0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

聊聊功率因数校正那些事儿

星斗光 来源:星斗光 作者:星斗光 2022-08-14 10:10 次阅读

相信大家都有注意到一般工业用电电费会比居民电费贵一些?很多人可能会说那是因为供电电网不同,维修维护难,传输成本高。但为啥传输成本会高呢?

相信大家都有注意到一般工业用电电费会比居民电费贵一些?

很多人可能会说那是因为供电电网不同,维修维护难,传输成本高。

但为啥传输成本会高呢?

工业用电传输成本高的原因,从技术角度来说,是因为工业应用中用电设备多为大功率电感或容性负载,其功率因数相对居民用电设备的功率因数较低,从而导致无功功率较高,损耗大,因此供电成本就高。

而居民用电普遍中小功率设备,耗电小,功率因数高,无功功率损耗少。

那在交流电中,什么是功率因数?

功率因数 λ(PF)指的是有功功率P与视在功率 S(总耗电量V*I)之间的关系,即有功功率 P 与视在功率 S(总耗电量V*I)的比值。

λ(PF)=有功功率P/视在功率S

此外,视在功率S, 与有功功率P和无功功率Q另一关系式为:

pYYBAGL3asyAFMxMAAASmEHo_rU173.png

由此可见功率因数可以衡量电力被有效利用的程度,找元器件现货上唯样商城当功率因数值越大,代表其电力利用率越高。

在交流输入电网中,根据实际工作波形,也可用一数学公式来表征功率因数 (PF):

poYBAGL3as2ATJf7AAA6QgnMahk745.png

从以上公式可看出影响 PF 的两个主要因素 cosφ 和 THD,这里相位差 φ 如下图所示,为输入交流电压波形和负载电流波形的相位差。

pYYBAGL3as2AePA_AAHJbePA3uI860.png

而 THD(Total harmonic distortion)为总谐波失真,即指输入电流的畸变程度。

poYBAGL3as6ANwpgAAAu3-rMbvM509.png

pYYBAGL3as6AAcN8AADD5P4knf4935.png

交流电网中,谐波是相对于基波而言的,如一个频率为50Hz的正弦电压220VAC,施加在非线性负载上,其输入电流波形发生失真,其波形可以用傅里叶展开为各次谐波的分量相加,而总谐波失真相当于二次以上谐波分量有效值与基波分量有效值比值的方和根。

poYBAGL3as-ANgIiAAHMBgkunLA445.png

总谐波失真(THD)值用于表征谐波引起的波形失真的程度。畸变程度越大,THD 值越大,PF 值将会越小。为提高用电效率,针对各种用电设备的谐波电流要求,我国都制定了相应的标准。

既然功率因数这么重要,如何用电路来实现高功率因数校正呢?

以一般无功率因数矫正电路下图为例,整流桥后只有电容滤波,其得到的输入电流只能是严重畸变的波形,这是因为整流桥后电容滤波后直接给负载设备供电,这样使得输入电流导通角非常的小,功率因数很差。

pYYBAGL3as-AZC9lAABdAtZL83A133.png

无功率因数校正电路

其电压和电流波形如下:

poYBAGL3as-AXHwLAABPvAhew4E859.png

在现在AC/DC电源中,找元器件现货上唯样商城功率因数校正电路目前主要使用的是有源功率因数校正电路(APFC),APFC 由电感、电容及半导体开关器件组成,体积小、并通过专用 IC 去控制电流跟随正弦电压波形的变化,电流正弦化程度高,PF 可以达到 0.99,非常接近于1的水平。

下图所示是一个典型的 Boost APFC 电路,通过高频开关控制电感电流的波形。

pYYBAGL3atCAQbF-AACTWfs3Nic905.png

有源功率因数校正电路

其得到的输入电流波形和电压波形如下图:

poYBAGL3atCAED2-AABLn1295gg445.png

那么输入电流的正弦化程度是如何实现的呢?这里以一个典型的 Boost APFC 控制电路为例说明。

pYYBAGL3atCABjjmAAFxvEfE2VM454.png

Boost APFC 控制电路

红色线框内 L1, D4,Q1,C6 组成 Boost 主功率回路部分,FB, MULT, CS 分别为输出电压反馈,输入正弦波相位跟踪和电感电流采样信号

在一个开关周期内,通过 FB 检测 Vo,误差放大后得到的 Comp 值与 MULT 脚信号做乘法,得到一个正弦的参考基准值。然后,该参考基准值被逐周期地与电感电流采样信号进行比较,完成 MOS 管关断逻辑。

