有源功率因数校正一、功率因数的定义功率因数PF定义为功率因数.doc

有源功率因数校正 一、功率因数的定义 功率因数PF定义为：功率因数（PF）是指交流输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值。＝=cos= cos （1） 式中： ：基波因数，即基波电流有效值I1与电网电流有效值IR之比。 IR：电网电流有效值 I1：基波电流有效值 UL：电网电压有效值 cosΦ：基波电流与基波电压的位移因数 在线性电路中，无谐波电流，电网电流有效值IR与基波电流有效值I1相等，基波因数=1，所以PF＝·cosΦ＝1·cosΦ＝cosΦ。当线性电路且为纯电阻性负载时，PF＝·cosΦ＝1·1＝1。 二、有源功率因数校正技术 1．有源功率因数校正分类 （1）按电路结构降压式升/降压式反激式升压式（boost）升压式简单电流型控制，PF值高，总谐波失真（THD）小，效率高适用于75W~2000W功率范围的应用场合，应用最为广泛。它具有以下优点：电路中的电感L适用于电流型控制 由于升压型APFC的预调整作用在输出电容器C上保持高电压，所以电容器C体积小、储能大 在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数 输入电流连续，并且在APFC开关瞬间输入电流小，易于EMI滤波 升压电感L能阻止快速的电压、电流瞬变，提高了电路工作可靠性按输入电流的控制原理分平均电流型工作频率固定，输入电流连续滞后电流型峰值电流型电压控制型图1 输入电流波形图 平均电流型恒频控制 工作在电感电流连续状态，开关管电流有效值小、EMI滤波器体积小。 能抑制开关噪声 输入电流波形失真小主要缺点是： 控制电路复杂 需用乘法器和除法器 需检测电感电流 需电流控制环路CCM(Continuous Conduction Mode)和不连续导通模式DCM(Discontinuous Conduction Mode)。 （4）按拓扑结构可分为：双级和单级c的差值都同时作为乘法器的输入，构成电压外环, 而乘法器的输出就是电流环的给定电流I*s。 升压变换器输出电容电压uC与给定电压U*c作比较的目的是判断输出电压是否与给定电压相同，如果不相同，可以通过调节器调节使之与给定电压相同，调节器（图中的运算放大器）的输出是一个直流值，这就是电压环的作用。而整流器输出电压ud显然是正弦半波电压波形，它与调节器结果相乘后波形不变， 所以很明显也是正弦半波的波形且与ud同相。 将乘法器的输出作为电流环的给定信号I*s ，才能保证被控制的电感电流iL与电压波形ud一致。I*s的幅值与输出电压uC同给定电压U*c的差值有关，也与ud的幅值有关。L1中的电流检测信号iF与I*s构成电流环， 产生PWM信号, 即开关V的驱动信号。V导通，电感电流iL增加，电流线性增加，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，电容C放电为负载提供能量。当iL增加到等于电流Is*时，V截止，二极管导通，电源和升压电感L1（由于线圈中的磁能将改变线圈L两端的电压极性，以保持其电流iL不变，线圈L转化成VL与电源电压VIN串联高于输出电压）释放能量，同时给电容C充电和向负载供电， 这就是电流环的作用。 这种电路优点是输入电流完全连续，并且在整个输入电压的正弦周期都可以调试，缺点是输出电压必须大于输入电压的最大值，所以输出电压比较高，不能利用开关管实现输出短路保护。 三、UC3854控制集成UC3854是一种工作于平均电流的的升压型（boost）APFC电路，它的峰值开关电流近似等于输入电流，是目前使用最广泛的APFC电路。 UC3854总体结构UC3854的总体结构如图所示，主要包括以下几个功能模块：电压误差放大器模块，电流误差放大器模块，乘除法器模块，锯齿波发生器模块，输出驱动模块，以及峰值限制比较器模块，欠电压过电压保护模块，软起动模块和一些数字逻辑。为了简化模型，建模中省去欠电压、过电压锁存比较器，软起动等辅助环节。UC3854的引脚（端）功能脚序号 脚符号 脚说明 1 Gnd 接地端，器件内部电压均以此电压为基准 2 PK1MT 峰值限定端，其阈值电压为零伏与芯片外电流传感电阻负端相连，有可与芯片内接基准电压的电阻相连，使峰值电流比较器反向端电位补偿至零 3 CAOut 电流误差放大器的输出端，对输入总线电流进行，并向脉宽调制器发送电流校正信号的宽带运放输出 4 Isense 电流传感信号接至电流放大器反向输入端，4脚电压应高于－0.5伏（因采用二极管对地保护） 5 MultOut 乘法放大器的输出和电流误差放大器的正向输入端 6 IAC 乘法器前馈交流输入端，与B端相连，6脚的设定电压为6伏，通过外接电阻与整流桥输出工频总线相连，并用电阻与芯片内基准相连 7 VAOu