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功率因素校正原理

功率因數校正(Power Factor Correction, PFC)的原理主要涉及對電源輸入電流的整形,使其接近正弦波,並且與電源電壓同相位,從而提高功率因數。功率因數是衡量電能轉換效率的一個重要指標,它表示為電源電壓與負載電流之間相位角的餘弦值(cosφ)。

在傳統的整流電路中,由於使用了大容量的濾波電容,輸入電流會呈現脈衝狀,導致功率因數降低。這是因為濾波電容在充電時會產生很大的電流脈衝,這些脈衝電流與電壓不同相位。為了改善這種情況,功率因數校正技術被引入。

有源功率因數校正技術通過控制開關器件,使得輸入電流波形能夠跟隨輸入電壓波形,從而將畸變的電流波形校正為正弦波,並使之與電壓同相位。這種方法相對於無源功率因數校正(通過電感和電容實現)來說,雖然更複雜、成本更高,但能夠提供更好的功率因數改善。

有源功率因數校正電路可以分為連續電流模式控制型和非連續電流模式控制型。連續電流模式控制型包括升壓型(Boost)、降壓型(Buck)、升降壓型(Buck-Boost),而非連續電流模式控制型包括正激型(Forward)、反激型(Fly back)。這些電路通過控制開關管的導通和截止,實現電感線圈中電流的線性增加和儲存能量,從而在開關管截止時維持電流方向不變,向負載提供能量。這種電路的優點包括輸入電流連續、電感電流容易調節、驅動簡單、對輸入電壓變化適應性強等。

總結來說,功率因數校正的原理是通過控制電路使得輸入電流成為正弦波並與電壓同相位,從而提高功率因數,減少能量損耗,提高電能轉換效率。