【導(dǎo)讀】在上世紀(jì)五十年代，已經(jīng)針對(duì)具有感性負(fù)載的交流用電器具的電壓和電流不同相(圖1)從而引起的供電效率低下提出了改進(jìn)方法(由于感性負(fù)載的電流滯后所加電壓，由于電壓和電流的相位不同使供電線(xiàn)路的負(fù)擔(dān)加重導(dǎo)致供電線(xiàn)路效率下降，這就要求在感性用電器具上并聯(lián)一個(gè)電容器用以調(diào)整其該用電器具的電壓、電流相位特性，例如：當(dāng)時(shí)要求所使用的40W日光燈必須并聯(lián)一個(gè)4.75μF的電容器)。
在上世紀(jì)五十年代，已經(jīng)針對(duì)具有感性負(fù)載的交流用電器具的電壓和電流不同相(圖1)從而引起的供電效率低下提出了改進(jìn)方法(由于感性負(fù)載的電流滯后所加電壓，由于電壓和電流的相位不同使供電線(xiàn)路的負(fù)擔(dān)加重導(dǎo)致供電線(xiàn)路效率下降，這就要求在感性用電器具上并聯(lián)一個(gè)電容器用以調(diào)整其該用電器具的電壓、電流相位特性，例如：當(dāng)時(shí)要求所使用的40W日光燈必須并聯(lián)一個(gè)4.75μF的電容器)。用電容器并連在感性負(fù)載，利用其電容上電流超前電壓的特性用以補(bǔ)償電感上電流滯后電壓的特性來(lái)使總的特性接近于阻性，從而改善效率低下的方法叫功率因數(shù)補(bǔ)償(交流電的功率因數(shù)可以用電源電壓與負(fù)載電流兩者相位角的余弦函數(shù)值cosφ表示)。
圖1在具有感性負(fù)載中供電線(xiàn)路中電壓和電流的波形
而在上世紀(jì)80年代起，用電器具大量的采用效率高的開(kāi)關(guān)電源，由于開(kāi)關(guān)電源都是在整流后用一個(gè)大容量的濾波電容，使該用電器具的負(fù)載特性呈現(xiàn)容性，這就造成了交流220V在對(duì)該用電器具供電時(shí)，由于濾波電容的充、放電作用，在其兩端的直流電壓出現(xiàn)略呈鋸齒波的紋波。濾波電容上電壓的最小值遠(yuǎn)非為零，與其最大值(紋波峰值)相差并不多。根據(jù)整流二極管的單向?qū)щ娦?，只有在AC線(xiàn)路電壓瞬時(shí)值高于濾波電容上的電壓時(shí)，整流二極管才會(huì)因正向偏置而導(dǎo)通，而當(dāng)AC輸入電壓瞬時(shí)值低于濾波電容上的電壓時(shí)，整流二極管因反向偏置而截止。也就是說(shuō)，在AC線(xiàn)路電壓的每個(gè)半周期內(nèi)，只是在其峰值附近，二極管才會(huì)導(dǎo)通。雖然AC輸入電壓仍大體保持正弦波波形，但AC輸入電流卻呈高幅值的尖峰脈沖，如圖2所示。這種嚴(yán)重失真的電流波形含有大量的諧波成份，引起線(xiàn)路功率因數(shù)嚴(yán)重下降。
在正半個(gè)周期內(nèi)(1800)，整流二極管的導(dǎo)通角大大的小于1800甚至只有300-700，由于要保證負(fù)載功率的要求，在極窄的導(dǎo)通角期間會(huì)產(chǎn)生極大的導(dǎo)通電流，使供電電路中的供電電流呈脈沖狀態(tài)，它不僅降低了供電的效率，更為嚴(yán)重的是它在供電線(xiàn)路容量不足，或電路負(fù)載較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的交流電壓的波形畸變(圖3)，并產(chǎn)生多次諧波，從而，干擾了其它用電器具的正常工作(這就是電磁干擾-EMI和電磁兼容-EMC問(wèn)題)。
圖2自從用電器具從過(guò)去的感性負(fù)載(早期的電視機(jī)、收音機(jī)等的電源均采用電源變壓器的感性器件)變成帶整流及濾波電容器的容性負(fù)載后，其功率因素補(bǔ)償?shù)暮x不僅是供電的電壓和電流不同相位的問(wèn)題，更為嚴(yán)重的是要解決因供電電流呈強(qiáng)脈沖狀態(tài)而引起的電磁干擾(EMI)和電磁兼容(EMC)問(wèn)題。
這就是在上世紀(jì)末發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)新技術(shù)(其背景源于開(kāi)關(guān)電源的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用)。其主要目的是解決因容性負(fù)載導(dǎo)致電流波形嚴(yán)重畸變而產(chǎn)生的電磁干擾(EMl)和電磁兼容(EMC)問(wèn)題。所以現(xiàn)代的PFC技術(shù)完全不同于過(guò)去的功率因數(shù)補(bǔ)償技術(shù)，它是針對(duì)非正弦電流波形畸變而采取的，迫使交流線(xiàn)路電流追蹤電壓波形瞬時(shí)變化軌跡，并使電流和電壓保持同相位，使系統(tǒng)呈純電阻性技術(shù)(線(xiàn)路電流波形校正技術(shù))，這就是PFC(功率因數(shù)校正)。
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