功率因數校正**
功率因數是衡量電器裝置效能的一項重要指標。功率因數低的電器裝置，不僅不利於電網傳輸功率的充分利用，而且往往這些電器裝置的輸入電流諧波含量較高，實踐證明，較高的諧波會沿輸電線路產生傳導干擾和輻射干擾，影響其它用電裝置的安全經濟執行。如對發電機和變壓器產生附加功率損耗，對繼電器、自動保護裝置、電子計算機及通訊裝置產生干擾而造成誤動作或計算誤差。
因此。防止和減小電流諧波對電網的汙染，抑制電磁干擾，已成為全球性普遍關注的問題。國際電工委與之相關的電磁相容法規對電器裝置的各次諧波都做出了限制性的要求，世界各國尤其是發達國家已開始實施這一標準。
隨著減小諧波標準的廣泛應用，更多的電源設計結合了功率因數校正(pfc)功能。設計人員面對著實現適當的pfc段，並同時滿足其它高效能標準的要求及客戶預期成本的艱鉅任務。許多新型pfc拓撲和元件選擇的湧現，有助設計人員優化其特定應用要求的設計。
在電源的設計中，apfc一般是優先考慮的校正方法。作為設計人員，大致從以下幾個方面對apfc進行考慮：
一、 拓撲選擇的一般方法
由於輸入端存在電感，公升壓轉換器是提供高功率因數的方法。此電感使輸入電流整形與線路電壓同相。但是，可以採用不同的方案來控制電感電流的瞬時值，以獲得功率因數校正。
a．臨界導電模式(crm)pfc——由於控制的設計較為簡單，而且可與較低速公升壓二極體配合使用，所以在較低功率應用中通常採用此方法。
b．不連續導電模式(dcm)pfc——此創新的方案延承了crm 的優點，並消除了若干限制。
c．連續導電模式(ccm)pfc——由於這種方案恆頻且峰值電流較小，是較高功率(>250 w)應用的首選方案。但是，傳統的控制解決方案較為複雜，牽涉到多個環路，以及以不精確著稱的模擬乘法器，並需在控制積體電路周圍放許多元件。
二、選擇標準
1、 功率水平
a．如果功率水平低於150 w，最好採用crm或dcm方案。至於crm 或dcm，取決於你是想優化滿載效率，採用crm；而如欲減少emi問題，選擇dcm。
b．如功率水平高於250w，ccm是首選方案。此方案雖然可保持峰值電流和有效值電流，但必須解決二極體反向恢復問題。
c．如功率水平在150w 與250w之間，方案的選擇則取決於設計人員的磁件設計水平。
d．如果功率在幾kw之上，則採用可控整流電路代替不控整流電路，控制方法採用pwm整流，以實現功率因數的矯正。
2、 其它系統要求：拓撲的選擇還以滿足各種高能效標準。例如，如果需要使系統中的頻率同步，則不能採用crm。
此外，如果第二個功率段可處理較大範圍(在某些功率序列安排中可能需要)的輸入電壓，則應選擇跟隨公升壓。
功率因數的限制因數：
為什麼在一般的電路中功率因數較低呢？有很多因數的影響。其中影響功率因數的主要原因是這些電器的整流電源普遍採用的電容濾波型橋式整流電路（圖1）。
這種電路的基本工作過程是：在交流輸入電壓的正半周，d1、d3導通，交流電壓通過dl、d3對濾波電容c充電，若dl、d3的正向電阻用r表示，交流電源內阻用r表示，則充電時間常數可近似表示為：
由於二極體的正向電阻r和交流電源內阻r很小，故r很小。濾波電容c很快被充電到交流輸入電壓的峰值，當交流電源輸入電壓小於濾波電容c的端電壓時，dl、d3就處於截止狀態；同理，可分析負半周d2、d4的工作情況。由分析不難看出，當電路達到穩態後，在交流輸入電壓的乙個週期內二極體導通時間很短，輸入電流波形畸變為幅度很大的窄脈衝電流(圖2)。
由上圖可分析出，這種畸變的電流含有豐富的諧波成分，嚴重影響電器裝置的功率因數。由理論推導也可以證明，功率因數與電流總諧波含量的近似關係為：
因此，降低電器裝置的輸入電流諧波含量是提高功率因數的根本措施。
為了提高效率，減少諧波畸變率，必須進行功率因數校正。為了減少成本，在低功率的條件下，採用無源功率因數校正電路，文獻提出了一種逐流充放電式的無源校正電路，並在此基礎上對逐流充放電式的無源校正電路進行了拓撲，其中提出的電路拓撲適用於小功率，低損耗，成本低的條件下使用。
無源功率因數校正的發展：
一般二極體整流電路存在許多問題，一般採用六種無源功率因數校正：整流濾波電路、整流濾波電路、諧振式整流濾波電路、逐流式（填谷）整流濾波電路、直流反饋式整流濾波電路，高頻反饋式整流濾波電路。
