率因數(shù)校正技術(shù)常見的有源功率因數(shù)校正技術(shù)對(duì)于逆變電源，有源功率因數(shù)校正(apfc)通常是在整流

5、器和逆變器之間接入acdc開關(guān)器件，常用乘法器控制方式，它有三種基本方法，即電流峰值控制、電流滯環(huán)控制以及平均電流控制法[1]。電流峰值控制法中，開關(guān)管在恒定時(shí)鐘周期導(dǎo)通，當(dāng)輸入電流上升到基準(zhǔn)電流時(shí)，開關(guān)管關(guān)斷。取樣電流來自開關(guān)電流或電感電流?？蓪?shí)現(xiàn)電流峰值控制的ic有ml4812，ml4819等。電流滯環(huán)控制法中，開關(guān)導(dǎo)通時(shí)電感電流上升，上升到上限閥值時(shí)，滯環(huán)比較器輸出低電平，開關(guān)管關(guān)斷，電感電流下降下降到下限閥值時(shí)，開關(guān)管導(dǎo)通，電感

6、電流上升，如此周期工作，取樣電流來自電感電流。平均電流控制將電感電流信號(hào)與鋸齒波信號(hào)相加。當(dāng)兩信號(hào)之和超過基準(zhǔn)電流圖2單極性模式下單極性模式下upnupn與uouo波形圖波形圖下面以單極性模式為例，對(duì)其控制原理進(jìn)行分析。(1)us0時(shí)lpfc的端電壓ul＝us(v1關(guān)斷，v2導(dǎo)通)或ul=us－uo(v1導(dǎo)通，v2關(guān)斷)。根據(jù)固定開關(guān)頻率和準(zhǔn)穩(wěn)定狀態(tài)分析，在一個(gè)開關(guān)周期ts(v1，v2輪流導(dǎo)通一次)電感的平均電壓應(yīng)趨于0，設(shè)一個(gè)開關(guān)周期