??? 輔助電路由D₅－D₈，C₂－C₃組成。D₅，D₈的陽(yáng)極接＋16V的電壓給電容C₂，C₃充電。工作波形如圖4仿真波形所示，圖中v₃為輸入正弦電壓波形，v_c1為整流后的濾波電容電壓；i_in為輸入電流波形。當(dāng)輸入電壓為正半波時(shí)，電容C₃已被充電到16V，比整流橋二極管D₁陽(yáng)極電壓高出16V，隨著輸入電壓的升高，二極管D₇陽(yáng)極電壓首先達(dá)到濾波電容C₁上的電壓而開(kāi)通，電容C₃放電，然后整流橋開(kāi)通，C₃放電完畢二極管D₇自動(dòng)關(guān)斷。同理，當(dāng)輸入電壓進(jìn)入負(fù)半波時(shí)，電容C₂及輔助二極管D₅進(jìn)行充放電使得整個(gè)工頻周期內(nèi)的二極管導(dǎo)通角增大，從而提高功率因數(shù)并降低總諧波畸變。C₂，C₃，電壓波形及D₅，D₇電流波形如圖4所示。

圖4? 電路工作原理圖

??? 在這里可以估算一下導(dǎo)通角及流過(guò)輔助二極管的電流峰值^[2]。

??? 整流橋后的濾波電容為

??? C_in=（1）

式中：t_off為半個(gè)工頻周期內(nèi)整流橋關(guān)斷時(shí)間，取為6ms；

??? I_in－av(max)為輸入最大平均電流，根據(jù)電路設(shè)計(jì)，取為0.8A；

??? V_ripple為濾波電容上的電壓紋波。

??? 由輸出功率得到濾波電容值為240μF，代入式（1）可得濾波電容上的電壓紋波V_ripple=20V。

??? 設(shè)輔助二極管開(kāi)通時(shí)間為t₁，整流橋開(kāi)通時(shí)間為t₂，則有

??? V_msint₁=V_m－V_ripple－V_c2（2）

??? V_msint₂=V_m－V_ripple（3）

??? 則可得到所增大的導(dǎo)通時(shí)間Δt為：

????? Δt=t₂－t₁（4）

??? 代入V_m=310V，可得Δt=0.4ms（對(duì)于工頻50Hz相當(dāng)增加導(dǎo)電角7.2°）。導(dǎo)通期間電流峰值由電容C₂、C₃值的大小和負(fù)載大小情況決定，因而C₂、C₃一般選取較小，以保證無(wú)論負(fù)載情況如何變化，電容電荷都會(huì)在整流二極管開(kāi)通后迅速釋放。這里C₂、C₃取22μF。

4? 仿真及實(shí)驗(yàn)

??? 實(shí)驗(yàn)裝置為一臺(tái)150W雙管正激電路，電路有5路輸出：±12V，5V，5Vsb，3.3V。電路采用SiMatrix仿真軟件對(duì)輸入電流進(jìn)行傅立葉分解，得到的電流諧波如圖5所示，圖中波形①為傳統(tǒng)的無(wú)源濾波型功率因數(shù)校正電路的電流分解圖，波形②為改進(jìn)型無(wú)源濾波電流分解圖。由圖可知，波形①含有較大成分的2次，4次等諧波，而波形②不僅消除了偶次諧波，而且3次，5次等奇次諧波也有不同程度的降低。因而功率因數(shù)有所提高，總諧波畸變有較大降低。

圖5? 輸入電流諧波分布對(duì)比圖

??? 實(shí)驗(yàn)電路的功率因數(shù)及諧波成分的測(cè)量^[4]采用的是基于HPI/O庫(kù)建立的虛擬儀器測(cè)試平臺(tái)。該測(cè)試平臺(tái)采用IEEE-488GPIB標(biāo)準(zhǔn)^[3]，測(cè)量?jī)x器通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將測(cè)量的數(shù)據(jù)傳給計(jì)算機(jī)，然后由控制軟件進(jìn)行分析處理，得到詳細(xì)而精確的測(cè)量結(jié)果。功率因數(shù)采用HP交流電源分析儀圖形界面（HP AC Source GUI）測(cè)量；諧波分布采用HP諧波及閃爍測(cè)試系統(tǒng)（Harmonic Flicker Test System）測(cè)量^[4]。圖6及圖7為采用虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)測(cè)得的電壓電流波形及電流的諧波成分直方圖。實(shí)驗(yàn)條件為輸入電壓220V，各路輸出電流2A，輸出功率為75W。圖6為傳統(tǒng)LC濾波型電路，其功率因數(shù)為0.75，THD=62％。其奇次諧波都低于IEC1000-3-2CLASSD標(biāo)準(zhǔn)，但裕度較小，且含有較高的偶次諧波。圖7為改進(jìn)型濾波電路電壓電流波形，其功率因數(shù)提高至0.79，THD=57％，雖然奇次諧波降低不多，但提高了諧波裕度，同時(shí)基本了消除偶次諧波。

圖6? 傳統(tǒng)無(wú)源PFC電路輸入電流及諧波電流圖

圖7? 改進(jìn)型無(wú)源PFC電路輸入電流及諧波電流圖

5? 結(jié)語(yǔ)

??? 本文介紹了一種通過(guò)輔助電路改善無(wú)源功率因數(shù)校正電路的方法。該方法通過(guò)并聯(lián)電容充放電來(lái)增大了整流電路二極管的導(dǎo)通角，從而提高功率因數(shù)及減小電流諧波成分，特別是消除無(wú)源功率因數(shù)校正電路中存在的偶次諧波問(wèn)題，使得電路能更好地滿足IEC1000-3-2標(biāo)準(zhǔn)，具有較高的實(shí)用價(jià)值。