BOOST单级功率因数校正电路设计+电路图(2)

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1．无功功率对电网的不利影响

（1）无功功率会导致视在功率增加，导致设备容量增加。

（2）无功功率增加，会使线路总电流增大，从而使设备和线路损耗增加。

（3）无功功率使线路压降增大，冲击性无功负载还会使电压剧烈波动。

2．谐波对电网的危害

（1）谐波使电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低发电、输电、用电设备的效率，大量的三次谐波电流流过中线会使线路过热，严重的会发生火灾。

（2）谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机械振动、噪声和过热，使变压器局部严重过热，使电容器、电缆等过热、使设备绝缘老化、寿命缩短以至损坏。

（3）谐波会引起电网局部出现串联谐振和并联谐振，谐振作用会使谐波放大，使上述（1）和（2）两项的危害大大增加，甚至引起严重事故。

（4）谐波会导致自动装置和继电保护误动作，并使电气测量仪表计量不准确。

（5）谐波会对邻近的通信系统产生干扰，轻者产生噪声，降低通信质量，重者导致信息丢失，使通信系统不能正常工作。

由于公用电网中的谐波电压和谐波电流对用电设备与电网本身都会造成很大的危害，由权威机构制定限制谐波的规定，或世界许多国家发布了限制电网谐波的国家标准。这些规定和标准的基本原则是限制谐波源注入电网的谐波电流，把电网谐波电压和谐波电流限制在允许范围内，使接在电网中的电气设备能正常工作。

伴随着电力电子技术的飞速发展，电力电子产品也面临严重挑战，为了突破技术的缺陷，在市场获得竞争力，同样也需要谐波抑制和功率因数校正方案。

为了对电流脉冲的幅度进行抑制，让开关电源输入电流谐波达到要求（使电流波形尽量接近正弦波），必须要加入功率因数校正（PFC）。

2功率因数校正

2.1 功率因数的定义

功率因数[5]（PF）是指交流输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值。即:

（2.1）源.自|751,:论`文'网www.751com.cn

式中，表示输入基波电流有效值；表示输入电流有效值；表示输入电流失真系数；表示基波电流和基波电压之间的相移因数。

所以功率因数可以定义为相移因数和输入电流失真系数的乘积。

可见功率因数PF由电流失真系数、基波电压和基波电流相移因数决定。低，则表示用电电气设备的无功功率大，设备利用率低，导线、变压器绕组损耗大。同时，值低，则表示输入电流谐波分量大，将造成输入电流波形畸变，对电网造成谐波污染。功率因数 PF 与总的谐波畸变率 THD（Total Harmonic Distortion）的关系为：

由此可见线路电流总谐波畸变率THD 对功率因数的影响，THD 越大，功率因数越低。

2.2功率因数校正技术的发展及分类

功率因数校正技术主要可分为两大类，即无源功率因数校正（PPFC）技术和有源功率因数校正（APFC），分类依据在于是否采用有源器件。

（1）无源功率因数校正技术

最初人们实现功率因数校正的手段是利用电容和电感构造无源网络，凭借电感电容的稳压、续流作用，扩大了整流桥的导通角，这项早期的研究，称为无源PFC技术。无源PFC的优点在于高可靠度、高效、电磁干扰小并且价格低廉、电路相对结构简单，系统的功率因数能够提高到0.7、0.8，有效的降低了输入谐波含量，比较适合应用于中小规模的电子设备中。典型的无源功率因数校正电路如下图2-1所示。但无源PFC的工作性能不稳定，容易受各类因素的影响，例如电网频率、输入电压跳变及负载等等。另外电路工作在工频下时，需要考虑滤波器重量和体积等实际问题，难以得到高的功率因数，输入谐波电流的抑制效果也不是很理想，因而无源PFC很少应用于100W以上的开关电源中