功率因數校正作用,開關電源功率因數校正-KIA MOS管

功率因數校正

在電力系統中，有兩種類型的功率，即有功功率和無功功率。有功功率指的是真正用于產生功效的電能，比如用于運行電器設備的能量。而無功功率則是不能直接產生功效的電能，比如涉及電壓和電流之間的相位差的能量。功率因數是一個表示有功功率和總功率之間關系的指標，其計算方式是有功功率除以總功率。

在電路中存在感性或者容性負載時，會造成電路的電流和電壓不同步，產生相位差。導致在電路中出現無功功率，而實際有效的功率（有功功率P)會減小。有功功率才是有用的功率，所以必須減小無功功率。功率因素校正PFC就是提高有功功率，減少無功功率。

有功功率和無功功率之和等于視在功率S。功率因數（PF）是有功功率（P）與視在功率（S）的比值，即PF=P/S。在交流電路中，電壓和電流之間存在相位差，導致功率因數小于1。過小的功率因數會導致供電設備容量浪費，因此需要進行校正。

開關電源為什么要功率因數校正？

電路呈現容性負載時，電壓就會滯后電流，想象電容是一個水罐，電流如同水流一樣流進水罐，大小不變，電容像水罐，電壓如同水罐中水位，慢慢升起來，相當于電壓比電流慢。

而電路呈現感性負載時，電感如同閥門一樣，限制了電流，相當于電流比電壓慢。開關電源（AC-DC)一般都有整流橋和大電容整流濾波，其電路一般呈現容性負載。

當輸入電壓大于大電容的電壓時，才有電流流過整流橋二極管，也就是電流導通時間小，電流波形畸形狀態，不同電壓同步，如果不進行功率因素校正（PFC），功率因素低，有功功率小。

輸入電流變大（相對于功率因素高的電路），增加電網損耗，其次電流是畸形波，不是正弦波，電網的諧波(THD)成分也會增大。

為了保護電網，開關電源有功率因素要求。大功率開關電源必須要功率因素校正，一般來說大于75W，需要功率因素校正。

開關電源功率因數校正技術包括無源功率因數校正（PFC）和有源功率因數校正（APFC）。無源PFC通過在電網中接入電感或電容來抵消負載的電感或電容特性，從而改善功率因數。有源PFC則通過電子電路實時調整輸入電流波形，使其接近正弦波，并與電壓同相位，從而顯著提高功率因數。

無源PFC

有源PFC

功率因數校正技術在多種場景中應用廣泛，特別是在使用開關電源的設備中。開關電源的整流和濾波過程會導致電流波形畸變，產生大量諧波，降低功率因數。通過PFC技術，可以將畸變的電流校正為正弦波，使功率因數接近1，從而減少諧波污染，降低能源消耗，減小電源設備的體積和重量。

功率因數校正作用包括以下：

提高電力系統的功率：PFC可以減少無功功率的流動，從而降低電力系統的損耗，提高輸配電的效率。功率因數是指有用功率與總用電量（視在功率）的比值，功率因數值越大，功率利用率越高1。

降低企業電力處理系統的負荷：通過減少無功功率的流動，PFC可以降低作業電流的大小，減輕電力系統的負荷，延長網絡設備的壽命。

減少電力系統損耗：PFC可以減少電纜、變壓器等設備的損耗，從而降低電力系統的整體損耗。

降低需求費用：通過提高功率因數，可以降低最大計量需求費用，從而減少電費支出。

增加現有電路的承載能力：PFC可以減少電路中的電流，使電路能夠承載更多的負載，減少升級配電網絡的成本。

改善電壓：較低的功率因數會導致較高的電流，增加導體中的電壓降。通過PFC校正，可以提高設備的電壓，減少電壓降。

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