李曉暉
(黃河上游水電開發(fā)有限公司新能源分公司,青海 西寧 810000)
隨著電子設備在工農業(yè)及生活中的大量使用,電網中的設備也產生了許多電力的諧波污染,這樣的污染過程隨著使用設備的增加仍在日益惡化。我國為治理電網諧波污染做出了許多的努力,而有源功率因數校正技術正是其中的熱點研究技術之一。
電子設備在帶來好處的同時,也帶來了一些負面問題,非線性二極管輸入的電流不是正弦波,且在輸入時包含大量的電流諧波,功率因數也同步降低,使整個電網收到了嚴重污染,于是工率因數校正(PFC)技術應運而生,有源功率因數校正(APFC)以其自身的優(yōu)點,在研究中得到了大力推廣,有源功率因數校正技術為了對輸入電流的波形進行控制,使用全控開關器件構成了開關電路,他可以校正輸入電流,使其在不失真的情況下與輸入電壓相位保持一致,使諧波的含量可以降低到5%以下,提高了整個設備的功率。
圖1 有源功率因數校正電路的基本原理框圖
從圖1可以看出APFC電路的基本結構,首先,把一個DC/DC的開關變換器接入在整流器與負載之間,通過通過電流、電壓的反饋機制,在正弦電壓的影響下,使輸入電流的波形保持正弦波,使功率因數得到提高。從組中我們可以看出所謂有源功率參數校正,就是因為整個電路中有有源器件的參與。整個結構的基本過程,交流輸入電壓進行電流全波整流,其后被整流后的全波電壓進行DC/DC變換,調整電路進行適當控制,通過反饋機制,使輸入電流波形得以成為正弦波形。APFD電路通過反饋機制達到使輸入波形保持正弦波形的目的,這個反饋機制,兩部分都通過DC/DC變換器達到目的,內環(huán)使輸入電流的電流波形保持正弦,外環(huán)使輸出的直流電壓。
從不同的角度看,APFC電路會有不同的分類。從電流檢測方式來分,可將APDC電路分成兩種工作模式,電感電流連續(xù)喝電感電流不連續(xù);從整個電路跟變換器的級聯結構來分,APFC又可以分為單級功率校正電路和兩級功率校正電路;從有源功率因數校正電路的變換器電路來分,有四種類型,包括升壓、降壓、升壓-降壓和回歸。
CCM工作模式的功率因數校正根據是否以瞬態(tài)電流做參考,分為直接電流控制和間接電流控制。直接電流控制又有多種控制方法,包括峰值電流控制,平均電流控制等。峰值電流控制方式,采用一個正弦基準電流作為上限,下限為零,工作頻率可變,電流不連續(xù)。平均電流控制是以峰值電流控制為基礎發(fā)展起來的,選取合適的電路參數,可保證電路的穩(wěn)定,電流環(huán)增益高,誤差小,瞬態(tài)特性好,諧波含量極低。
科技水平與電子設備不斷地發(fā)展,人們也在不斷地改善整個電路設施與結構設計,減少不必要的能量損失,控制電路自身的諧波污染污染,在控制諧波污染中,CCM模式是比較有效的方式之一,其中直接電流控制已是這個領域中的主流,尤其適用于對大功率的對系統指標要求較高得場合。在整個領域來看,有源功率因數校正技術各有優(yōu)劣,因而也有將多種方案混合使用的場景。所有的努力都是為了讓整個系統更加高效安全地為人服務。