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适配器的功率因数校正电路

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适配器的功率因数校正电路

  适配器以其效率高?功率密度高而在电源领域中占主导地位,但传统的适配器存在一个致命的弱点:功率因数低,一般为0.45~0.75,而且其无功分量基本上为高次谐波,其中三次谐波幅度约为基波幅度的95%,五次谐波幅度约为基波幅度的70%,七次谐波幅度约为基波幅度的45%,九次谐波幅度约为基波幅度的25%?高次谐波的危害在很多文献中已有论述,在此不再赘述?针对高次谐波的危害,从1992年起国际上开始以立法的形式限制高次谐波,传统的适配器形式在限制之列?国外在此以前即开始改善适配器功率因数的工作,主要是功率因数校正电路和诸多的控制IC(如UC3842~UC3855A系列,KA7524,TDA4814等)?国内一些厂家也做了类似的工作,使适配器的功率因数达0.95~0.99,近似于1?

 

5.1功率因数校正电路

  5.1.1功率因数校正原理

  常规桌上型5524.com的功率因数低的根源是整流电路后的滤波电容使输出电压平滑,但却使输入电流变为尖脉冲(如图5-1所示),而整流电路后面不加滤波电路,仅为电阻性负载时,输入电流即为正弦波,并且与电源电压同相位,功率因数为1?于是功率因数校正电路的基本思想是将整流器与滤波电容隔开,使整流电路由电容性负载变为电阻性负载?在功率因数校正电路中,其隔离型电路如图5-2所示?其基本原理在已有很多文献中论述,在此不再赘述?但这种电路结构不能实现输入与输出的电隔离?为此提出单极正弦波输入电流与电网隔离型适配器?

 规适配器输入电压与输入电流波形

 图5-1常规适配器输入电压与输入电流波形                图5-2基本隔离型PFC电路

  1.高次谐波及功率因数校正

一般适配器输入市电经整流后对电容充电,其输入电流波形为不连续的脉冲?这种电流除了基波分量外,还含有大量的谐波?其有效值I为:

 输入电流的基波分量与各次谐波分量

式中:I1,l2……,I?分别表示输入电流的基波分量与各次谐波分量

  谐波电流使电力系统的电压波形发生畸变,大家将各次谐波有效值与基波有效值的比称为总谐波畸变THD( Total Harmonic Distortion)?

 各次谐波有效值与基波有效值的比称为总谐波畸变THD

 

它用来衡量电网的污染程度?脉冲状电流使正弦电压波形发生畸变,它对自身及同一系统的其他电子设备产生恶劣的影响,如引起电子设备的误操作,使空调停止工作,引起电话网噪音,引起照明设备的障碍,造成变电站的电容?扼流圈的过热?烧损等。

功率因数定义为PF=有功功率/视在功率,是指被有效利用功率的百分比?没有被利用的无效功率则在电网与电源设备之间往返流动,不仅增加线路损耗,而且成为污染源。

  设电容输入型电路的输入电压为

 电容输入型电路的输入电压

输入电流为:

 输入电流

  则有效功率Pac为:

效功率Pac

  而视在功率Pap为:

功率Pap

从式(5-2)?式(5-5)可见,抑制谐波分量即可达到减小THD?提高功率因数的目的?因此可以说谐波的抑制电路就是功率因数校正电路(实际上有所区别)?

2. 功率因数校正电路

     有源功率因数校正的概念起源于1980年?但被重视和推广则在20世纪80年代末期和90年代?由于欧洲各国和日本相继对适配器装置的输入谐波要求制定了标准,目前有两个标准,它们是IEC555-2和IEC1000-3-2,使得研究PFC技术已成为电源界的热点,综观PFC技术的发展,PFC技术可划分为两大类:一类是无源PFC技术;另一类是有源PFC技术?前者采用无源元件来改善输入功率因数,减小电流谐波以满足标准要求,其特点是简单,但体积庞大?笨重,有些场合则无法满足要求;后者是用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入电流跟随输入电压,反馈输出电压使之稳定,从而使DC/DC变换器的输入实现预稳?这种方法的特点是控制复杂,但体积大大减小,设计也易优化而进一步提高性能?目前研究最多的是有源PFC技术?

      有源PFC的研究已有一段时间,目前最为大家所关注的是下面两类:一是两级PFC技术,二是单级PFC技术?两级PFC技术通常由一个专门管PFC的前置级和一个DC/DC变换器构成,而这一前置的功率级基本上都是 Boost电路?单级PFC一开始是在两级方法简化的基础上再另辟途径进行专门研究?


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| 发布时间:2018.05.21    来源:5524.com厂家
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