功率因数校正技术在电子镇流器中的应用

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1引言
电子镇流器是取代传统的电感镇流器而与荧光灯配用的新型镇流器，是实现绿色照明的关键产品。照明用电约占人类总发电量的20％，电子镇流器的推广使用，将可以使照明用电节约20％以上，加之它能使荧光灯发出的光柔和、无频闪，有利于人类眼睛的保护，因此，高性能电子镇流器的研究和生产受到了国内外的广泛重视。
就高性能电子镇流器而言，目前最为关键的技术指标之一，即它的电源进线电流的总谐波含量大小及线路功率因数的高低。如果电子镇流器电源进线电流的谐波含量大，就会给电网带来污染，至于电子镇流器的线路功率因数的高低也会直接关系到电网的利用效率。为了减少对交流电网的污染，目前国内外已经推出了一些限制电流谐波的标准，如国际电工委员会(IEC)根据国际上电子镇流器的发展情况，几年前成立了专门的技术小组对有关技术问题和标准进行了研究，并已颁布了相应的IEC标准IEC1000－3－2ClassC[1]。
传统的整流桥加电容结构只在输入交流电压的峰值附近才有输入电流，导致输入电流中含有很大的谐波成份，远不能达到标准的要求。为了使输入电流谐波满足标准要求，在不增加太多成本的前提下，必须考虑如何进行功率因数校正。近年来国内已经开始了这方面的研究工作，但是由于起步较晚，目前的研究还未达到推广应用的水平。为此，本文首先介绍了功率因数校正的基本原理，然后全面介绍单级功率因数校正技术在电子镇流器中的应用。
2功率因数校正的基本原理
功率因数（PF）定义为交流输入实功同输入视在功率之比，即

式中：P=VI1cosα。
因此

式中

γ表示基波电流的相对值，称为波形畸变因数，cosα称为位移因数。即功率因数为畸变因数和位移因数的乘积。要达到功率因数为1,系统的输入电流与输入电压必须同相，而且输入电流无任何谐波分量。
功率因数校正的方法包括无源校正技术（PassivePFC）和有源校正技术（ActivePFC）两种。无源校正技术方法简单，但是电路中必须有大电感或大电容，而且校正后功率因数也不可能很高。
有源功率因数校正可以分为两类：一类是两级结构，另外一类是单级结构。两级结构可以采用很多种拓扑结构，但是目前应用最广泛的是升压型（Boost）功率因数校正电路，其功率因数高（>0.99），总谐波失真小(<5％)。该电路的缺点是所需元器件多，成本高。为了减少电子镇流器的元器件数量，降低成本，可以将PFC电路和负载电路合并起来成为一级。单级功率因数校正的主要优点是功率因数高，结构简单，成本低等。它的主要缺点是PFC电路和负载电路相关联，电路的设计比较复杂，因此是目前电力电子领域内研究的一个热点。
3单级功率因数校正电子镇流器
从原理上说，用电感和电容都可以实现功率因数校正。单级功率因数校正电子镇流器因此可以分为三类。
3.1采用电感的单级功率因数校正电子镇流器[2－8]
采用电感的单级功率因数校正可以分为三种，分别是由Boost变换器，Buck变换器及BuckBoost