使逆變焊機高效節能的電源設計方案

2 有源功率因數校正器

迄今為止，改善功率因數的方法主要有三種：

(1)在電容輸入整流器的電容器之前加串聯電感器(或稱無源濾波器)，抑制峰值電流，使電流脈沖平緩，可以將功率因數提高到0.8-0.9，但是電感笨重，較少采用此方法。

(2)電力有源濾波器(APF)。這是電力系統采取的節能和提高電網供電質量的措施，它是一種無功功率補償器裝置。

(3)有源功率因數校正器(APFC或PFC)。

在逆變器和供電線路之間插入PFC，可以使供電線路的電流波形接近正弦，起到預穩壓的作用，使逆變器負載(包括逆變焊機)的功率因數提高到0.99。在單相電源系統中，這種方法已經成為各種電源設備的節能、綠色設計的主要方法。

有源功率因數校正器是一個升壓型(Boost-upchopper)斬波器，斬波器的輸出直流電壓必須高于整流輸入電壓峰值。在220 V交流系統中，這個升壓器的輸出電壓應選擇為380--400V，其基本電路如圖2所示。

從主電路看，它與一般的DC/DC升壓斬波器是一樣的。一般DC/DC中的Boost電路，其輸出電壓與輸入電壓之比遵循

可以看出D越大，升壓比越高。有源功率因數校正器的輸入電壓與輸出電壓之比仍然符合上述法則。不同的是，其控制方法要比普通Boost復雜，除了升壓比控制要用電壓負反饋回路的電壓誤差放大器之外，還必須有一個輸入電流波形控制，即電流環控制電路，技術要復雜一點。

現在市售的Boost型PFC控制器的集成組件品種很多，但基本原理都相似，主要由電壓反饋環路、乘法器、電流反饋環路和PWM驅動級構成。

PFC控制基本原理如圖3所示。

PFC控制的基本原理是電壓環和電流環的雙環控制。電壓放大器接收輸出電壓的分壓值信號與參考電壓隊心比較后，進行負反饋電壓放大，輸出電流波形信號，Ac在乘法器中相乘，電流波形信號k是以一個大阻值電阻R從功率整流器上檢取的，它具有整流器輸出電壓波形。乘法器的輸出是電流信號，m，k具有k的波形，其幅值由t調整。電流，是電流放大器的給定信號(與焊機的電流給定信號相同)，s是電流檢測的反饋電流，受電流放大器調整，從而使Boost主電路電流波形(以電感電流代表)跟蹤整流電壓波形，并同形同相，使整流器前的線電流具有很高的功率因數。電流放大器的輸出是一個調制波，調整PWM的脈寬變化，使脈寬變化規律符合，s跟蹤L的反饋控制要求。這就是有源功率因數校正器的基本原理。

有源功率因數校正器根據需要控制功率的大小和所采用的控制方法不同，分為電感電流斷續型控制模式(DCM)型和電感電流連續型控制模式(CCM)型，有可變頻率開關模式，也有固定頻率開關模式。