基于单相PFC电路的有源电容模块设计

1目的及意义

随着电力系统的不断发展，谐波一直是电网中存在的重要问题，尤其是在整流和逆变电路得到广泛应用之后，消除谐波，提高系统性能和延长设备寿命成为了一个很关键的问题[1]。在单相功率因数校正电路中，当输入电压和电流为正弦时，输入瞬时功率含有直流分量和交流分量，由于输入和输出瞬时功率平衡，在直流母线上会产生两倍于输入电压频率的电压纹波[2-9]。为了抑制低频电压纹波，通常使用铝电解电容。电解电容一直是人们滤波采用的最常见的器件。虽然电解电容成本低、能量密度高，但是其寿命很短，且电解电容体积大、稳定性差、ESR大，而用性能更可靠、成本更低、寿命更高的有源电容来代替电解电容是很好地解决办法。

有源电容方案是通过添加由功率半导体、滤波电感和储能元件组成的电路，起到平衡功率、抑制纹波电压和储存短期能量的作用。

以开关电源为代表的各种电力电子装置给工业生产和社会生活带来了极大的进步，然而也带来了一些负面问题。通常，开关电源的输入级采用二极管构成的不可控容性整流电路，这种电路的优点是结构简单、成本低、可靠性高，但缺点是输入电流不是正弦波。这使得电力系统的功率因数低，不利于对电能的利用，解决这一问题的方法就是功率因数校正技术（Power Factor Correction,PFC）[10]。本课题就是在单相PFC电路的基础上，完成有源电容模块的设计。

功率解耦技术是减少或消除电解电容，提高系统稳定性的主要方法，本课题的研究重点即利用无电解电容功率解耦技术将PFC电路输出侧的电解电容替换掉，以提高电路的性能。

1.1国内外研究现状

1.1.1国外对PFC技术以及功率解耦技术的研究

功率因数校正技术是近年来电力电子学界的研究热点。功率校正技术的种类有很多。目前，国内外学者提出的单级功率因数校正技术更适合于小功率电

源，该技术相对以往的各种功率因数校正技术，具有成本低、电路简单、功率因数高等优点，同时能很好的满足过哦机械波的标准。