导言
近年来，跟着电子技能的开展，各种电子设备、家用电器或许发生的电流谐波和无功功率对电网的污染也越来越引起人们的注重。谐波的存在，不只大大下降了输入电路的功率因数，并且可对公共电力体系形成污染，引发电路毛病。为了按捺电网谐波，削减电流污染，国际上开端以立法的办法约束高次谐波，我国也公布了相关的国家规范，电器产品只需契合相应的谐波规范才能够进入市场。现在选用有源功率因数校对（APFC）电路的整流器已经成为按捺谐波的干流办法。为此，本文给出了在均匀电流技能操控下，以Boost型功率因数校对办法规划的新式空调用PFC规划计划。
1、 功率因数校对的根本办法
功率因数校对办法可分为无源功率因数校对和有源功率因数校对。无源功率因数校对结构简略，便于完成，但校对后的功率因数不高。有源功率因数校对是在桥式整流器与输出电容滤波之间参加一个功率变换器，以将输入电流校对成为与输入电压同相位且不失真的正弦波，然后使功率因数挨近1。有源功率因数校对结构杂乱，但校对作用较好。是现在运用较广泛的功率因数校对办法。依照电路结构，有源功率因数校对能够分为降压式、升／降压式、反激式，以及升压式（Boost）。升压式拓扑结构选用简略电流型操控办法，具有PF值较高，总谐波失真（THD）小等长处，运用最为广泛。该办法的输出电压高于输入电压，比较适用于75～2 000 W的场合。依照输入电流的操控原理，有源功率因数校对又能够分为均匀电流型、滞后电流型、峰值电流型，以及电压操控型。其间，均匀电流型操控的作业频率是固定的，输入电流是接连的，一起开关管电流的有用值比较小，因而比较适用于中等功率和较大功率的场合。尽管其操控电路较为杂乱，但仍然得到了广泛运用。本文选用的便是均匀电流操控型boost架构的PFC电路。
2、 电路规划
现在越来越多地选用变频技能来操控空调的运转，这使功率因数校对的要求就更具有现实意义。运用比较广泛的变频技能是将电网供给的电源通过整流滤波后得到比较安稳的直流电源，然后选用PWM技能斩波输出可调频率和幅值的正弦波，然后到达便利的变频调速操控和节能操控之意图。
图1所示为选用均匀电流操控的boost型电路原理图，该电路由整流桥输出电压检测信号和电压差错放大器输出信号的乘积来发生基准电流信号并进行比较，以便为开关管供给PWM信号。PFC电路实质上是一个非线性——周期时变的开关体系。首要，它的输人是一个全波整流波形；其次，这种电路包含两种调制：一种是正弦脉宽调制，另一种是起伏调制。这两种调制在负反应作用下相互影响，然后操控电流波形盯梢电压波形改变。
该电路选用电压和电流双闭环反应规划，电压环（外环）可安稳输出电压信号，电流环（内环）则可使输入电流很好地盯梢输入电压波形，以便更好的进行功率因数校对。电压环没计是对输出直流电压Uo与参阅电压Vref进行比较，并将发生的电压反应信号输入到乘法器。电流环规划则是将电压差错放大器及整流后的直流电压Ud通过乘法器发生电流基准信号，再将采样得到的电感电流Iac与该基准电流进行比较，并通过电流差错放大器进行处理，然后将发生的信号电压与锯齿波相比较来决议功率开关的通断以及占空比，最终使电感电流能够跟从基准电流，然后有用进步功率因数。
本体系的操控电路结构大致可分为IGBT斩波操控电路、电压过零检测电路、电压幅值采样电路、电流采样电路等几部分。
2.1 IGBT斩波操控
