有源功率因數(shù)校正技術(shù) | ||||||||||
在20世紀80年代中后期,電源適配器有源功率因數(shù)校正技術(shù)(APFC)引起了國內(nèi)外許多學(xué)者的重視,進行了許多專題研究并取得大量成果。這些成果主要集中在PFC的原理、方法、電路拓撲、控制技術(shù)等方面。本章將較為系統(tǒng)地介紹這些成果。有源功率因數(shù)校正通過有源電路(主動電路)讓輸入功率因數(shù)提高,控制開關(guān)器件讓輸入電流波形跟隨輸入電壓波形,相對于無源功率因數(shù)校正電路(被動電路)通過加電感和電容要復(fù)雜一些,功率因數(shù)的改善要好些,但成本要高一些,可靠性也會降低。 AC/DC變換器輸入電流的諧波分量 脈沖狀的輸入電流,含有大量諧波,一方面使諧波噪聲水平提高,同時在AC-DC整流電路的輸入端必需增加濾波器,既貴,體積、重量又龐大、笨重。如圖所示,在含有AC/DC變換器的電力電子裝置中,DC/DC變換器或DC/AC變換器的供電電源適配器一般是由交流市電經(jīng)整流和大電容濾波后得到的較為平滑的直流電壓。整流二極管的非線性和濾波電容的儲能作用,使得輸入電流(即電容器的充電電流)成為一個時間很短、峰值很高的周期性尖峰電流,如圖所示。 圖 AC/DC變換器及輸入電壓和電流波形 對這種畸變的輸入電流進行傅里葉分析可知,它除含有基波外,還含有豐富的高次諧波分量。 把輸入電流用傅里葉級數(shù)分解可得如下表達式: 式中,I1為基波分量;I3,I5分別為三次和五次諧波分量。由于輸入電流是一個奇諧函數(shù),所以,表達式中只含有奇次諧波。 由上面分析可知,輸入電流中除含有基波外,還含有豐富的奇次高次諧波分量,這些高次諧波倒流入電網(wǎng),引起嚴重的諧波“污染”,造成嚴重危害。其主要危害有: (1)諧波電流在輸電線路阻抗上的壓降會使電網(wǎng)電壓(原來是正弦波)發(fā)生畸變(稱之為二次效應(yīng)),影響各種電氣設(shè)備的正常工作。 (2)諧波會造成輸電線路故障,使變電設(shè)備損壞。例如,線路和配電變壓器過熱、過載,美國曾報道諧波電流引起一個300kVA的變壓器過載事故;在高壓遠距離輸電系統(tǒng)中,諧波電流會使變壓器的感抗與系統(tǒng)的容抗發(fā)生LC諧振;在三相電路中,中線電流是三相三次諧波電流的疊加,因此,諧波電流會使中線電流過流而損壞,等等。 (3)諧波影響用電設(shè)備。例如,諧波對電機除增加附加損耗外,還會產(chǎn)生附加諧波轉(zhuǎn)矩、機械振動等,這些都嚴重地影響電機的正常運行;諧波可能使白熾燈工作在較高的電壓下,這將導(dǎo)致燈絲工作溫度過高,縮短燈絲的使用壽命,等等。 (4)諧波會使測量儀表附加諧波誤差。常規(guī)的測量儀表是設(shè)計并工作在正弦電壓、正弦電流波形下的,因此,在測量正弦電壓和電流時能保證其精度,但是,這些儀表用于測量非正弦量時,會產(chǎn)生附加誤差,影響測量精度。 (5)諧波會對通信電流造成干擾。電力線路諧波電流會通過電場耦合、磁場耦合和共地線耦合對通信電路造成影響。 諧波電流就是將非正弦周期性電流函數(shù)按傅立葉級數(shù)展開時,其頻率為原周期電流頻率整數(shù)倍的各正弦分量的統(tǒng)稱。頻率等于原周期電流頻率k倍的諧波電流稱為k次諧波電流,k大于1的各諧波電流也統(tǒng)稱為高次諧波電流。
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| 發(fā)布時間:2019.07.13 來源:電源適配器廠家 |
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