逆變電源中功率因數校正的應用

由此可見，大量整流電路的應用使電網供給嚴重畸變的非正弦電流，對此畸變的輸入電流進行傅立葉分析，發現它不僅含有基波，還含有豐富的高次諧波分量。這些高次諧波倒流入電網，引起嚴重的諧波污染，使輸入端功率因數下降，將造成巨大的浪費和嚴重危害。輸入電流諧波的危害主要有：

（1）使電能的生產、傳輸和利用的效率降低，使得電器設備過熱、產生振動和噪聲并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發生故障或燒毀。

（2）可引起電力系統局部并聯諧振或串聯諧振，使諧波含量放大，造成電容器等設備燒毀。

（3）使測量儀器產生附加諧波誤差。常規的測量儀器是設計并工作在正弦電壓、電流波形的，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，會產生附加誤差，影響測量精度。

（4）諧波還會引起繼電保護和電動裝置誤動作，使電能計量出現混亂。

現代逆變電源系統對功率因數校正和電流諧波抑制提出了更高的要求。為了減小AC-DC交流電路輸入端諧波產生的噪聲和對電網產生的諧波污染，以保證電網供電質量，提高電網的可靠性；同時也為了提高輸入功率因數，以達到節能的效果，不少國家和國際學術組織都制定了限制電力系統諧波和用電設備諧波的標準和規定，如國際電氣電子工程師協會（IEEE）、國際電工委員會（IEC）和國際大電網會議（CIGRE）都推出了各自建議的諧波標準，其中最有影響力的是IEEE519-992和IEC1000-3-2，我國也先后于1984年和1993年分別制定了限制諧波的規定和國家標準。

因此在現代逆變電源系統中，功率因數校正電路是一個不可或缺的重要組成部分。功率因數校正可以分為無源功率因數校正技術（Passive PFC）和有源功率因數校正技術（Active PFC）。無源功率因數校正技術是采用無源器件，如電感和電容組成得諧振濾波器來實現PFC功能；有源功率因數校正技術則采用了有源器件，如開關管和控制電路來實現PFC功能。現代逆變電源系統應用的多為有源功率因數校正技術，可以將輸入電流校正成與輸入電壓同相的正弦波，將功率因數提高至接近1。

3 帶有PFC功能的逆變器構成方案

具有功率因數校正功能的逆變器構成方案通常有三種：三級構成方案Ⅰ、三級構成方案Ⅱ和兩級構成方案。

1. 三級構成方案Ⅰ。其結構如圖3所示。第一級是50Hz工頻變壓器，用來實現電氣隔離功能，從而保證電源設備的安全性，免受來自高壓饋電線的危險。第二級是功率因數校正電路，用來強迫線電流跟隨線電壓，使線電流正弦化，提高功率因數，減少諧波含量，其輸出是400V左右的高壓直流。第三級是DC-AC模塊，用來實現逆變功能，即通過控制逆變電路的工作頻率和輸出時間比例，使逆變器的輸出電壓或電流的頻率和幅值按照人們的意愿或設備工作的要求來靈活地變化。