新电磁兼容标准条件下的功率因数校正电路的设计分析

电磁兼容标准是强制性的,因此满足特定的电磁兼容标准是功率因数校正技术研究的重要内容.低成本小功率的开关电源设计以满足电磁兼容标准为目标,电流谐波限制标准的要求不同对于电路的设计有很大的影响.由于IEC1000-3-2电磁兼容标准的变化,许多过去标准中划分为D类装置设备在新版本标准中划分为A类,通过分析计算,按照新标准重新计算的开关电源磁元件尺寸可大幅度地减小,进一步降低成本和提高性能价格比.本文以有源单级功率因数校正电路和无源LC功率因数校正电路为例,对新电磁兼容标准条件下功率因数校正电路进行设计分析.实验结果与理论预期十分接近.     

新型单相无源功率因数校正整流器的电路拓扑、工作原理和设计分析

电磁兼容标准是强制性的,因此满足特定的电磁兼容标准是功率因数校正技术研究的重要内容.无源功率因数校正技术具有简单及成本低的优点,在小功率应用场合具有广阔的前景.然而当功率大于300W时,现有的基本LC滤波器电路需要添加笨重的电感.本文提出一种LC滤波器类型新的无源功率因数校正电路,它以满足新的电磁兼容标准为前提,新电路简单且电感尺寸为原来的一半.介绍电路拓扑和工作原理、设计分析、计算机仿真和样机实验验证.     

升压式有源功率因数校正装置设计

目前,电能变换装置正在得到广泛应用,但各种电能变换装置又不可避免地存在着谐波与无功的危害,因此为满足相关规范对谐波与无功的严格限制,设计一种装置来有效减小谐波与无功就很有必要。文章论述了有源功率因数校正(APFC)这一当前最好方法的工作原理,探讨了一种较大功率的升压式有源功率因数校正装置设计方案,着重分析了校正电路参数设计选择。实验证明采用APFC后,装置达到了功率因数接近1的优良效果,实现了减小谐波与无功的目标。     

等离子彩电功率因数校正(PFC)电路简介(上)

为了减少对交流电网的谐波污染,国际上已经推出了一些限制电流谐波的标准,如IECl000-3-2ClassD标准,要求必须采取措施降低输入电网的电流谐波含量,提高功率因数,这就是使用功率因数校正电路的主要原因。     

有源功率因数校正技术及发展

有源功率因数校正器现在广泛地使用在交一直电源变换电路中,以消除电力系统的谐波,提高功率因数。介绍了有源功率因数校正技术的基本原理和控制方法,最后概括了有源功率因数校正技术的发展趋势。     

应用于无线电能传输系统的三相单开关功率因数校正方法

为降低无线电能传输系统工作过程中对电网的谐波污染,提出了一种采用三相单开关Boost电路的有源功率因数校正控制方法。通过对串联谐振式无线电能传输系统的有源功率因数校正电路工作条件的分析,研究了线圈耦合系数对有源功率因数校正控制效果的影响。利用三相单开关Boost电路的输出特性和串联谐振电路的阻抗特性规律,对系统在变耦合系数情况下的工作点进行校正,实现较高功率因数输入和相对高效率的输出。实验结果表明,所提出的校正控制策略对变耦合系数无线电能传输系统有减小输入电流畸变、提高功率因数和效率的控制效果。     

连续调制模式功率因数校正器的设计

介绍了有源功率因数校正的工作原理及实现方法，并针对各种校正技术的特点进行了对比分析。之后着重分析了工作于连续调制模式下的升压型有源功率因数校正技术，并提供了完整的设计方案。实验表明应用该方案设计的功率因数校正电路可以稳定地将功率因数提高到0.99以上．并将总谐波失真降至10％以下。最后给出了实验的数据及部分波形。     

单相有源功率因数校正的研究与设计

为提高功率因数和抑制谐波对公共电网的污染,设计了一套基于UC3854芯片的单相有源功率因数校正电路,同时还能够为后级负荷提供稳定的直流电压。主要介绍单相有源功率因数校正的工作原理,详细分析电路主要参数的选择和设计。通过采用PSIM仿真软件进行仿真与研究,仿真结果表明该电路设计合理、性能可靠,功率因数可提高到0.99,实现了功率因数的校正的目的。     

采用变PI调节器的数字APFC的分析与研究

随着变频家用电器产品功率等级的不断提高,单相有源功率因数校正(APFC)电路的大功率化已成为研究热点.由于数字APFC控制技术具有较强的适应性和灵活性,因此得到了广泛应用.APFC电路中的交越失真现象增加了电网的谐波污染,使得电网的谐波电流难以满足谐波限制的要求.因此,提出了一种采用分段变参数的PI调节器技术,并通过D...     