一、整流濾波電路
此種電路在前面做過詳細的分析，這裡不做過多的介紹，僅作簡單分析。
方案優點：原理、結構簡單，成本最低，效率較高。
方案缺點：整流橋導通時的衝擊電流大，功率因數低，諧波成分多。
二、整流濾波電路
由於電感l對電流的緩衝作用，使整流橋的導通角增大，從而改善了功率因數。
整流濾波電路的兩種形式：
方案優點：原理、結構簡單，成本低，效率較高。
方案缺點：整流橋導通時的衝擊電流比整流濾波電路小，功率因數低，諧波成分多。
三、諧振式整流濾波電路
如圖所示，將lr和cr的諧振點設定在基波三倍頻處，對諧波的抑制起到了一定的作用
方案優點：原理、結構簡單，成本較低，效率較高。
方案缺點：整流橋導通時的衝擊電流比整流濾波電路小，功率因數低，諧波成分相對少。
四、逐流式（填谷）整流濾波電路
圖5是一種由電容、二極體組成的無源功率因數校正(ppfc)電路，其中ll、l2、cl、c2組成複式濾波電路 dl--d4為橋式整流電路，d5、d6、d7、c3、c4組成ppfc電路。
原理：圖6是ppfc電路輸出電壓u和交流輸入電流的波形。
在t0～tl時間內，整流二極體dl、d3導通，橋式整流輸出電壓uz通過c3、d6、c4對c3、c4充電，同時為負載rl供電，由於充電時間常數很小，c3、c4充電速度很快，當uz達峰值um時，c3、c4上的電壓uc3=uc4=um/2；
在t1～t2時間內，um/2t3～t4時間內，uz>uc3、uz>u ，d2、d4開始導通為rl供電，當uz>uc3+uc4時，uz通過c3、c4、d6對c3、c4充電，t4時刻uc3=uc4=um/2；
t4～t5時間內，umt5～t6時間內，uz後，整流二極體的導通時間明顯增大，其輸入電流波形得到較大的改善(接近正弦波)。實驗表明，採用ppfc電路可使輸入電流總諧波含量降低到30％以下，功率因數可提高到0．90以上。
方案優點：原理、結構相對複雜，成本稍低，功率因數高。
方案缺點：整流橋導通時的衝擊電流較小，，諧波成分相對少，效率較低。
五、直流反饋式整流濾波電路，高頻反饋式整流濾波電路
略。有源功率因數校正(pfc)電路的發展
apfc一般採用公升壓式，是由於其輸入電流容易連續。在電力電子技術及電子儀器儀表中，從220v交流電網通過非控整流獲得直流電壓得到普遍使用。由於整流器件工作時，導通角小於180度，因此引起輸入電流波形嚴重畸變、含有大量諧波，使輸入電路的功率因素不到0.
7，對電網和其它用電裝置危害很大。為了減少這種危害，在整流濾波電路中增加功率因素校正電路已被普遍採用。從功率因素(pf)、功率因素(pf)與總電流諧波畸變(thd：
total harmonic distortion)的關係出發，提出提高功率因數和效率的方法：
一是就最大限度地抑制輸入電流的波形畸變，使thd 值達到最小；
二是盡可能地使電流基波與電壓基波之間的相位差趨於零，使余弦值等於1，從而實現功率因素校正。
利用功率因素校正技術，可以使交流輸入電流波形完全跟蹤交流輸入電壓波形的變化，使輸入電流呈純正正弦波，並且和輸入電壓同相位。
有源功率因數校正總結
一 功率因數的定義 功率因數pf定義為 功率因數 pf 是指交流輸入有功功率 p 與輸入視在功率 s 的比值。pf cos cos 1 式中 基波因數，即基波電流有效值i1與電網電流有效值ir之比。ir 電網電流有效值 i1 基波電流有效值 ul 電網電壓有效值 cos 基波電流與基波電壓的位移因數...
功率因數校正控制方案
方案一 採用數字控制 方案 採用 mcu 微控制單元 或 dsp 數字訊號處理 通過程式設計控制完成系統的功率因數校正。mcu 時刻檢測輸入電壓 輸入電流以及輸出電壓的值，在程式中經過一定的演算法後輸出 pwm 控制訊號，經過隔離和驅動控制開關管，從而提高輸入端的功率因數。採用數字控制的優點是通過軟...
自己總結有源功率因數校正APFC
有源功率因數校正 一 功率因數的定義 功率因數pf定義為 功率因數 pf 是指交流輸入有功功率 p 與輸入視在功率 s 的比值。pf cos cos 1 式中 基波因數，即基波電流有效值i1與電網電流有效值ir之比。ir 電網電流有效值 i1 基波電流有效值 ul 電網電壓有效值 cos 基波電流與...