《无源校正pfc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无源校正pfc（40页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.C2016 2016 春季学期春季学期电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15本次课内容概要本次课内容概要2.2.开关电源的功率因数校正技术开关电源的功率因数校正技术1.1.谐波和功率因数的谐波和功率因数的定义定义3.3.单相单相PFCPFC的原理及控制方法的原理及控制方法电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching
2、Power Supplies /PART153 理想情况下理想情况下，电网电压和电流都是正弦信号电网电压和电流都是正弦信号 tUum1sin tIim1sinUm:电压幅值电压幅值 Im:电流幅值电流幅值 :电网电压角频率电网电压角频率 :电压和电流信号间相位角电压和电流信号间相位角电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching
3、Power Supplies /PART15 1TtitiT1: :电网电压的周期电网电压的周期 1sinnmnnni tIt 1111sinmi tIt基波基波成分成分VD1VD3VD2VD4 电流非正弦电流非正弦，但仍是与电网电压同频率的周期信号但仍是与电网电压同频率的周期信号： 将将i(t)分解为傅立叶级数分解为傅立叶级数，即即电网电网电压电压: :发电机发电机端电压端电压电网电流电网电流: :负载决定负载决定 11111001111011101111sinsin1sinsin1sinsinTTmnmnn nTmnmnn nTmnmnn nPu t i t dtUtItdtTTUtItd
4、tTUtItdtT 100sinsin0Tnmnmttdtnm 电网电压为正弦而电流为非正弦情况下电网电压为正弦而电流为非正弦情况下，负载吸负载吸 收的有功功率为收的有功功率为根据正交定理根据正交定理，有有电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART151111111011 11101 1101111sinsin1ccos()cos(2)2os22cosTmmTmmTmmmmPUtItdtTU ItdtTU I TIdUt电气电气工程系工程系Guitao.CGui
5、tao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15基波电流波形也是正弦波：RmUU2RmII112111 12 coscosmmRRRRU IPI SU II视在功率视在功率：RRIUSUR、IR:电网电压、负载电流有效值电网电压是正弦波功率因数功率因数为为RR II1111coscosRR II畸变畸变因数因数, ,标志着电流波形偏离正弦的程度标志着电流波形偏离正弦的程度1 cos1cos1cos:当当基基波波电电流流与与电电压压同同相相时时，当当基基波波电电流流超超前前或或滞滞后后电电压压时时，。，标标
6、志志着着基基波波电电流流与与电电压压间间的的相相位位大大小小位位移移因因数数，IR 负载电流有效值负载电流有效值 I1R 基波电流有效值基波电流有效值电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15基波（fundamental）：频率与工频相同的分量。谐波：频率为基波频率整数倍(大于1)的分量。谐波次数：谐波频率和基波频率的整数比。%1001RnR nIIHRI1）n次谐波电流含有率：其中： In：n次谐波电流有效值；I1R：基波电流有效值基波电流有效值。衡量某次
7、谐波的大小衡量某次谐波的大小电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15其中：IhR为为总总谐波谐波电流有效值电流有效值。%IITHDRhR i10012）电流谐波总畸变率： Total Harmonic Distortion-THD衡量电流畸变程度衡量电流畸变程度I1R为为基基波波电流有效值电流有效值。电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Suppl
8、ies /PART15 功率因数不为功率因数不为1的的负载会产生电能负载会产生电能质量质量问题问题（1 1）从电网从电网吸去无功电流吸去无功电流，导致电网中流动的功率增导致电网中流动的功率增 加加，加大加大了电网的了电网的损耗损耗。 （2 2）增加增加了发电和输变电设备的了发电和输变电设备的负担负担，降低了电网的降低了电网的 实际可以传递的有功功率的大小实际可以传递的有功功率的大小。它们它们共同的危害共同的危害是是：“污染污染”可以分为可以分为谐波电流谐波电流和和基波无功基波无功两部分两部分电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /
9、PART15Switching Power Supplies /PART15（1 1）造成电网造成电网电压畸变电压畸变，影响其他设备正常工作影响其他设备正常工作。（2 2）使变压器使变压器，发电机发电机，补偿电容等设备补偿电容等设备损耗增加损耗增加，温升温升加大加大，甚至烧毁甚至烧毁。（3 3）造成造成中线电流中线电流显著显著增加增加，导致中线严重发热导致中线严重发热，引引起起火灾火灾。（4 4）引起电网引起电网谐振谐振，破坏电网稳定性破坏电网稳定性。（5 5）造成电网中继电保护装置造成电网中继电保护装置误动作误动作。谐波电流的危害谐波电流的危害：电气电气工程系工程系Guitao.CGuita
10、o.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15本次课内容概要本次课内容概要2.2.开关电源的功率因数校正技术开关电源的功率因数校正技术1.1.谐波和功率因数的谐波和功率因数的定义定义3.3.单相单相PFCPFC的原理及控制方法的原理及控制方法电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Sup
11、plies /PART15Switching Power Supplies /PART15VD1 VD3VD2VD4图（9-2）u，itui图（9-3） 开关电源的输入级采用二极管构成开关电源的输入级采用二极管构成不可控整流不可控整流电路电路。 优点优点：结构简单结构简单、成本低成本低、可靠性高可靠性高。 缺点缺点：对电网造成严重的污染对电网造成严重的污染 输入输入电流不是正弦波电流不是正弦波，而是位于电压峰值附近的脉冲而是位于电压峰值附近的脉冲。 电流波形中含有大量的谐波成分电流波形中含有大量的谐波成分，功率因数功率因数很很低低； 通常通常PF= =0.5-0.7，THD可可达到达到100%
12、-150%以上以上。电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15 解决解决办法办法：。对电流脉冲对电流脉冲的幅度的幅度进行抑制进行抑制，使电流波形尽使电流波形尽 量接近量接近正弦波正弦波。功率因数功率因数校正校正-PFC(Power Factor Correction) 1.1.无源无源功率因数功率因数校正校正 3.3.有源有源功率因数功率因数校正校正-APFCAPFC 2.2.有源有源电力滤波器电力滤波器-APFAPF电气电气工程系工程系Guitao.CGu
13、itao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15增加增加L,CL,C等无源元件等无源元件，对电对电 路中的电流脉冲进行抑制路中的电流脉冲进行抑制， 以降低以降低电流电流THDTHD，提高提高PFPF。无源无源PFC缺点缺点：增加的无源元件一般体积都很大增加的无源元件一般体积都很大，成本也较高成本也较高，并且并且 功率因数通常仅能校正至功率因数通常仅能校正至0.950.95左右左右，而谐波含量仅能降至而谐波含量仅能降至30%30% 左右左右，难以满足现行谐波标准的限制难以满足现行谐波标准的限制。 1. 1
14、. 无源无源功率因数校正技术功率因数校正技术优点优点：简单简单、可靠可靠，无需进行控制无需进行控制。电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15 2. 2. 有源电力滤波器有源电力滤波器有源电力APFAPF是是一种用于一种用于动态动态抑制谐波、补偿无功抑制谐波、补偿无功的电力的电力电子装置电子装置 3.3.有源有源功率因数校正技术功率因数校正技术电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15
15、Switching Power Supplies /PART15指标可达到指标可达到：THD5%，PF0.995采用全控采用全控开关器件开关器件构成的开关电路对输入电流的波构成的开关电路对输入电流的波形进行控制形进行控制，使之成为与电源电压使之成为与电源电压同相的正弦波同相的正弦波电气电气工程系工程系Guitao.CGuitao.CSwitching Power Supplies /PART15Switching Power Supplies /PART15（1 1）输入功率因数提高输入功率因数提高，输入谐波电流减小输入谐波电流减小， 降低了电源对电网的干扰降低了电源对电网的干扰。（2 2）在输入相同有功功率的条件下在输入相同有功功率的条件下，输入电流输入电流 有效值明显减小有效值明显减小，降低了对线路降低了对线路、开关开关、连接件连接件 等电流容量的要求等电流容量的要求。（3 3）由于有升压斩波电路由于有升压斩波电路，电源允许的输入电电源允许的输入电 压范围扩大压范围扩大，通常可以达到通常可以达
