一种实用Boost型有源功率因数校正电路的设计

功率因数校正电路是提高线路功率因数的有效方法。在分析APFC工作原理的基础上,采用L6561设计了一款升压型APFC电路,经实验验证,该校正电路可以把功率因数提高到0.99。将其应用于小功率金卤灯电子镇流器中,可以提高线路的稳定性,延长电子镇流器的使用寿命。

混合工作模态的高功率因数无桥Buck PFC变换器

AC-DC降压型功率因数校正PFC(power factor correction)变换器广泛应用于低压场合,为解决该类拓扑因输入电流死区导致功率因数PF(power factor)低、输入电流总谐波THDi(total harmonic distortions of input current)高的问题,首先引入Buck-Boost单元以构建1种高PF的混合工作模态降压型无桥PFC变换器,其在正、负半个工频周期分别工作在Buck和Buck-Boost模式。虽然Buck-Boost单元效率低于Buck单元,但所提变换器在负半工频周期运行于Buck-Boost模式,可以避免输入电流死区以提高PF并降低THDi。在正半工频周期运行于Buck模式,变换器仍保留Buck单元的高效率优势。其次,通过分析所提无桥变换器工作模态与PF值来证明变换器的高PF特性。最后,通过仿真实验,验证所提变换器的可行性和理论分析的正确性,并比较所提变换器与传统Buck PFC变换器的性能。

电力电网功率因数提高的意义及补偿措施

电力电网中功率因数的大小对于整个电力系统的经济性和安全性都起着极其重要的作用。本文阐述了功率因数及与其相关的重要概念、物理意义,分析了影响功率因数的主要因素及功率因数过低会带来的主要问题,探讨了提高功率因数的原则、补偿措施及一些容易引起困惑的问题。

基于MATLAB的功率因数可控的AC-DC变换电路研究

为解决谐波信号过多可能会导致电网的传输效率降低的问题,对功率因数可控的AC-DC变换电路进行了研究.基于Boost型单级有源功率因数校正变换器,控制电路中采用了外电压环和内电流环双闭环控制系统,利用滞环电流控制提高交流端功率因数,电压环稳定输出电压.采取小信号分析法,建立小信号模型并设计了控制电路.通过MATLAB仿真实验可得,双环控制的功率因数校正电路能够实现高功率因数,同时能够稳定输出电压.

集成式GaN单开关管功率因数校正变换器

传统的降压型功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器由于存在高谐波电流的缺点,较难满足IEC61000-3-2 C类限值,其应用受到很大限制。文中设计并搭建了一种集成式功率因数校正变换器,该变换器由一个降压PFC变换器和一个反激PFC变换器组成,其中降压和反激PFC变换器采用输入并联和输出并联连接方式共用一个GaN开关管和控制电路,降低变换器成本。集成式变换器在临界导通模式(critical conduction mode,CRM)恒定导通时间(constant on time,COT)控制下,反激单元消除了降压输入电流死区的影响,利用降压和反激PFC变换器的优势和GaN开关管的优异性能,变换器可以在宽电压输入范围下实现高效率和低总谐波失真。文中介绍了电路结构和工作原理,通过PSIM(power simulation)仿真验证理论推导的正确性,最后搭建了满载效率为94.1%的120 W样机,验证了该方案的可行性。

横向感应加热装置功率因数的研究与优化

横向磁通感应加热技术因其连续加热金属薄板带材的优异性能一直是近年来研究的焦点。为了满足节能环保要求,提高加热系统的功率因数可加强系统能源的利用率同时降低设备的成本。基于对45钢薄带加热需求设计了横向感应加热装置,采用有限元数值模拟的方法研究结构参数与电激励参数对横向感应加热系统功率因数的影响,并结合各参数对加热系统功率因数的影响规律对加热模型进行优化。结果表明,优化后模型与初始模型相比,系统的功率因数上升0.048,相对不均匀度下降5.15℃。优化后的模型有效地提高了系统的功率因数,并改善了带材的温度均匀性。

分布式光伏并网后功率因数变化分析及光伏对电网的影响

低压并网工商业分布式光伏发电项目投资成本逐步降低,越来越多的企业开始投资光伏电站。分布式光伏并网后注入有功电流会导致原来电力系统的计量电能表的功率因数发生变化,许多企业在光伏发电高峰期间出现功率因数不合格情况。分析研究光伏低压并网对计量电能表功率因数变化及对电网的影响。

