三相单管DCM Boost PFC变换器的变占空比研究(2)
在这样的社会背景与时代趋势下，功率因数校正（Power Factor Correction, PFC）
技术越来越被人关注和研究。
一般用电设备直接由直流电源供电，但供电电网一般提供 110V 或 220V 交流电
压。如图 1.1 所示，一般将电网提供的交流电通过二极管桥式整流器整流，然后通过
电容滤波得到需要的直流电压。从图中1.2 可以看出，输入电压的峰值周围才有输入
电流。而输入电流中包含有丰富的谐波，因此功率因数很低，近似为 0.6。大量的谐
波会严重危害电网的安全和稳定。第一:由于阻抗，谐波电流产生压降，造成电网电压
不再是原来的正弦波形，产生畸变;第二:干扰其他用电设备的正常运行和工作，使一
些设备和测量仪器产生较大的误差;第三:电网输电损耗增大。随着用电设备的增多，
谐波污染问题被全球所关注。
为了减小谐波污染对电网的危害，各种电流谐波标准被世界各国采用。我国在
1993 年颁布了《电能质量公用电网谐波》标准。1998 年，国际电工委员会对谐波标
准进行了统一修订。1.3 功率因数校正
由上一节可知，影响功率因数的因素有两方面，一是电压与电流的相位差，如果
电压与电流相位相差 ，则功率因数为cos ，相位差越小功率因数越大，同相时达到
最大值为 1；另一方面是电流波形相对于电压波形产生的畸变，畸变越大功率因数越
低。
功率因数校正分为有源器件校正和无源器件校正两种。其技术原理是将输入电流
的波形整形，使电路特性接近纯电阻负载特性，从而让电源的有功功率大大提高。
1.4 无源PFC变换器
该变换器是用了一个电感和电容，组成了一个滤波的结构。如图 1.3 所示。无源
PFC 变换器拥有以下优缺点:虽然无源 PFC 变换器电路简单，拥有很高的可靠性、制
造成本也很低廉，但由于电路中电感和电容值较大，所以此电路体积也随之变大，重
量也增加，导致无法得到较高的 PF 值，特别是在轻载的时候。而且此电路无法很好
的抑制电流谐波。最后导致此电路一般只在对要求造价低廉，对电路体积和质量没有
要求的较小的功率场合中使用。1.5 单相有源PFC 变换器
该变换器是利用了电力电子变换器，将输入电流波形变成和输入电压同相位的正
弦波，以此完成功率因素的校正。有源 PFC 变换器还能稳定输出电压，为下一级直流
变换器提供较为稳定的输入电压。和无源PFC 变换器比较，有源PFC 变换器具有体
积小，功率因数高等优点。
Buck，Boost，Buck-Boost 电路拓扑简单，如图 1.4，Cuk，Zeta，SEPIC 是由上
面三种变换器结构转化而来。
Buck 变换器输出电压不高， 当用 Buck PFC 变换器时， 降低了后一级电压传送比。
通过整流电路，电压在 0 和峰值范围内变化。Buck 变换器正常工作时要求输入电压
必须大于输出电压，导致了此变换器在输入电压为 0 周围，电流也为 0，使得输入功
率因素不高。此外，由图可知开关管串联在电路的输入端，输入电流为断续的脉冲波
形，必须有很大的滤波器来减小纹波的存在。同Buck 变换器比较， Boost PFC 变换器的优点:1.在输入电压的范围内可以得到很
高的功率因数;2. 由于电感的位置是在电路的输入端，所以此电路拥很小的输入电流
纹波;3.电路拥有很高的输出电压，使得储能电容的储能能力大大提高，减小了电路的
体积;4.Boost 变换器的电路构造简单，成本低廉却拥有极高的可靠性。因为这些优势，
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