使逆變焊機(jī)高效節(jié)能的電源設(shè)計(jì)方案

2 有源功率因數(shù)校正器

迄今為止，改善功率因數(shù)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(lián)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(shù)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(tǒng)采取的節(jié)能和提高電網(wǎng)供電質(zhì)量的措施，它是一種無功功率補(bǔ)償器裝置。

(3)有源功率因數(shù)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(yù)穩(wěn)壓的作用，使逆變器負(fù)載(包括逆變焊機(jī))的功率因數(shù)提高到0.99。在單相電源系統(tǒng)中，這種方法已經(jīng)成為各種電源設(shè)備的節(jié)能、綠色設(shè)計(jì)的主要方法。

有源功率因數(shù)校正器是一個(gè)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(tǒng)中，這個(gè)升壓器的輸出電壓應(yīng)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(shù)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(fù)雜，除了升壓比控制要用電壓負(fù)反饋回路的電壓誤差放大器之外，還必須有一個(gè)輸入電流波形控制，即電流環(huán)控制電路，技術(shù)要復(fù)雜一點(diǎn)。

現(xiàn)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(huán)路、乘法器、電流反饋環(huán)路和PWM驅(qū)動(dòng)級(jí)構(gòu)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(huán)和電流環(huán)的雙環(huán)控制。電壓放大器接收輸出電壓的分壓值信號(hào)與參考電壓隊(duì)心比較后，進(jìn)行負(fù)反饋電壓放大，輸出電流波形信號(hào)，Ac在乘法器中相乘，電流波形信號(hào)k是以一個(gè)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(hào)，m，k具有k的波形，其幅值由t調(diào)整。電流，是電流放大器的給定信號(hào)(與焊機(jī)的電流給定信號(hào)相同)，s是電流檢測(cè)的反饋電流，受電流放大器調(diào)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(shù)。電流放大器的輸出是一個(gè)調(diào)制波，調(diào)整PWM的脈寬變化，使脈寬變化規(guī)律符合，s跟蹤L的反饋控制要求。這就是有源功率因數(shù)校正器的基本原理。

有源功率因數(shù)校正器根據(jù)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(xù)型控制模式(DCM)型和電感電流連續(xù)型控制模式(CCM)型，有可變頻率開關(guān)模式，也有固定頻率開關(guān)模式。