功率因数校正的方法主要有无源功率因数校正和有源功率因数校正两大类。
无源功率因数校正电路是利用电感和电容等元器件组成滤波器，将输入电流波形进行相移和整形,采用这种方法可以使功率因数提高至0.9以上，其优点是电路简单,成本低;缺点是电路体积较大,并且可能在某些频率点产生谐振而损坏用电设备。无源功率因数校正电路主要适用于小功率应用场合。
有源功率因数校正电路是在整流器和滤波电容之间增加一个DC/DC开关变换器。其主要思想如下:选择输入电压为一个参考信号,使得输入电流跟踪参考信号,实现了输入电流的低频分量与输入电压为一个近似同频同相的波形,以提高功率因数和抑制谐波,同时采用电压反馈,使输出电压为近似平滑的直流输出电压。有源功率因数校正的主要优点是:可得到较高的功率因数,如0.97 ~0.99 ,甚至接近1 ;总谐波畸变(THD )低,可在较宽的输入电压范围内(如90 ~ 264VAC )工作;体积小,重量轻,输出电压也保持恒定。
( 1 )无源功率因数校正无源功率因数校正有两种比较基本的方法,即在整流器与滤波电容之间串入无源电感L和采用电容和二极管网络构成填谷式无源校正。如图4-1 ( a )所示,无源电感L把整流器与直流电容C隔开,因此整流器和电感L间的电压可随输入电压而变动,整流二极管的导通角变大,使输入电流波形得到改善。
填谷式无源校正的基本思想是采用两个串联电容作为滤波电容,选配几只二极管,使两个直流电容能够串联充电、并联放电,以增加二极管的导通角,改善输入侧功率因数。其电路如图4-1 ( b )所示,其基本原理为:当输入电压瞬时值上升到1/2峰值以上，即高于直流滤波电容Ca和CJ2上的直流电压时,二极管VD3导通, VD1和VD因反偏而截止,两个直流滤波电容Ca1和CJ2处于串联充电状态;当输入电压瞬时值降低到1/ 2峰值以下,即低于直流滤波电容Co1和Cd2-上的直流电压时,二极管VDj截止, VD_和VD2导通,两个直流滤波电容Ca和Ca2处于并联放电状态。直流滤波电容Cd1和CJ2充电和放电的临界点在输入电压的1/2峰值处, arcsin( 1/2 ) =30° ,所以理论上整流二极管的导通角不小于180°-30°x2=120° ,比采用一个直流滤波电容时的导通角明显增大。
( 2 )有源功率因数校正
①有源功率因数校正的主电路结构有源功率因数校正电路的主电路通常采用DC/DC开关变换器,其中输出升压型( Boost )变换器具有电感电流连续的特点,储能电感也可用作滤波电感来抑制EMI噪声。此外，Boost变换器还具有电流畸变小、输出功率大和驱动电路简单等优点,所以使用极为广泛。除采用升压输出变换器外, Buck-Boost、Flyback、 Cuk变换器都可作为有源功率校正的主电路。
②有源功率因数校正的控制方法有源功率因数校正技术的思路是,控制已整流后的电流,使之在对滤波大电容充电之前能与整流后的电压波形相同,从而避免形成电流脉冲, 达到改善功率因数的目的。有源功率因数校正电路原理如图4-2所示，主电路是一个全波整流器,实现AC/DC的变换,电压波形不会失真;在滤波电容C之前是一个Boost变换器,实现升压式DC/DC变换。从控制回路来看,它由一个电压外环和一个电流内环构成。在工作过程中,升压电感L1中的电流受到连续监控与调节,使之能跟随整流后正弦半波电压波形。
