基于英飞凌ICE3PCS01G芯片的PFC电路设计文献综述

 2022-11-26 15:53:38

文 献 综 述

1引言

近年来,随着电子技术领域的不断发展,开关电源、不间断电源等电力电子设备的出现及广泛应用,电网中的电流谐波问题日趋严重,该问题已经引起了普遍的关注。为了减少电力电子设备对电网造成的谐波污染,同时提高输入功率因数,功率因数校正技术简称PFC技术已经成为电子技术领域的热点。

2 国内外研究情况

2.1 PFC类型、控制方法的发展

在上世纪五十年代,已经针对具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相从而引起的供电效率低下提出了改进方法,由于电压和电流的相位不同使供电线路的负担加重导致供电线路效率下降,这就要求在感性用电器具上并联一个电容器用以调整其该用电器具的电压、电流相位特性。用电容器并连在感性负载,利用其电容上电流超前电压的特性用以补偿上电流滞后电压的特性来使总体的特性接近于阻性,从而改善效率低下的方法叫功率因数补偿。(交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosphi;表示)。

而在上世纪80年代起,用电器具大量的采用效率高的开关电源,由于电源都是在整流后用一个大容量的滤波电容,使该用电器具的负载特性呈现容性,这就造成了交流220V在对该用电器具供电时,由于滤波电容的充、放电作用,在其两端的直流电压出现略呈锯齿波的纹波。滤波电容上电压的最小值远非为零,与其最大值(纹波峰值)相差并不多。根据整流二极管的单向导电性,只有在AC线路电压瞬时值高于滤波电容上的电压时,整流二极管才会因正向偏置而导通,而当AC输入电压瞬时值低于滤波电容上的电压时,整流二极管因反向偏置而截止。也就是说,在AC线路电压的周期内,只是在其峰值附近,二极管才会导通。虽然AC输入电压仍大体保持正弦波波形,但AC输入电流却呈高幅值的尖峰脉冲,这种严重失真的电流波形含有大量的谐波成份,引起线路功率因数严重下降。自从用电器具从过去的感性负载(早期的电视机、收音机等的电源均采用电源变压器的感性器件)变成带整流及滤波电容器的容性负载后,其功率因素补偿的含义不仅是供电的电压和电流不同相位的问题,更为严重的是要解决因供电电流呈强脉冲状态而引起的电磁干扰(EMI)和电磁兼容(EMC)问题。

随着技术的不断发展,PFC电路衍生出了多种实现方法。

学者李仁贵在2015年将Boost变换器融入功率因数校正技术进行研究,该研究表明Boost变换器除了能够降一种直流电压变成另外一种更高的直流电压之外,还能应用在单相功率因数校正技术中,能够将输入电流校正成与电网有一致相位的正弦波,消除了谐波和无功电流,能够将电网功率因数近似提高到1,电路如图2.1所示。

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