临界电流模式图腾柱无桥功率因数校正换相谐振抑制

工作于临界电流模式下的图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路因其无整流桥损耗、电感体积小、易于实现软开关而得到广泛关注。然而,在输入电压过零点处,工频管之间的换相时刻,电感会与工频管的结电容产生谐振,相应地,电感电流和直流母线电压因此会存在高频振荡。电感电流振荡会加剧输入电流畸变程度,而母线电压上的高频尖峰由于振荡频率高,后级DC-DC变换器难以抑制而传递至负载,导致敏感负载无法正常工作。该文分析线性开关在主动栅极电路中抑制振荡的工作原理,基于线性开关的特性提出三电平驱动方式来抑制图腾柱无桥PFC换相谐振,降低输入电流总谐波畸变率(THD)的同时实现对直流母线的高频尖峰的抑制,在2kW满载工况下,将输入电流THD降低1%,母线电压尖峰高频分量峰值由2.83V减小至0.01 V以下。实验结果表明,该文所提出的三电平驱动方式可以有效抑制临界电流模式图腾柱无桥PFC的换相谐振。

基于高功率因数的游标电机设计思路

为解决游标电机功率因数偏低的问题,提出了一种提高功率因数的电机设计优化思路。首先,使用绕组函数法计算出分数槽集中双层绕组的电感,推导出游标电机的功率因数表达式,分析影响功率因数的主要设计参数;其次,结合有限元法研究各设计参数改变时电机性能的变化规律,进而总结出设计思路;然后,以一台裂齿式游标电机为基准样机,按照所提思路重新设计一台高功率因数的电机,并采用遗传算法对电机主要设计参数进行多目标优化;最后,与基准样机进行性能对比,结果表明所设计电机的功率因数更高,验证了理论分析和所提设计思路的有效性。

31.5 MVA锰硅合金矿热炉中压(串联)纵向补偿功率因数调降改造设计

介绍了矿热炉中压串联补偿(纵补)装置的特殊性,及其在31.5 MVA锰硅合金矿热炉生产过程中,因工艺控制稳定炉况需要,对纵补进行功率因数调降改造的工程设计实践,达到了预期效果,对同行业类似纵补应用企业具有普遍的借鉴意义和参考价值。

单相无桥功率因数校正变换器拓扑族推演回顾与性能分类总结

随着多种节能标准与低碳政策的实施,单相无桥功率因数校正(power factor correction,PFC)拓扑受到更多关注。目前,虽然多种无桥拓扑已被提出并被应用于不同应用场合,但尚未有文献系统地概述这类无桥PFC拓扑结构特点并开展拓扑性能分析。该文通过将双变换单元进行输入并联输出并联(input-parallel output-parallel,IPOP)、输入并联输出串联(input-parallel output-series,IPOS),提出无桥拓扑族系统推演方法以及无桥拓扑IPOP与IPOS的分类。同时,以6种变换单元为例,推演28种无桥拓扑并作相关拓扑概述,说明无桥拓扑族系统推演方法的普适性。其次,通过对称性与对偶性,进一步简化无桥拓扑族的器件数量。然后,筛选出12种主要无桥拓扑与传统有桥拓扑比较,并分别介绍12种无桥拓扑性能特点。最后,基于性能对比结果,归纳IPOS与IPOP两类拓扑的优缺点与适用场景。

一种三相线电压级联单位功率因数整流器负载不均衡特性分析及电压均衡控制策略

该文对一种由三个三相单开关整流器线电压级联构成的三相单位功率因数整流器的负载不均衡特性和输出电压均衡控制策略进行分析和研究,首先详细阐述此类整流器在三个直流侧负载不均衡时,交流输入端电流能自动保持均衡的独特特性及相应工作机理;然后研究系统整体分层控制策略。在传统的基于电压外环PI控制、电流内环PR控制的上层控制基础上,针对各整流模块参数不一致及负载功率不一致引起的各模块输出电压不均衡问题,通过加入偏差因子调制波补偿的底层控制,实现了对每个模块输出功率的独立调节,进而实现了各整流模块输出电压的均衡控制。仿真和实验结果验证了所研究拓扑结构的优越性和控制策略的可行性。

一种高功率密度集成的实现浪涌抑制的功率因数校正电路

单相功率因数校正器在需要实现高功率因数、低电流谐波的场合得到了广泛的应用,但是为了提升电路可靠性,需配置浪涌抑制电路,增加了系统体积和质量,在需要高功率密度场景中应用困难。本文设计了一种集成恒流充电浪涌抑制的断续模式功率因数校正电路,实现了高度的集成化,并通过数字控制器集成浪涌抑制算法实现逻辑控制,可省略外接复杂的浪涌抑制电路,极大地降低了电路体积和质量。分析断续模式的交错升压型功率因数校正电路在高功率密度应用场合的优势;阐述变占空比控制的工作机理和优势;最后,搭建了输出功率1 000 W的实验电路,验证设计的有效性。

