逆變電源中功率因數(shù)校正的應(yīng)用

由此可見，大量整流電路的應(yīng)用使電網(wǎng)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(fā)現(xiàn)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(wǎng)，引起嚴重的諧波污染，使輸入端功率因數(shù)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(chǎn)、傳輸和利用的效率降低，使得電器設(shè)備過熱、產(chǎn)生振動和噪聲并使絕緣老化，使用壽命縮短，甚至發(fā)生故障或燒毀。

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

（3）使測量儀器產(chǎn)生附加諧波誤差。常規(guī)的測量儀器是設(shè)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(chǎn)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(xiàn)混亂。

現(xiàn)代逆變電源系統(tǒng)對功率因數(shù)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(chǎn)生的噪聲和對電網(wǎng)產(chǎn)生的諧波污染，以保證電網(wǎng)供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)的可靠性；同時也為了提高輸入功率因數(shù)，以達到節(jié)能的效果，不少國家和國際學(xué)術(shù)組織都制定了限制電力系統(tǒng)諧波和用電設(shè)備諧波的標準和規(guī)定，如國際電氣電子工程師協(xié)會（IEEE）、國際電工委員會（IEC）和國際大電網(wǎng)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(guī)定和國家標準。

因此在現(xiàn)代逆變電源系統(tǒng)中，功率因數(shù)校正電路是一個不可或缺的重要組成部分。功率因數(shù)校正可以分為無源功率因數(shù)校正技術(shù)（Passive PFC）和有源功率因數(shù)校正技術(shù)（Active PFC）。無源功率因數(shù)校正技術(shù)是采用無源器件，如電感和電容組成得諧振濾波器來實現(xiàn)PFC功能；有源功率因數(shù)校正技術(shù)則采用了有源器件，如開關(guān)管和控制電路來實現(xiàn)PFC功能。現(xiàn)代逆變電源系統(tǒng)應(yīng)用的多為有源功率因數(shù)校正技術(shù)，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(shù)提高至接近1。

3 帶有PFC功能的逆變器構(gòu)成方案

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

1. 三級構(gòu)成方案Ⅰ。其結(jié)構(gòu)如圖3所示。第一級是50Hz工頻變壓器，用來實現(xiàn)電氣隔離功能，從而保證電源設(shè)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(shù)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(shù)，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(xiàn)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(shè)備工作的要求來靈活地變化。