《通信信号电源设备维护（含图册）（第2版）》 课件 2.4-07-开关电源-功率因数校正（PFC）1-基本概念

《通信信号电源设备维护》项目二：电源屏基础器件认知任务4：开关电源认知（7）——功率因数校正（PFC）①

PowerFactorCorrection

基本概念2.4功率因数校正①-基本概念1：PFC1、什么是“功率因数校正”

（

注①

功率因数符号：

PF：PowerFactor

，或cosφ，或μ）

功率因数校正（

PFC：PowerFactorCorrection）

顾名思义，就是“对功率因数进行校正”。

（

注②

在额定频率和额定电压情况下：

效率η

=PO/Pi*100%

）

PO：输出有功功率值，单位W；

Pi：输入有功功率值

那么，什么又是“功率因数”？

何谓“校正”呢？2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念2：PF2、什么是“功率因数（PF：PowerFactor）”功率因数：指交流电路中有功功率对视在功率的比值

（功率因数公式1）

PF=P/PS

（三相电路中：

P²+Q²=S²

）

（

①

PS/S：视在功率;②

P:有功功率

③Q：无功功率）

视在功率：表示交流电器设备的容量，等于电路中电压有效值和电流有效值的乘积。视在功率的单位为伏安（VA）或千伏安。

PS=U×I

（U：电压有效值

②I：电流有效值）

有功功率：指单位时间内实际发出或消耗的交流电能量，是周期内的平均功率。单相电路中等于电压有效值、电流有效值和功率因数的乘积。多相电路中等于相数乘以每相的有功功率。单位为瓦、千瓦。

P=PS

×PF

2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念2:PF*电网中的功率为什么没有完全被负载电路用掉？在具有抗性和非线性器件的交流电路中，负载电路和电源之间会一直存在着一定功率的电能交换，而这部分功率不做功。

这部分负载与电源之间的交换功率，叫做“无功功率”。单相交流电路中，无功功率等于电压有效值、电流有效值和电压与电流间相位角的正弦三者之积。单位为Var（乏）。

无功功率（公式2）=U×I×sinφ

（φ：电压与电流之间的相角差）

无功功率（公式1）=视在功率-有功功率

无功功率也是电网中实实在在的功率，是电网的负担和危害。2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念3:PF分类3、“功率因数（PF）”分类：

①

相移功率因数（cosφ）

（由电抗性器件产生）

②

失真功率因数（μ）

（由非线性器件产生）

注：非线性失真对电路影响是很不好的，也的确会产生非线性功率因数损失，但该数值很难计算清楚，所以我们在计算功率因数时，通常并不计算失真功率因数。

（功率因数公式2）

PF=cosφ×μ

*功率因数低，会对电力系统产生不良影响，特别是对电网不良影响很大2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念3:PF分类功率因数PowerFactor①相移功率因数（Cosφ）②失真功率因数（μ）功率因数（PF）分类2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念3：Cosφ3-1、相移功率因数Cosφ：

①在交流电路中，②当电压、电流为正弦波，③负载中存在电抗性器件（电容、电感），且表现有抗性（非纯阻性）时，④会使电压与电流的正弦波之间存在相位差φ，⑤这时，电路的有功功率P会下降。

（

P=U*I*Cosφ

）

①U：交流有效电压值；②I:交流有效电流值2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念3：μ3-2、失真功率因数μ：

①当输入电压不是正弦波时，②当负载中存在非线性器件（如整流器）时；系统电流产生突变，电流波形扭曲，电流中包含许多高频谐波成分。

高频谐波电流对电路有很多害处，会降低功率因数。

（

失真功率因数μP=U*I*Cosφ

）

①U：交流有效电压值；②I:交流有效电流值；③φ：电压与电流之间的相角差2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念4：PFC定义4、“功率因数校正”定义：

功率因数校正：就是减小负载电路中电抗性和非线性器件对输入电源影响，减小两者之间的交换功率；

将畸变的输入电流（非线性原因）校正为正弦波电流，并使输入电流与输入电压同相位（电抗性原因）。

由于开关电源中必然的要使用相当数量的电抗性器件和非线性器件，所以，没有功率因数校正电路的开关电源被限制应用。2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念5：基本方法5、“开关电源的功率因数校正”基本方法：

①

无源（被动）方式功率因数校正（PassivePFC）：

在开关电源输入端加入电感量很大的低频电感，以减小滤波电容器的充电电流峰值。

优点：方法简单

缺点：校正效果不理想，PF可达0.85；且低频电感增大电源体积。

②

有源（主动）方式功率因数校正（ActivePFC）：

优点：校正效果好，PF可达0.99以上；且输入电流波形失真度小于5%。

缺点：电路相对较复杂，可靠性相对降低。

所以，该方式在开关电源中应用最多，效果最好。2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念5：基本方法功率因数校正（PowerFactorCorrection）①无源功率因数校正（CassivePFC）②有源功率因数校正（ActivePFC）功率因数校正（PFC）分类2.4功率因数校正（PFC）①-基本概念：波形失真率6、什么是“波形失真度/率”：

波形失真度：指在交流电源滤除基波后，所剩各次谐波构成的电压有效值，同原波形有效值之比。

波形失真率可衡量（交流稳压电源、不间断电源、正弦波逆变器等