因为运用于变频空调中的功率因数校对操控器需求长期作业在大功率工况下。并且当功率较大时，传统APFC功率器材要接受较大的电流应力，然后形成器材选型困难，使产品本钱添加，并会影响体系的安稳性。因而，为了有用进步功率因数，下降对元器材的要求及减小元器材损耗，本规划在传统APFC基础上进行了改善，然后避开了电流顶峰，即选用了每个电压周期中部分斩波的斩波操控办法。相对于整个周期内悉数斩波的APFC操控办法来说，选用此种新式斩波办法会在必定程度上下降功率因数校对作用，不利于高次谐波的按捺，但因为电器产品化过程中需求归纳考虑功率与本钱，因而，只需选用适宜的斩波时序进行操控，就能够使操控作用与体系本钱到达最佳的结合。本规划中IGBT的开关频率选定在16～20 kHz左右。
在IGBT斩波操控中，为了能够在有用下降器材开关损耗的一起，使功率因数校对及谐波按捺都到达一个较好的作用，依据沟通输入电压以及输出电压和负载改变来挑选适宜的开关时序就成了一个体系电路规划的要害。通过屡次的仿真及实验研讨，本体系选用了对输入沟通电压及输出直流电压幅值进行比较来对斩波时序进行操控的规划办法。
图2所示是用PSPICE9.1进行的仿真波形。由图可见，只需设定适宜的电路参数，那么，当电源沟通输入电压Ui为220 V时，直流输出电压Uo在290 V左右略有动摇。因而可通过电压幅值采样电路来获得沟通输入电压和直流输出电压幅值，然后通过比较器进行比较。当输入沟通电压Ui幅值大于输出直流电压Uo时，可通过斩波操控信号比较器操控IGBT中止斩波，而当输人沟通电压幅值Ui小于输出直流电压Uo时，斩波重新开端。事实上，输入电压在顶峰处是大于直流输出电压的，故可操控开关器材中止斩波。
2.2 电压过零检测电路
为了使输入电流与输入电压坚持同相位，设计时有必要进行输入电压过零检测。在图1中，便是通过Rl、R2进行电压检测并将信号输入到三极管T1，当输入电压通过过零点时，三极管导通，该环节相应的输出口电平将被箝位到零，以便信号能彻底输入到CPU的中断口；当输入沟通电压瞬时值挨近零时，三极管关断，电路向CPU中断口宣布高电平信号，由CPU通过该电平转化信号对电流进行操控以使输入电流能够盯梢输入电压的改变。
2.3 电压幅值采样电路
因为本体系中的IGBT斩波时序要通过沟通输入电压和直流输出电压幅值进行比较来进行操控，因而，电压幅值采样电路在本电路中显得尤为重要，它将直接影响到功率因数校对及谐波按捺的作用。电压幅值检测包含输入沟通电压幅值检测和输出直流电压幅值检测。本规划通过电阻R1和R2分压后对输入沟通电压瞬时值进行采样，并输入CPU进行A／D转化，而直流输人电压幅值则通过电阻R3、R4分压采样后再输入CPU进行A／D转化。
2.4 电流采样电路
本规划中选用了较为简略的电流采样电路，并通过电阻Rac对电流进行检测。与需求进行电流采样时，需求进行采样的电流将在外电路被转化为小电阻Rac两头的电压并被输入到CPU的A／D转化口以进行电流采样。
3、 实验成果
通过该功率因数校对电路的PWM斩波操控后，电路中的输入电流根本能够跟从沟通输入电压的改变，且高次谐波得到了有用按捺。图3所示为选用本文所述新式均匀电流操控的boost型电路进行功率因数校对实验的波彤图，由图可见，校对后的波形比校对前更挨近正弦波。图4所示为对校对成果的谐波剖析图，由图4可知，选用本文的规划办法后，PF值能够到达0.95以上，且高次谐波均不超越国家喈波规范，操控成果彻底契合变频空调等家电设备的运用要求，有用的下降了元器材要求，进步了体系安稳性。
4、 结束语
本文在剖析了传统PFC的基础上，提出了一种新的运用于变频空调产品中的PFC操控计划，并进一步对该计划进行了仿真及实验剖析，成果证明，在电流顶峰时关断开关器材的新式功率因数校对办法可有用下降对开关器材的要求，削减体系损耗，其校对后的PF值到达了0.95以上。
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