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pfc功率因数校正的原理解析
点击次数:338 发布时间:2018-03-28
什么是功率因数补偿,什么是pfc功率因数校正
功率因数补偿:(由于感性负载的电流滞后所加电压,由于电压和电流的相位不同使供电线路的负担加重导致供电线路效率下降,这就要求在感性用电器具上并联一个电容器用以调整其该用电器具的电压、电流相位特性,例如:当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器)。用电容器并连在感性负载,利用其电容上电流超前电压的特性用以补偿电感上电流滞后电压的特性来使总的特性接近于阻性,从而改善效率低下的方法叫功率因数补偿(交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示)。
其主要目的是解决因容性负载导致电流波形严重畸变而产生的电磁干扰(EMl)和电磁兼容(EMC)问题。所以现代的PFC技术完全不同于过去的功率因数补偿技术,它是针对非正弦电流波形畸变而采取的,迫使交流线路电流追踪电压波形瞬时变化轨迹,并使电流和电压保持同相位,使系统呈纯电阻性技术(线路电流波形校正技术),这就是pfc功率因数校正
所以现代的PFC技术完成了电流波形的校正也解决了电压、电流的同相问题。
于以上原因,要求用电功率大于85W以上(有的资料显示大于75W)的容性负载用电器具,必须增加校正其负载特性的校正电路,使其负载特性接近于阻性(电压和电流波形同相且波形相近)。这就是现代的pfc功率因数校正电路。
容性负载的危害
在(00——1800)t0——t3时间:t0时间电压为零电流为零,在t1时间电压达到zui大值电流也达到zui大值,在t3时间电压为零电流为零。(二极管导通1800)
在(1800——3600)t3——t4:时间:二极管反偏无电压及电流。(二极管截止)
在(3600——5400)t4——t6时间:t4时间电压为零电流为零,在t5时间电压达到zui大值电流也达到zui大值,在t6时间电压为零电流为零。(二极管导通1800)
结论:在无滤波电容的整流电路中,供电电路的电压和电流同相,二极管导通角为1800,对于供电线路来说,该电路呈现纯阻性的负载特性。
在(00——1800)t0——t3时间:t1时间电压为零电流为零,在t1时间电压达到zui大值电流也达到zui大值,因为此时对负载R供电的同时还要对电容C 进行充电,所以电流的幅度比较大。在t1时间由于对电容C进行充电,电容上电压Uc达到输入交流电的峰值,由于电容上电压不能突变,使在t1——t3期间,二极管右边电压为Uc,而左边电压在t2时间电压由峰值逐渐下降为零,t1——t3期间二极管反偏截止,此期间电流为零。(增加滤波电容C后*个交流电的正半周,二极管的导通角为900 )
在(1800——3600)t3——t4时间:二极管反偏无电压及电流。(二极管截止)
在(3600——4100)t4——t5时间:由于在t3——t4时间二极管反偏,不对C充电,C上电压通过负载放电,电压逐渐下降(下降的幅度由C的容量及R的阻值大小决定,如果C的容量足够大,而且R的阻值也足够大,其Uc下降很缓慢。)在t4——t5期间尽管二极管左边电压在逐步上升,但是由于二极管右边的Uc放电缓慢右边的电压Uc仍旧大于左边,二极管仍旧反偏截止。
在(4100——5400)t5——t7时间:t5时间二极管左边电压上升到超过右边电压二极管导通对负载供电并对C充电,其流过二极管的电流较大,到了t6时间二极管左边电压又逐步下降,由于Uc又充电到zui大值,二极管在t6——t7时间又进入反偏截止。
结论:在有滤波电容的整流电路中,供电电路的电压和电流波形完全不同,电流波形,在短时间内呈强脉冲状态,二级极管导通角小于1800(根据负载R和滤波电容C的时间常数而决定)。该电路对于供电线路来说,由于在强电流脉冲的极短期间线路上会产生较大的压降(对于内阻较大的供电线路尤为显著)使供电线路的电压波形产生畸变,强脉冲的高次谐波对其它的用电器具产生较强的干扰。
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