分析功率因数校正在离线式电源中的应用


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          本文所述的高 PFC 搁置于输出整流和BUS 电容之间,任务频率远大于线电压频率,校对器吸收正弦半波输出电流,相位与线电压相位相同通过 BUS 直流电压与参考电压的对照控制电流。

         后果是:

  1、 改良功率因数到 0。95~0。99 。

  2、 较少谐波(假如需要可〈 3% 〉。

  3、 无连续运行于 90~270V 线电压规模。

  4、 严厉控制 BUS 电容,使其电压动摇规模很小,许可逆变器的低成本,高效设计。

  5、 减小滤波电容,降落了成本。

  6、 减小充电电流有效值,提高电容可靠性。

  基本运行原理:

  本文假设 PFC 任务频率为 fs=100khz ,电网频率为60hz ,校对器吸收随正弦半波电压成反比变化的电流以取得功率因数接近 1 的输出。因此在整流桥输出端电流与电压同相位。当然,这只是用纯电阻负载。领有这种功用的校对电路叫做“电阻竞争者”。

  输出电流控制通过乘法器,让表征整流输出线电压波形的正弦半波与控制电压相乘,得到 VERR ,VERR 在每个半波内必需恒定,因此能够控制 VERR 来控制 RMS 输出电流,以控制每半个周期从电网吸收的能量。 VERR 代表 VDC 与参考电压的偏向,经缩小改变成误差缩小器的输出。当 VDC 低时, VERR 变大,增大输出功率以填补滤波电容上能量的丧失。

  功率变换:只管校对器输出电流波形时正弦波,但它的输出电流 ichg 是个正弦的平方的函数, 通过思索校对器的输出/输出功率而非输出/输出电压能够得到各个运行参数。假设为高输出功率因数校对,其频率远大于工频,在校对器上贮存和消费的能量疏忽不计(电感贮存的能量在每个开关周期上通常大于其传递的能量,然而在每工频半周期内能够疏忽)。因此输出与输出功率相等。

  BUCK 电路

  因为 BUCK 电路要求输出总大于输出,所以其不必在 HPFC 中。在输出电流为正弦半波时分,当其变化的电压数值小于 BUS 电压时,其停滞任务。尽管如此,然而 BUCK 拓扑在做限流时十分有用(母线有开关管),其能够作为 BOOST 的一个填补。

BOOST 电路:

  最罕用的 HPFC 电路,输出必需总大于输出暂态值。输出电流不需要关断,因为电感的存在很小,减小了线路净化和 EMI ,另内线路的 SPIKE 被电感吸收,增加了系统可靠性。

  电流连续形式下,输出电感使电流控制形式得以很好运用以控制输出电流正弦(电流控制实际市控制电感电流)

  晶体的地位使得其轻易驱动,因为 S 和 E 极参考控制电路和电容的独特端。晶体最大电压为电容电压。

  其最大的缺陷是不能限流,因为其在输出和输出间没有串联。不能控制过载和启动过电流,只要通当时续逆变部分供给保护。

  还有,当输出电压比输出电压高的时分,其不起作用,这种状态发作在每次供电设备开机和线电压足够长时间的杂乱的时分。软启动没有作用,因为在这种状态下 BOOST 电路不运行。晶体始终关断,然而输出电流将回升,其峰值将大于几倍额外电流值,招致电感饱和,除非另加限流电路。

  必需参加斜坡填补,以防止在 D 大于 0。5 ( VIN 〈 VDC÷2 〉 时系统不稳定。因为电感电流随输出电压变化,所以斜坡填补很难控制,这个问题能够通过降落电流内环带宽防止,以至电感电流平均值被间接控制,而不是截取峰值电流。因为频率远大于电网频率,所以有很大的空间去控制电流环的带宽。

  不连续的电感电流形式不能用在 HPFC 电路中,因为在峰值输出电压处电感电流降落很窄,因此纹波电流很小。然而在 HPFC 在输出电压峰值处,线电流也在其峰值处。领有顶峰值电流低纹波,电感电流必需连续。

离线式通常运用整流桥和输出滤波电容从输出吸收能量,大电容在接近替换输出峰值处充电以给为逆变供给能量的未经调剂的 BUS 供给能量。电容的容量必需足够大,当整流后半期内线电压低于 BUS 电压时,仅由它向后续供给能量。可怜的是,有输出滤波电容会招致输出电流波形不在是正弦,而是一很窄的峰值很高的电流波形,输出功率仅有 0。5~0。65 ,重大的畸变招致电网净化。线电流有效值可达两倍相同正弦电流有效值。 120V , 15A 的线路甚至不能在不招致电路断路器举措时供给 1Kwde 输出功率。而高功率因数校对却能够供给简直是其两倍的功率,并且损耗很低,因此在许多范畴内,高功率因数校对器成为一需求。

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