基于线损等效的视在功率和功率因数计算方法研究

分析了三相严重不平衡条件下现有功率因数的计算结果,指出了现有计算方法在反映实际线路利用率情况存在的不足。基于线路功率损耗等效原理,提出了一种能够准确反映实际线路利用率的功率因数和视在功率计算新方法。给出了现有智能电能表实现等效功率因数和视在功率计算的升级方案,同时以高准确度智能电能表作为测试平台,与现有功率因数进行三相非正弦不平衡试验条件下的对比测试。数据分析表明,与现有功率因数和视在功率相比,所提出的功率因数和视在功率新方法能够如实反映实际线路利用率情况,能够为功率因数的改善提供合理依据。

高铁航空港枢纽牵引变电所功率因数异常分析及治理

郑渝高铁航空港枢纽牵引变电所功率因数低于国网公司规定的0.9标准,造成巨额罚款,通过理论分析找到了该所功率因数不达标的原因,使用电能质量分析仪在“天窗”内进行测试验证,提出变电所功率因数治理方案,实施后取得良好效果,结合工程实践提出建议。中国铁路郑州局集团有限公司管辖的郑渝高铁共设置7个牵引变电所,自2019年12月初开通运行以来,大关庄、禹州、平顶山西、方城、南阳东、杨集等6座牵引变电所功率因数都在0.92以上,只有航空港枢纽牵引变电所功率因数为0.508,低于国网公司规定的功率因数不得低于0.9的考核标准,致使2020年度该所被国网公司罚款800多万元。为了提高该所的功率因数,减少国网公司的巨额罚款,增加经济效益,很有必要对该所牵引负荷运行情况进行统计分析,研究其运行规律,制定相应的改进措施。

Buck型单开关整合式功率因数校正变换器

传统的Buck功率因数校正PFC(power factor correction)变换器存在谐波电流大的缺点,限制了其应用范围。提出并分析了一种Buck型单开关整合式功率因数校正变换器。该变换器由一个Buck PFC变换器和一个Buck-Boost PFC变换器通过一个开关管整合而成,简化了控制;同时,采用恒导通时间控制,消除了Buck PFC变换器输入电流的死区;结合Buck和Buck-Boost变换器的优势,在全输入电压范围下可以实现高功率因数和高效率。介绍并分析了该变换器的电路结构、工作原理、稳态特性以及设计思路,最后,搭建了一台56 W的实验样机,验证了分析结果的正确性。

分布式光伏接入炼化企业对功率因数的影响及对策研究

针对某炼化企业光伏接入后存在功率因数不达标的问题,考虑企业实际情况,提出电容器调档以及光伏逆变器和电容器协调控制两种解决方案。结果表明:当采用电容器补偿无功,输出为阶跃型无功,存在无功倒送可能性,仍存在有功、无功潮流方向不同的问题,当光伏波动较大时,电容器需逐级投切,响应速度慢;采用光伏逆变器和电容器协调控制时,光伏逆变器功率因数设定为0.98,电容器无需频繁切换,无功补偿响应速度快,无潮流问题,区域功率因数满足0.92的控制要求。通过对比两种方案分析结果,采用光伏逆变器和电容器协调控制,功率因数调节更加简便,可靠性更高。

改进型宽输出电压范围功率因数校正电路及控制方法

为了在高功率因数、低谐波畸变率要求下进一步拓宽功率因数校正电路的输出电压范围,实现功率因数校正电路在更广泛领域的应用价值,提出了一种改进型宽输出电压范围功率因数校正电路及控制方法。首先,分析了所提出改进型宽输出电压范围功率因数校正电路的基本工作原理;然后,在传统双环控制基础上,引入了自适应占空比补偿环节,不仅提高了所提电路的功率因数,还降低了所提电路的总谐波畸变率;最后,开发了一台3 kW改进型功率因数校正器样机,对所提拓扑结构和控制方法进行了验证。试验结果表明,采用本文所提改进型功率因数校正电路可在50~500 V输出电压范围内以高功率因数和低谐波畸变率状态运行。

煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制的研究

由于在实际应用中,煤矿工业热风炉智能供电系统存在着功率因数低、谐波扰动大等问题。为此,提出高频率启停煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制方法。利用整流器数学模型计算直流侧稳态电压,并建立功率因数调制信号质量函数,计算高频启停状态下的有功功率和无功功率。获取功率因数复合调制反馈量,对比该反馈量与供电系统稳定状态下的功率,将差值输入至PI调节器内,控制高频率启停设备电流,实现煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制。实验结果表明:计算煤矿工业热风炉智能供电系统稳态电压数值较为准确,有效实现高频率启停煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制,应用效果较为显著,为电力系统工程中功率因数补偿和电压稳定等问题提供有力支撑。

分布式光伏并网导致功率因数变低的案例分析及解决方案

分布式光伏电站并网后,造成关口功率因数降低,通过实际案例调研,发现功率因数降低的原因并非完全一致,跟并网点位置、光伏安装容量、实际负荷、无功补偿型式、无功补偿容量分配、无功补偿采样点位置、谐波保护配置等有关,通过分析、计算,针对不同原因,提出针对性的有效解决方案。