待 ZCS 脚检测到 Boost 电感电流降至0后,触发 MOS 管开通逻辑,这样实现一个完整的开关周期。另外 C1 电容将对电感电流进行平滑滤波,使输入电流波形更加正弦平滑,从而实现功率因数的校正,得到一个接近于1的高PF值。

这里讲到 APFC 的控制原理,实际是一种典型的临界电流控制模式介绍,多用于 300W 以内的电源设计。而大多针对更高功率的应用,则选用连续电流控制模式(CCM)的功率因数校正电路。对于轻载效率有要求的地方,有的需要增加断续电流控制模式(DCM), 从而降低工作频率,达到改善开关损耗和 EMI 的效果。

审核编辑:汤梓红

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电网
    +关注

    关注

    13

    文章

    2023

    浏览量

    59078
  • 功率因数
    +关注

    关注

    10

    文章

    557

    浏览量

    39285
  • 功率因数校正

    关注

    3

    文章

    116

    浏览量

    22686
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    功率因数校正软件下载

    功率因数校正软件下载测试一把![hide]功率因数校正软件.rar[/hide]
    发表于 10-29 08:54

    关于电源的功率因数校正

    这些天准备和小伙伴攻一下功率因数校正,但是不知道哪些芯片能够比较好的进行功率因数测量,或者是用哪种方法可以测得功率因数。我们也查阅了一些资料,但是没找到满意的方法,哪位大神指点一下!!
    发表于 06-17 13:28

    功率因数校正

    :千瓦时)。但事实上,对于所有不支持功率因数校正 (PFC) 的设备来说,从插座消耗的电能要高得多,得用千伏安时 (kVAh) 来表示。而这之间的成本差异则由公用事业公司慷慨承担了。智能电表即可
    发表于 09-19 11:30

    有源功率因数校正与单级功率因数校正的关系

    请问有源功率因数校正与单级功率因数校正有关系吗?在我看来单级功率因数校正是否包括有源
    发表于 04-19 21:26

    什么是功率因数校正 PFC?

    供应器上的功率因数校正器的运作原理是去控制调整交流电电流输入的时间与波型, 使其与直流电电压波型尽可能一致,让功率因数趋近于。 这对于电力需求量大到某一个水准的电子设备而言是很重要的, 否则电力设备
    发表于 10-08 11:30

    如何区别主动式功率因数校正?

    知道了主动式功率因数校正(Active Power Factor Correction)的好处后,使用者最想知道的是如何区分真的具有主动式功率因数校正功能的电源供应器。在此提供几项简单
    发表于 10-08 11:59

    有源功率因数校正电路和无源功率因数校正电路介绍

    谐波,对电网造成污染。因此高效、高功率因数、低谐波的拓扑受到广泛关注。  为实现低谐波、高功率因数AC/DC变换,功率因数校正(Power Factor Correction, PFC
    发表于 04-03 14:37

    有源功率因数校正技术介绍

    本书系统地介绍了功率因数校正电路的原理和应用技术。书中详细介绍了单相功率因数校正电路原理及控制方法(包括CCM单相Boost 型功率因数
    发表于 09-19 07:12

    功率因数校正软件 -下载

    功率因数校正软件 -免费下载
    发表于 03-20 10:22 43次下载

    先进的功率因数校正

    议程AgendaR26; 引言Introductionh8707; 功率因数校正的基本解决方案Basic solutions for power factor correctionh8707; 要满足的新需求New needs to addressR26; 交错式的
    发表于 07-30 10:18 39次下载

    2 kW有源功率因数校正电路设计

    2 kW有源功率因数校正电路设计 摘要:有源功率因数校正可减少用电设备对电网的谐波污染,提高电器设备输入端的功率因数。详细分析有源
    发表于 03-13 10:36 1637次阅读
    2 kW有源<b class='flag-5'>功率因数</b><b class='flag-5'>校正</b>电路设计

    隔离型功率因数校正

    隔离型功率因数校正
    发表于 09-12 11:24 8次下载
    隔离型<b class='flag-5'>功率因数</b><b class='flag-5'>校正</b>

    功率因数校正

    功率因数校正的方法介绍。
    发表于 06-18 09:30 25次下载

    什么是功率因数补偿 功率因数校正

    什么是功率因数补偿、功率因数校正
    发表于 09-30 09:17 20次下载

    什么是功率因数 功率因数校正基础知识

    简介 功率因数校正 (PFC) 是客户在选择电源时寻求的功能之一,因为它对设备的整体效率起着巨大的作用。本文档介绍了功率因数校正 (PFC)的基本事实和原理以及管理该功能的法规。它还讨
    的头像 发表于 10-05 15:56 2606次阅读
    什么是<b class='flag-5'>功率因数</b> <b class='flag-5'>功率因数</b><b class='flag-5'>校正</b>基础知识