1引言
電子鎮流器是取代傳統的電感鎮流器而與熒光燈配用的新型鎮流器,是實現綠色照明的關鍵產品。照明用電約占人類總發電量的20%,電子鎮流器的推廣使用,將可以使照明用電節約20%以上,加之它能使熒光燈發出的光柔和、無頻閃,有利于人類眼睛的保護,因此,高性能電子鎮流器的研究和生產受到了國內外的廣泛重視。
就高性能電子鎮流器而言,目前最為關鍵的技術指標之一,即它的電源進線電流的總諧波含量大小及線路功率因數的高低。如果電子鎮流器電源進線電流的諧波含量大,就會給電網帶來污染,至于電子鎮流器的線路功率因數的高低也會直接關系到電網的利用效率。為了減少對交流電網的污染,目前國內外已經推出了一些限制電流諧波的標準,如國際電工委員會(IEC)根據國際上電子鎮流器的發展情況,幾年前成立了專門的技術小組對有關技術問題和標準進行了研究,并已頒布了相應的IEC標準IEC1000-3-2ClassC[1]。
傳統的整流橋加電容結構只在輸入交流電壓的峰值附近才有輸入電流,導致輸入電流中含有很大的諧波成份,遠不能達到標準的要求。為了使輸入電流諧波滿足標準要求,在不增加太多成本的前提下,必須考慮如何進行功率因數校正。近年來國內已經開始了這方面的研究工作,但是由于起步較晚,目前的研究還未達到推廣應用的水平。為此,本文首先介紹了功率因數校正的基本原理,然后全面介紹單級功率因數校正技術在電子鎮流器中的應用。
2功率因數校正的基本原理
功率因數(PF)定義為交流輸入實功同輸入視在功率之比,即
式中:P=VI1cosα。
因此
式中
γ表示基波電流的相對值,稱為波形畸變因數,cosα稱為位移因數。即功率因數為畸變因數和位移因數的乘積。要達到功率因數為1,系統的輸入電流與輸入電壓必須同相,而且輸入電流無任何諧波分量。
功率因數校正的方法包括無源校正技術(PassivePFC)和有源校正技術(ActivePFC)兩種。無源校正技術方法簡單,但是電路中必須有大電感或大電容,而且校正后功率因數也不可能很高。
有源功率因數校正可以分為兩類:一類是兩級結構,另外一類是單級結構。兩級結構可以采用很多種拓撲結構,但是目前應用最廣泛的是升壓型(Boost)功率因數校正電路,其功率因數高(>0.99),總諧波失真小(<5%)。該電路的缺點是所需元器件多,成本高。為了減少電子鎮流器的元器件數量,降低成本,可以將PFC電路和負載電路合并起來成為一級。單級功率因數校正的主要優點是功率因數高,結構簡單,成本低等。它的主要缺點是PFC電路和負載電路相關聯,電路的設計比較復雜,因此是目前電力電子領域內研究的一個熱點。
3單級功率因數校正電子鎮流器
從原理上說,用電感和電容都可以實現功率因數校正。單級功率因數校正電子鎮流器因此可以分為三類。
3.1采用電感的單級功率因數校正電子鎮流器[2-8]
采用電感的單級功率因數校正可以分為三種,分別是由Boost變換器,Buck變換器及BuckBoost
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