2 kW有源功率因数校正电路设计

主回路采用Boost电路结构，主要由电感L2，二极管VD1、VD2，开关管VQ1，输出主线滤波电容C14组成。输入电路由滤波电感L1、滤波电容C1、整流桥B1、压敏电阻R4、热敏电阻R1组成。L11和C3构成滤波网络。控制电路由TDA16888及其外部元件组成，外围电路包括电流检测电路(由R9组成)，输入电压取样电路(由R6、R7组成)，输出电压反馈电路(由R17、R18、R19和R20组成)，反馈回路为PI控制器，电压环PI控制器由C9、C10、R24组成，电流环PI控制器由C6、C7、R22组成。控制器工作频率由电阻R26决定，R26值越大，则其工作频率越小，R26取值51 kΩ，工作频率为100 kHz。

根据功率要求，功率电路的功率器件选择如下：Boost电感L2取值470μH；开关管VQ1为IRFP460，其主要参数为：漏-源极最小击穿电压500 V，漏-源极的最大导通电阻为O．27 Ω，最大导通电流20 A；整流二极管VD1选取肖特基二极管STFA806，其主要参数为：反向工作电压600 V，正向平均工作电流8 A。输出电容C14取值2 200μF／450 V。

4 试验结果

在负载为2 kW时PFC电路的工作波形如图4～图5所示。图4为交流输入端电压、电流波形及电流谐波分析，图中交流输入端电压波形通道为4、电流波形通道为3，电流的谐波分析结果为D。由图4可看出，加入PFC电路后，交流输入电流波形由窄脉冲变为正弦波，与输入电压同相，Boost变换器近似为纯电阻，输入电流总谐波量为4．5％。图5为开关驱动波形与电路的输入电流波形。示波器通道1为开关管的驱动波形．通道2为输入电流波形，由图5可见，输入电流经有源功率因数校正器的校正后，波形几乎达到标准的正弦波，使用单相功率表(DB3-PF01)测得功率因数超过0．99，达到设计要求。在输入电压的整个范围内及负载变化的情况下也得到类似结果。

5 结论

通过试验看出，采用电压电流双闭环的平均电流控制模式原理能够实现电器设备的功率因数校正。在某变频空调控制系统增加该功率因数校正电路后，系统的功率因数明显提高，在保持原输出功率不变的情况下，主回路的滤波电容由原来的3 000μF下降为2 200μF，功率模块额定电流下降约70％，从而提高了元件的利用率。同时，系统的EMC指标也得到改善，达到GB4343-1995和GB17625.1-1998所规定的标准。该设计原理也适用于其他同类型APFC控制器件的电路实现，具有广泛的工程参考价值。