较简单。只有当输入交流电压 VAC 大于储能电容 C 两端电压时,图中整流元件才有电流通
图 1。1 传统整流电路 过。当电容放电不尽时,二极管桥的导通死角更大,且二极管自身存在 0。7V 左右的导通 电压,导通死角更大了,从而使输入电流 I in 发生畸变,出现尖峰脉冲。
1。2 有源功率校正技术发展现状
抑制谐波的传统方法是采用无源校正,即在主电路中串入无源 LC 滤波器。该方法虽 然简单,可靠,并且在稳态条件下不产生电磁干扰,但是,它有以下缺点:
(1)滤波效果取决于电网阻抗与 LC 滤波器阻抗之比,当电网阻抗或频率发生变化时,
滤波效果不能保证,动态性能差。
(2)可能会与电网阻抗发生并联谐振,将谐波电流放大,从而导致系统无法正常工作。
(3)LC 滤波器体积庞大 因此,无源校正一般用于抑制高次谐波,如需进一步抑制装置的低次谐波,提高装置
的功率因数,目前大多采用有源功率因数校正。 由于无源功率因数校正法越来越不能满足用电设备的高功率因数要求,通过将无源
PFC 技术与 DC-DC 变换器结合起来,出现了一种新的 PFC 技术—有源功率因数校正法。 开始时有源功率因数校正技术基于 boost 型 DC-DC 拓扑结构,控制方式采用连续导电模 式,可应用于大功率场合。但是该种模式的控制电路特别复杂,一般采用模拟乘法器,不 适用于中小功率应用场合,因此出现了一种新的控制模式—不连续导电模式。这种模式令 输入电流跟随输入电压变化来实现功率因数校正,控制方式比较简单。由于该种模式电流 纹波较大,一般不应用于大功率场合,接着又提出了一种新的控制模式—临界导通模式, 该模式为连续导电模式和不连续导电模式的综合,适用于中小等功率应用场合。后来,相 继提出了单周期控制、滑模控制等新型控制模式。早期的 PFC 技术多为两级功率因数校 正,校正效果比较理想,但是存在元件过多、成本过高等问题。通过将 PFC 级和 DC-DC 结 合起来,提出了单级 PFC 技术,但是校正效果远不如双极 PFC,还有待研究。然而随着 电子产品向小型化、低功耗和低成本发展,对单级 PFC 的需求越来越大。近年来 PFC 技 术的研究主要集中在新型拓扑结构和控制方式的提出、DC-DC 变换器中的新技术、新型功 率器件的应用以及如何有效提高单级 PFC 的校正效果和稳定性。文献综述
80 年代是现代有源功率因数校正技术发展的初级阶段。它是在负载的整流电路与输出 电容之间增加一级功率变换电路,将输入电流校正成与输入电压同相位的正弦波,使功率 因数提高到近似为 1,而且具有稳定的直流输出电压。1986 年美国公布《功率因数等于 1 的电源》的专利,这是最早的较完整的升压式 PFC 电路。此期间的研究工作主要是基于 Boost 变换器,围绕连续导电模式或不连续导电模式的理论研究。但是由于输入电流纹波大,一 般不能应用于较大的功率器件中。
90 年代以来,有源功率因数校正技术取得了长足的进步。自 1992 年起,PESC(IEEE Power Electronics Specialists Conference)专门设立了单相功率因数校正技术专题,这被看 作是单相有源功率因数校正技术发展的里程碑。从此不断有新颖的功率因数校正原理、拓 扑结构及控制方法出现,有源 PFC 控制器从分体电路发展到集成电路。在这个时期,一些 国家和世界性的学术组织也分别颁布和实施了一些限制输入电流谐波的标准,进一步促进 了功率因数校正技术的发展。
近年来,功率因数校正技术的研究热点集中在:新拓扑结构的提出,把 DC-DC 变换器 中的新技术(软开关技术和开关电容功率网络等)应用于 PFC 电路中,新控制方法的提出以 及单级 PFC 变换器的研究。各种不同功率因数校正控制芯片在市场上纷纷出现:Onsemi、 ST、Microlinear 等公司都有多款功率因数校正芯片投放到市场。随着半导体和电源技术 的发展,结构简单、成本低、功率因数高、输出纹波小且具有高次谐波抑制的有源功率因 数校正电路将成为功率因数校正技术的研究发展方向。