大功率直流電源的PFC

由于前端整流電路的存在，程控電源對(duì)于電網(wǎng)來說是一個(gè)非線性的負(fù)載。當(dāng)沒有進(jìn)行功率因子校正(PFC)時(shí)，程控電源從電網(wǎng)拉載的電流是一種非常典型的雙峰脈沖波形,如下圖所示。

這種脈沖波形具有幅值高、持續(xù)時(shí)間短的特點(diǎn)，這是因?yàn)殡娫吹闹绷骺偩€濾波電容僅在電網(wǎng)的交流電壓值高于直流總線電壓值時(shí)才進(jìn)行充電，也就是在輸入電壓的峰頂附近充電。這種電流波形具有較高的諧波分量和電流有效值，從而推高了視在功率，但對(duì)有功功率沒有實(shí)際的貢獻(xiàn)，于是導(dǎo)致了功率因子的降低。

為了提升功率因子，AMETEK SORENSEN的SG系列電源采用了被動(dòng)式PFC的設(shè)計(jì)，在其輸入端整流器的直流側(cè)放置了一個(gè)工頻電感器，具體位于整流器和直流總線的濾波電容之間。該裝置能夠降低電源從電網(wǎng)拉載的電流尖峰，延長(zhǎng)電流流經(jīng)的時(shí)間，從而減輕電網(wǎng)輸入電流的不連續(xù)性。相應(yīng)地，輸入電流波形的諧波分量就得以降低，功率因子就得以提升。如下圖Oscillogram 1是AMETEK Sorensen SGA10x1200在400V AC電網(wǎng)供電條件下滿載工作(10V/1200A輸出)時(shí)的電網(wǎng)拉載電流波形。

當(dāng)然，使用這種技術(shù)提高功率因數(shù)的方法也不是適用于所有條件。因?yàn)殡S著電流的降低，為維持電流連續(xù)性會(huì)要求更高的電感。而對(duì)于使用固定電感且需要保證高功率條件下的功率因數(shù)的電源設(shè)備來說，輕載時(shí)的功率因子提升成都則不會(huì)得到大幅度的改善。如下圖Oscillogram 2和3是AMETEK Sorensen SGA10x1200在400V AC電網(wǎng)供電條件下分別帶載50%和10%時(shí)的電網(wǎng)拉載電流的波形。

通過測(cè)試我們可以發(fā)現(xiàn)，在添加了這種被動(dòng)式PFC電路后AMETEK Sorensen SG系列電源的功率因子在滿載工作時(shí)大約可達(dá)0.95，半載時(shí)大約在0.92,10%帶載時(shí)大約在0.75。而電流的總諧波失真(THD)也可以控制在0.3以內(nèi)，有效地提升了該產(chǎn)品的電網(wǎng)友好性。