大功率直流電源的PFC

由于前端整流電路的存在，程控電源對于電網(wǎng)來說是一個非線性的負載。當沒有進行功率因子校正(PFC)時，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)時間短的特點，這是因為電源的直流總線濾波電容僅在電網(wǎng)的交流電壓值高于直流總線電壓值時才進行充電，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，但對有功功率沒有實際的貢獻，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式PFC的設(shè)計，在其輸入端整流器的直流側(cè)放置了一個工頻電感器，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，延長電流流經(jīng)的時間，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)時的電網(wǎng)拉載電流波形。

當然，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。因為隨著電流的降低，為維持電流連續(xù)性會要求更高的電感。而對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，輕載時的功率因子提升成都則不會得到大幅度的改善。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%時的電網(wǎng)拉載電流的波形。

通過測試我們可以發(fā)現(xiàn)，在添加了這種被動式PFC電路后AMETEK Sorensen SG系列電源的功率因子在滿載工作時大約可達0.95，半載時大約在0.92,10%帶載時大約在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。