1 谐波的抑制与功率因数校正方法
解决电力电子装置和其他谐波源的污染问题主要有两种方法:一是采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或滤除谐波;二是对电力电子装置本身进行改造,使其补偿所产生的谐波,采用功率校正电路,使其具有功率因数校正功能。
功率因数校正(PFC)技术主要为无源PFC和有源APFC。无源PFC是采用无源元件来改善功率因数,减小电流谐波的,方法简单但电路庞大笨重,有些场合无法适用,且功率因数一般能达到0.90。有源APFC是将一个变换器串入整流滤波电路与DC/DC变换器之间,通过特殊的控制,强迫输人电流跟随输入电压,使得输入电流波形接近于正弦波,并且与输入电压同相位,提高功率因数,使其达到功率因数为1的目标。反馈输出电压使之稳定,从而使DC/DC变换器的输入事先预稳,该方法设计易优化,性能进一步提高,因此应用广泛。
2 传统功率因数校正电路的结构及其缺点
基于PFC的拓扑电路的研究现在已经非常成熟,而且得到了十分广泛的应用,使用得最多的是升压斩波(Boost)和降压斩波(Buck)电路。传统的单相功率因数校正电路的结构如图1所示。
其中,Boost拓扑电路由于结构简单和成本低廉而最为流行,电路中交流电源通过专用整流桥转换成直流,后经过Boost PFC电路输出,该方法具有较好的控制效果,在中小功率电源中应用较为广泛。但其也存在一些缺点:
(1)任何时刻都有三个半导体器件导通,随着功率的提高,整流桥上消耗的功率也会随之增加,从而提高了电源的发热损失,降低了电源效率;
(2)该Boost电路有很高的开关频率,增大了电路的开关损耗;
(3)直流侧的二极管降低了直流电压,增加了电路功耗和不稳定性。
应用这里所提出的交流斩波功率因数校正电路,可以解决传统校正电路中存在的以上问题。
3 交流斩波功率因数校正器的基本电路和工作原理
3.1 Boost型交流斩波功率因数校正电路
Boost型交流斩波功率因数校正电路的基本结构如图2所示。