1  引言

    常用的有源功率因數(shù)校正（APFC）方法有三種，即電流峰值控制法、電流滯環(huán)控制法和平均電流控制法[1]。這三種控制方法都需要檢測整流橋輸出電壓，屬于輸入電流直接控制的有源功率因數(shù)校正方法，可以使電路的輸入功率因數(shù)校正到0.99以上，但是控制原理比較復(fù)雜，需要檢測的量較多，檢測電路較為復(fù)雜，且控制電路成本較高。

    本文分析了一種輸入電流間接控制的有源功率因數(shù)校正電路，只需檢測電感電流，控制原理和控制電路都比較簡單實(shí)用，且控制電路成本很低。

2  輸入電流直接控制的有源功率因數(shù)校正方法原理分析

    圖1所示為常用的Boost有源功率因數(shù)校正原理圖。

圖1  常 用APFC原 理 圖

    主電路的輸出電壓Uo和基準(zhǔn)電壓Ur比較后，輸入給電壓誤差放大器VA，整流橋輸出電壓Udcc和VA的輸出電壓信號共同加到乘法器M的輸入端，乘法器M的輸出作為電流反饋控制的基準(zhǔn)信號，與開關(guān)電流is比較后，經(jīng)過電流誤差放大器CA加到PWM控制部分，控制開關(guān)管S的通斷，從而使輸入電流（即電感電流）iL的波形與整流橋輸出電壓Udc的波形一致，進(jìn)而使電流諧波大為減少，提高電路的輸入功率因數(shù)。

3  輸入電流間接控制的有源功率因數(shù)校正方法原理分析

    輸入電流間接控制的有源功率因數(shù)校正方法可以檢測下面三個量中的任何一個：電感電流、開關(guān)管

電 流 或 二 極 管 電 流 。 圖2為 檢 測 電 感 電 流 的 一 種 控 制 原 理 圖 。

圖2  輸 入 電 流 間 接 控 制APFC原 理 圖

    整流橋輸出電壓Udc即是后級Boost電路的輸入電壓，開關(guān)管S的導(dǎo)通占空比設(shè)為Don，則有

    Uo=Udc/(1－Don)    （1）

    所以有

    Udc/iL=(1－Don)Uo/iL    （2）

    假定電路輸入功率因數(shù)為1，則有

    Udc/iL=Rin    （3）

    由式（2）和式（3）可導(dǎo)出

    Don=1－(Rin/Uo)iL    （4）

    設(shè)定Rin/Uo=k（k為一常數(shù)），則有

    Don=1－kiL    （5）

    由上述推導(dǎo)可以看出，按式（5）控制開關(guān)管的導(dǎo)通占空比Don，在理論上完全可以使電路輸入功率因數(shù)為1。

4  仿真和實(shí)驗結(jié)果

    依照圖2原理圖，設(shè)定下述實(shí)驗參數(shù)：

    Ui=311sin(100πt)V（即市電輸入），L=1mH，Co=940μF（兩個470μF并聯(lián)），Cin=0.1μF，R=200Ω，開關(guān)頻率fs=40kHz，開關(guān)管S選用IRFP460，二極管D選用DSEI30—10A，控制芯片選用TL494，電感電流采用霍爾檢測（電流轉(zhuǎn)換為電壓的比例為1∶03），慣性環(huán)節(jié)構(gòu)成的低通濾波器帶寬設(shè)定為1kHz。

    在MatlabSimulink環(huán)境下，對上述實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真，仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3  輸 入 電 壓 和 輸 入 電 流 仿 真 結(jié) 果

    上述仿真的輸入電流總諧波畸變率THD=13.41％，輸入功率因數(shù)PF=0.994。

    電路實(shí)測輸入電壓和輸入電流波形如圖4所示。

圖 4  實(shí) 驗 實(shí) 測 輸 入 電 壓 和 輸 入 電 流 波 形（ 電 壓 100 V/格 ， 電 流 5 A/格 ）

    輸入電壓總諧波畸變率 THD=10.87％，輸入電流總諧波畸變率THD=14.13％，電路輸入功率因數(shù)PF=0.992。

    值得指出的是，由TL494及其外圍電路構(gòu)成的控制電路的成本較常用的由UC3854及其外圍電路構(gòu)成的控制電路的成本要低得多。

5  結(jié)語

    仿真和實(shí)驗結(jié)果都表明，該輸入電流間接控制的有源功率因數(shù)校正方法可以使電路的輸入功率因數(shù)達(dá)到0.99以上，并且控制原理簡單實(shí)用，控制電路成本很低。