o 引言

    傳統(tǒng)的用于電子設(shè)備前端的二極管整流器，作為一個諧波電流源，干擾電網(wǎng)線電壓，產(chǎn)生向四周輻射和沿導(dǎo)線傳播的電磁干擾，導(dǎo)致電源的利用效率下降。近幾年來，為了符合國際電工委員會61000-3-2的諧波準(zhǔn)則，功率因數(shù)校正電路正越來越引起人們的注意。 功率因數(shù)校正技術(shù)從早期的無源電路發(fā)展到現(xiàn)在的有源電路；從傳統(tǒng)的線性控制方法發(fā)展到非線性控制方法，新的拓?fù)浜图夹g(shù)不斷涌現(xiàn)。本文歸納和總結(jié)了現(xiàn)在有源功率因數(shù)校正的主要技術(shù)和發(fā)展趨勢。

    1 功率因數(shù)(pf)的定義

    功率因數(shù)(pf)是指交流輸入有功功率(p)與輸入視在功率(s)的比值。即

    式中：i1為輸入基波電流有效值；

    為輸入電流失真系數(shù)；

    irms為輸入電流有效值；

    cosφ為基波電壓與基波電流之間的相移因數(shù)。

    可見pf由γ和cosφ決定。cosφ低，則表示用電電器設(shè)備的無功功率大，設(shè)備利用率低，導(dǎo)線、變壓器繞組損耗大。γ值低，則表示輸入電流諧波分量大，對電網(wǎng)造成污染，嚴(yán)重時，對三相四線制供電還會造成中線電位偏移，致使用電電器設(shè)備損壞。由于常規(guī)整流裝置使用晶閘管或二極管，整流器件的導(dǎo)通角遠(yuǎn)小于180°，從而產(chǎn)生大量諧波電流成分，而諧波電流不做功，只有基波電流做功，功率因數(shù)很低。全橋整流器電壓和電流波形圖如圖1所示。

    2 功率因數(shù)校正實現(xiàn)方法

    由式(1)可知，要提高功率因數(shù)有兩個途徑，即使輸入電壓、輸入電流同相位；使輸入電流正弦化。

    利用功率因數(shù)校正技術(shù)可以使交流輸入電流波形完全跟蹤交流輸入電壓波形，使輸入電流波形呈純正弦波，并且和輸入電壓同相位，此時整流器的負(fù)載可等效為純電阻。

    功率因數(shù)校正電路分為有源和無源兩類。無源校正電路通常由大容量的電感、電容組成。雖然無源功率因數(shù)校正電路得到的功率因數(shù)不如有源功率因數(shù)校正電路高，但仍然可以使功率因數(shù)提高到o．7~0．8，因而在中小功率電源中被廣泛采用。有源功率因數(shù)校正電路自上世紀(jì)90年代以來得到了迅速推廣。它是在橋式整流器與輸出電容濾波器之間加入一個功率變換電路，使功率因數(shù)接近1。有源功率因數(shù)校正電路工作于高頻開關(guān)狀態(tài)，體積小、重量輕，比無源功率因數(shù)校正電路效率高。本文主要討論有源功率因數(shù)校正方法。

    3 有源功率因數(shù)校正方法分類

    3.l 按有源功率因數(shù)校正拓?fù)浞诸?/p>

    3.1.1 降壓式

    因噪聲大，濾波困難，功率開關(guān)管上電壓應(yīng)力大，控制驅(qū)動電平浮動，很少被采用。

    3．1．2 升／降壓式

    須用二個功率開關(guān)管，有一個功率開關(guān)管的驅(qū)動控制信號浮動，電路復(fù)雜，較少采用。

    3.1.3 反激式

    輸出與輸入隔離，輸出電壓可以任意選擇，采用簡單電壓型控制，適用于150w以下功率的應(yīng)用場合。典型電路如圖2所示。

    3.1.4 升壓式(boost)

    簡單電流型控制，戶f值高，總諧波失真(thd)小，效率高，但是輸出電壓高于輸入電壓。典型電路如圖3所示。適用于75~2000w功率范圍的應(yīng)用場合，應(yīng)用最為廣泛。它具有以下優(yōu)點：電路中的電感l(wèi)適用于電流型控制；由于升壓型apfc的預(yù)調(diào)整作用在輸出電容器c上保持高電壓，所以電容器c體積小、儲能大；在整個交流輸入電壓變化范圍內(nèi)能保持很高的功率因數(shù)；當(dāng)輸入電流連續(xù)時，易于emi濾波；升壓電感l(wèi)能阻止快速的電壓、電流瞬變，提高了電路工作可靠性。

    3.2 按輸入電流的控制原理分類

    3.2.1 平均電流型

    工作頻率固定，輸入