三相20KW具有PFC功能的整流器设计(3)
而如今国内外电源界的主要研究方向是怎样消除和抑制谐波对国家电网的污染以及怎样使功率因数提升。
由PF= γcosΦ1<1 可知, 输入基波电压与输入基波电流的位移因数cosΦ1和输入电流的波形失真因子γ这两条件决定了PF值。基波电压和基波电流相位因数 cosΦ1对相控整流电路功率因数产生了影响，即可控开关的调控角α的影响，使电流滞后于电压，最终使cosΦ1<1。由基本电工课程所学，在负载端并联一个相反性质的电抗元器件可以改善功率因数。既负载如果呈感性，则一般采取电容补偿的方式。我们定义的THD（Total Harmonic Distortion），这是除基波电流，其他所有的谐波电流的有效值与基波电流之比，其公式为：
在这个公式中，除基波电流以外的另外其他谐波电流的有效值设为 ，基波电流有效值设为 。从式可得，若要THD越小，就要使 越小即输入电流中高次谐波含量越小。
1.1.2 谐波对电网的影响
最后我们谈谈谐波电流对国家电网的主要危害：
（1）使电力转换器件功率增高，价格提升。
（2）谐波电流对电网的污染，并干扰其他用电器件。
（3）输出电流较大，熔断器、断路器、过滤器和传输线的规格也有所增加。
（4）三相电源（四线制）三次谐波在中线的同一相位，经过大电流的合成，可超过相电流，而中心线无保护装置，还可引起火灾。
（5）对通信系统的干扰，也可引起仪表及仪表及保护装置的误差测量、误动作。
由于日常用电器件的增多，谐波污染与低功率因数等问题已引发了普遍的关注。即时的采取功率因数校正技术（ PFC），对于提高用电器件的输入功率因数、改善器件效率和节约资源、降低高次谐波电流对国家电网的影响是十分重要的。因此目前当务之急的事：是如何利用PFC 技术有效的把谐波污染调控在最小的范围内。
1.2 功率因数校正
1.2.1 功率因数校正的基本原理
功率因数校正电路通常可以看作是个AC/DC 转换器。标准的变换器在调整输入功率的大小时，利用了脉冲波宽度调变技术，而其负载所需的功率也因此技术得以实现。该脉冲宽度调制器首先将直流输入电压转换为一系列的电压脉冲波形，然后使用变压器和快速二极管将其转换为平滑直流电压输出。用这输出电压随后与另一个电压即参考电压进行比较会产生一个电压差，将它回馈至PWM调控器而后经PWM调控器对这误差信号的处理从而来改变脉冲波宽度的大小，假设输出电压过低，脉冲波宽度会增加，继而使输出电压回到正常输出值。PFC电路也使用这种方式，可是为了使交流电源的电流是正弦波并与交流电压同相位在其电路中加了另一个更有效的元件。此时的误差电压信号调制由输出电压和交流电压变化的换向调控，然后将误差电压信号反馈给脉宽调制调控器。由其原理可知，为了抑制交流电流谐波的产生，当交流电压较高时，功率因数校正电路就从电流电源吸收较多的功率；相反，如果交流电压低，它吸收的功率较小。
1.2.2 PFC 技术的分类
从不一样的方面来看，功率因数校正技术的式有许多种。从电网输入情况来看可将其分为单相功率因数校正电路与三相功率因数校正电路。而根据功率因数校正器的结构来说，可分为两级PFC和单级PFC两种功率因数校正器。两级PFC技术一般由直流/直流和PFC部分，每个都有自己的开关装置和调控电路。使输入电流跟随输入电压是PFC 级的重要作用，其目的是提高功率因数，使输入电流为正弦波，减少谐波对电网的干扰和达到直流/直流 级输入的预稳，当作功率因数校正电路的功率级一般上是Boost转换器，两PFC技术通常用于大功率输出场合；另一个功率因数校正器是利用单级PFC技术即将PFC级与DC/DC功率级中的元件共用，并实现共同的调控，一般一起使用的元件是 MOSFET。这技术因为调控简易，元件少，因而小功率应用十分适用。但由于其功率因数，谐波等标数与输入电压区域、功率效率、负载大小等密切相关，因而设计与改善显得十分重要。