单相开关电源功率因数校正的仿真分析与优化

升压型有源功率因数校正电路不可能将功率因数校正到1，该结论本文将利用PSPICE仿真软件来证明。本文提出了一种能将功率因数校正到0．992的无源功率因数校正新电路，给出了优化后的电路参数，讨论了负载变化对功率因数的影响。     

一种单级高频AC-AC变换器的低通输入滤波器的参数设计

单级高频AC-AC变换器将工频电网电压转换为高频(一般大于100k Hz)正弦交流电压,并实现功率因数校正的功能。由于其功率因数校正单元工作于电流断续模式(DCM),使得输入电流含有大量高次谐波,需采用低通输入滤波器予以滤除。上述低通输入滤波器的滤波参数不仅影响其滤波性能,还会影响到输入功率因数等诸多方面,因此滤波参数的确定十分重要。首先,根据叠加定理分别建立变换器交流侧等效电路模型,即工频分量和开关频率分量单独作用下的等效电路;进而,根据滤波器输入、输出要求合理设置相关预设参数,使加入滤波器后电网输入侧满足能量之星关于功率因数的要求。在此基础上以LC低通输入滤波器为例,对输入滤波器参数的定量设计过程进行详细阐述,并归纳出一种程序化的设计方法;最后,进行仿真及实验验证设计方法的正确性,该方法也可用于单级有源功率校正器的输入滤波器设计,而且对设计其他类型的低通输入滤波器有借鉴价值。     

Power Quality Improvement in Three-phase Telecommunication Power Supply System

This article proposes power quality improvement in a three-phase AC mains-fed telecommunication power supply by using an improved power quality converter. Conventional telecommunication tower power supplies suffer from power quality problems, such as high input current harmonic distortion, low power factor, and voltage distortions at the utility interface. To mitigate these problems, modern AC-DC converters with power factor correction circuits are used at the utility interface. An integrated boost converter is used as a power factor corrector with an isolated DC-DC converter at the load end to form the proposed telecommunication power supply. The power factor correction converter mitigates the harmonic contents of the AC mains current and improves the power factor, whereas the isolated converter provides regulated load voltage and isolation. Voltage control is used for regulating the DC voltage of the isolated converter, while the power factor correction integrated boost converter employs a current control loop to shape input current to sinusoidal in-phase with voltage. The design, modeling, and simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the power supply at various AC mains voltages and loads. A prototype of the front-end converter is developed, and recorded test results are presented here to validate the simulated performance.     

Experimental evaluation of active power factor correction techniques in a single-phase AC-DC boost converter

The increasing need to improve power quality with the reduction of the harmonic content of current and voltage waveforms has been intensively analyzed in several studies, thus motivating the proposal of many high power factor rectifiers based on the classic converters such as boost and buck-boost. Moreover, distinct control techniques have also been proposed due to the commercial availability of integrated circuits (ICs) dedicated to impose sinusoidal input currents in switch-mode power supplies (SMPSs). The boost converter operating in continuous conduction mode (CCM) is by far the most traditional choice for this purpose due to circuit simplicity and low electromagnetic interference (EMI) levels. Within this context, this work analyzes some of the most important control techniques used in power factor correction (PFC). The performance of a single-phase boost converter using peak current mode control (PCMC), average current mode control (ACMC), and one cycle control (OCC) is evaluated experimentally in detail. A comprehensive analysis of key aspects such as the input current waveform and respective harmonic content, dc output voltage, and dynamic response of the converter is also presented.     

