功率因數(shù)校正作用,開關(guān)電源功率因數(shù)校正-KIA MOS管

功率因數(shù)校正

在電力系統(tǒng)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(chǎn)生功效的電能，比如用于運行電器設(shè)備的能量。而無功功率則是不能直接產(chǎn)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(shù)是一個表示有功功率和總功率之間關(guān)系的指標(biāo)，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(fù)載時，會造成電路的電流和電壓不同步，產(chǎn)生相位差。導(dǎo)致在電路中出現(xiàn)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(shù)（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(dǎo)致功率因數(shù)小于1。過小的功率因數(shù)會導(dǎo)致供電設(shè)備容量浪費，因此需要進行校正。

開關(guān)電源為什么要功率因數(shù)校正？

電路呈現(xiàn)容性負(fù)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(dāng)于電壓比電流慢。

而電路呈現(xiàn)感性負(fù)載時，電感如同閥門一樣，限制了電流，相當(dāng)于電流比電壓慢。開關(guān)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(xiàn)容性負(fù)載。

當(dāng)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(dǎo)通時間小，電流波形畸形狀態(tài)，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(wǎng)損耗，其次電流是畸形波，不是正弦波，電網(wǎng)的諧波(THD)成分也會增大。

為了保護電網(wǎng)，開關(guān)電源有功率因素要求。大功率開關(guān)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(guān)電源功率因數(shù)校正技術(shù)包括無源功率因數(shù)校正（PFC）和有源功率因數(shù)校正（APFC）。無源PFC通過在電網(wǎng)中接入電感或電容來抵消負(fù)載的電感或電容特性，從而改善功率因數(shù)。有源PFC則通過電子電路實時調(diào)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(shù)。

無源PFC

有源PFC

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

功率因數(shù)校正作用包括以下：

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

降低企業(yè)電力處理系統(tǒng)的負(fù)荷：通過減少無功功率的流動，PFC可以降低作業(yè)電流的大小，減輕電力系統(tǒng)的負(fù)荷，延長網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的壽命。

減少電力系統(tǒng)損耗：PFC可以減少電纜、變壓器等設(shè)備的損耗，從而降低電力系統(tǒng)的整體損耗。

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

增加現(xiàn)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(fù)載，減少升級配電網(wǎng)絡(luò)的成本。

改善電壓：較低的功率因數(shù)會導(dǎo)致較高的電流，增加導(dǎo)體中的電壓降。通過PFC校正，可以提高設(shè)備的電壓，減少電壓降。

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