[發明專利]一種高效率無源功率因數校正電路

有效

• 申請號: 201210195497.8
• 申請日: 2012-06-13
• 公開（公告）號: CN102710117A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 楊祎巍;吳朝暉;李斌;柯志勝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/14
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及交流-直流轉換過程中的功率校正技術領域，尤其涉及一種無源功率因數校正電路。

背景技術

功率因數(PF)定義為有功功率與視在功率的比值，如(1)式所示，其中V_in表示輸入電壓，I表示脈沖電流的有效值，I_n表示第n次諧波的有效值，I₁表示基波電流的有效值，θ是基波電流I₁與輸入電壓V_in的相差。

其中總諧波畸變因數(Total?Harmonics?Distortion,THD)定義為高次諧波電流分量的總有效值與基波電流有效值的比值，如(2)式所示。

THD=Σn=2∞In/I1---(2);]]>

功率因數與總諧波畸變因數的關系可用(3)式表示。當相差θ為0，且THD<5%時，功率因數可以控制在0.99以上。因此，功率因數的提高主要從降低諧波電流成分，減小輸入基波電流與輸入電壓的相差這兩個方面進行。

PF=cosθ/1+THD2---(3);]]>

在電力電子設備、電子儀器以及家電產品中，將220V的交流電網電源進行整流得到直流電源，是一種應用極為廣泛且最為基礎的交流-直流(AC-DC)變換方案。在通常情況下，這種AC-DC變換由全橋整流電路實現，后接一個大的濾波電容，以得到波形較為平直的直流電壓源。當輸入交流電壓的電位較低時，負載所需的電能由蓄能電容提供，交流電壓源本身并不提供電流；當輸入交流電壓的電位較高時，交流電壓源直接向儲能電容充電。因此，盡管輸入的交流電壓是正弦波，但是輸入的交流電流卻呈脈沖狀，波形畸變嚴重。這些脈沖狀的輸入電流中含有大量的諧波，如果大量的電流諧波分量倒流入電網，則一方面會使電網中的諧波噪聲水平提高，造成電網的諧波“污染”，另一方面會產生“二次效應”，即電流流過線路阻抗形成諧波電壓降，反過來使得電網電壓(原正弦波)也發生畸變。這些效應嚴重時會造成電路故障，損壞變電設備。

如果整流橋后面沒有并聯儲能電容，而直接是接上一個純阻性的負載，那么很顯然，電壓和電流之間的相位差為零且沒有諧波電流，功率因數為1。因此功率因數校正(PFC)技術的本質，就是要使用電設備的輸入端對輸入電網呈現“純阻性”，也就是要使輸入電流和輸入電壓之間成正比。另一方面，從能量傳輸的角度來講，PFC技術是使用電設備的輸入端從輸入電網中汲取能量，而不要將能量重新反饋回輸入電網中去。

從目前來看，解決電網諧波污染的方法有兩種：一是在電網側對已經產生的諧波電流進行補償；二是在電力電子裝置內部設置無源或者有源的PFC電路，達到PFC的目的。其中，后一種是較為根本的解決方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效率無源功率因數校正電路，該電路位于整流橋與直流-直流(DC-DC)轉換器之間，用于提高電路的功率因數，具體技術方案如下。

本發明適用于無源高頻的功率因數校正電路，包括三個部分：整流橋電路、無源功率因素校正電路和反激式電路。所述無源功率因素校正電路級聯在整流橋電路和反激式電路的橋臂之間。