基于双Boost交联拓扑的三相功率因数校正器

研究了基于双Boost交联拓扑的三相功率因数校正器,其主支路三相不控整流器通过外加并联功率因数校正电路来改善网侧电流波形,提高功率因数。首先对主支路的拓扑结构以及工作方式进行分析,总结该拓扑的特点,并针对其特点提出相应的控制策略以及参数设计方案。理论分析和仿真、实验结果表明:这种新型三相功率因数校正器适用于恒功率负载场合,只需通过控制从整流器的选相开关以及双Boost交联变换器即可获得稳定的6脉波直流输出电压、理想的功率因数以及总谐波畸变率,而仅有约1/5的功率经过双Boost交联变换器。     

An Isolated PFC Zeta-forward Single-stage Single-switch for LED Driver Without Electrolytic Capacitor

Abstract

The high-brightness light-emitting diodes (LEDs) require an AC/DC converter with power factor correction (PFC). The large output electrolytic capacitor, which is used to minimize the low frequency LED current ripple, degrades the operating lifetime of the LED driver. In order to increase the lifetime of an AC–DC LED driver, the electrolytic capacitor should be eliminated without significantly increasing the output current ripple. In this article, an isolated single-stage single-switch AC/DC high power factor LED driver without electrolytic capacitor is proposed in which a zeta power factor (PF) corrector is integrated with a forward converter. The detailed theoretical analysis and design procedure of the proposed single-stage PFC converter is presented. The experimental results of a 110 V_rms, 21?W prototype verify the theoretical analysis. The input PF is 0.99 in the proposed converter that complies with lighting equipment standards such as IEC-1000-3-2 for class C equipment.     

基于UC 3854的高功率因数校正器设计

功率因数校正PFC(Power Factor Correction)是治理谐波污染的一种有效方法。设计了一种带中心抽头电感的单相Boost高功率因数校正器,与传统型功率因数校正主电路相比,该主电路拓扑结构只是在电感磁环上增加了几匝线圈,引出一个中心抽头,能够有效地抑制电流冲击,降低纹波噪声,提高了功率因数校正主电路的可靠性。控制电路采用平均电流型功率因数校正芯片UC3854。分析了尖端失真、输出电压飘升以及重载下输出电压参数调整等实际问题,并给出了相应的解决方案。仿真与试验结果表明,该Boost功率因数校正器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.99,而且与流行的PFC控制电路兼容。     

变速风力发电系统的三相单管非连续型Boost 功率因数整流器优化设计

在对三相单管非连续型Boost功率因数整流器进行矢量分析的基础上,结合变速风力发电系统的功率输出特点,对该整流器提出了一种功率电路的优化设计方法。该方法通过在额定功率点选择合理的交-直流电压变比,设计交流侧储能升压电抗器参数,完全能够保证整流器在风力机转速范围内工作在非连续的模式,并获得电能质量和元器件应力的最佳折中。将设计结果进行归一化处理,可以方便地应用于各个功率等级。该方法已经应用于50 kW半直驱式风力机整流装置的研制,实验结果验证了其正确性。     

单级并联式高功率因数直流不间断电源

提出了一类单级并联式高功率因数直流不间断电源(uninterruptible power supply, UPS)电路结构与拓扑族。它是由二极管整流桥与具有功率因数校正、不间断供电、快速输出电压调节等功能的并联式变换器构成。也可以看成是由主直流变换器、辅助直流变换器和充电器3个模块构成。以Buck-Boost式拓扑为例,深入分析研究了这类变换器的工作模式、稳态原理特性、控制策略,给出了关键电路参数设计准则。理论分析与试验结果表明,这类变换器具有单级功率变换、对负载真正的在线不间断供电、网侧功率因数高、蓄电池与电网高频电气隔离、输出电压调节速度快、不需故障检测及模式转换电路、体积重量小、成本低等优点。     

开关电源的有源功率因数校正电路设计

分析了开关电源功率因数低的原因及对电网的影响,在此基础上,设计了一种有源功率因数校正电路。该电路采用了功率因数校正器件UC3854,经实验验证,该校正电路可使功率因数达到0.99以上,并把电源输入电流的波形失真减小到5%以下,减少了开关电源对电网的污染。详细介绍了所用IC芯片和电路设计要点。