功率因数修正电路

✍ dations ◷ 2025-10-22 21:38:05 #滤波器理论,电力,功率电子学,电力电路

功率因数修正电路(power factor correction)简称PFC,是可以改善交流电源端功率因数的电路。是开关模式电源中常见的电路之一。可分为被动功率因数修正(无源功率因数修正、passive PFC)、主动功率因数修正(有源功率因数修正、active PFC)及动态功率因数修正(Dynamic PFC)。

最简单降低谐波电流的方式是使用只含有被动(无源)元件的滤波器,此作法称为被动功率因数修正或无源功率因数修正(passive PFC)。

对于谐波电流,可设计一滤波器,只让基频(50或60Hz)频率的电流通过,滤波器可降低谐波电流,因此会使非线性元件的输入电流会和线性元件比较接近。若要使功率因尽可能接近1,需要使用电容器或电感器或两者并用。一般这类的滤波器需使用大电流的电感器,其体积也比较大。相较于主动功率因数修正(active PFC)的电感器,被动功率因数修正需要的电感器体积较大,但价格较低。

除了使用电容器、电感器的组合外,也可以使用电容器组来修正负载的非线性电流,其中一个例子是使用填谷式电路。被动式功率因数修正的修正效果,电感器电容器组合电路修正后的功率因数在0.7至0.8之间,填谷式电路的则在0.9左右或更高一些。但效果仍不如主动功率因数修正,产生的热量较主动式功率因数修正的要大些。

而被动功率因数修正的电效率一般较主动功率因数修正要好。电脑电源供应器的被动功率因数修正其效率一般到达96%左右,而一般主动功率因数修正效率约为94%。此外,一般被动式功率因数修正的电路会比主动式功率因数修正的要简单,工作更为可靠稳定。

主动功率因数修正或有源功率因数修正(active PFC)是指可调整负载的输入电流,改善功率因数的电力电子系统,其主要目的是使输入电流接近纯电阻式负载的电流,使其视在功率等于有功功率。理想状态下其电压和电流相位相同,而其产生或消耗的无功功率为0,使电源端可以最有效率的传递能量给负载。

以下是一些主动功率因数修正的分类:

主动功率因数修正可以是单级的电能转换,也可以是多级的电能转换。

以电源供应器为例,Boost转换器会放在整流二极管和主电容器之间。Boost转换器会设法在输入电流和电压同相位及相同频率的条件下,维持其输出是一固定的直流电压。电源供应器中另一个开关电源将固定的直流电压转换为需要的输出电压。此作法会需要增加半导体开关及电子控制线路,但其被动元件的体积会比较小,在实务上常常使用。

有些设计会用二组的Boost转换器,轮流启动,二组转换器产生的涟波电流有部分会互相抵消,输出涟波电流会比较小,即为交错式(interleaving)功因修正。

若是三相交流输入的电源供应器,可以用Vienna整流器组态来提升功率因素。

有主动功率因数修正的开关电源,功率因数最高可以到0.99,而没有功率因数修正的开关电源,其功率因数只有0.55–0.65。

由于其输入电压的范围相当广,许多有主动功率因数修正的电源供应器可以配合输入电压自动调整,电压范围由100V(日本)到230V(欧洲),功率较大的笔记式电脑的电源供应器多半都有此功能。

动态功率因数修正(Dynamic PFC)是指利用电力电子设备(如闸流体)高速开关电容及电感来提高系统的功率因数。传统的控制方法(断电器)需要数秒的反应时间,无法应付快速改变的负载,而且只能开关特定数量的电容器组。使用闸流体的电容器组只需要一个周期(20ms)的反应时间,而且能改变输出功率。

相关

  • 原发性硬化性胆管炎原发性硬化性胆管炎(Primary sclerosing cholangitis,简称PSC)是描述一种肝内或肝外胆管发炎以及闭塞性纤维化的疾病。胆道原先可将胆汁输入肠道中,但被阻塞后则可能导致肝硬化
  • 晶体学晶体学,又称结晶学,是一门以确定固体中原子(或离子)排列方式为目的的实验科学。“晶体学”(crystallography)一词原先仅指对各种晶体性质的研究,但随着人们对物质在微观尺度上认识
  • 1898年缅因号战列舰爆炸阴谋论缅因号(USS Maine ACR-1),是美国海军的一艘6682吨级二等战列舰,她以美国缅因州的名字命名。该船的爆炸和沉没成为了美西战争的导火索,关于她真正的沉没原因直到现在仍是个谜。缅
  • 王 增王增(?-?),字方川、号芳洲、西霞,浙江绍兴府会稽人,清朝政治人物,榜眼及第。乾隆三十六年(1771年),登进士一甲第二名,授翰林院编修。乾隆四十五年,任会试同考官。乾隆五十年,降职任河南祥符
  • 长株高速公路长株高速公路为湖南省境内连接长沙至株洲的快速通道,全线总长度41.629公里,其中高速公路主线长34.7公里,株洲连接线7公里,为长株潭经济一体化高速路网主要组成部分。公路主线为
  • 海得拉巴土邦海得拉巴土邦(英语:Hyderabad State;乌尔都语:حیدرآباد کی ریاست‬‎‎),亦有史称海得拉巴德干(Hyderabad Deccan),是存在于1724年-1948年间,位于印度次大陆南部德干高
  • 缅甸铁道运输部缅甸铁道运输部(缅甸语:ရထားပို့ဆောင်ရေးဝန်ကြီးဌာန ))是缅甸政府管理国内铁路运输的职能部门。
  • 铃木由美子铃木由美子(1960年6月11日-),日本漫画家,出身于静冈县。毕业于千叶大学教育学部。1989年《白鸟丽子(日语:白鳥麗子でございます!)》荣获第13届讲谈社漫画赏少女部门赏。铃木已有多部
  • 彼得·范·佩尔斯彼得·范·佩尔斯(德语:Peter van Pels,1926年11月8日-1945年5月10日)是二战犹太人大屠杀中的受害者之一,犹太人,出生于德国。他与父母及安妮·弗兰克一家为躲避纳粹的迫害而共同居
  • 楠叶宏三楠叶宏三(1947年7月11日-2018年3月20日),日本男性动画作家、导演。爱媛县出身。1971年进入东京电影新社。转换至日本动画公司后,在1981年首次担任《フーセンのドラ太郎》的导演工