【应用】基于flowSPFC 0功率模块的PFC升压电路，有效降低公共电网功率损耗

时间： 2018-10-14 来源：Vincotech

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功率因数反映了有效功率来自电网的程度。功率因数小于1时，额外的无功功率会导致主电源和电源线的额外功耗。因此连接到公共电网的电力电子设备越来越需要功率因数校正。传统的机电功率因数是正弦电流到正弦电压（cos（φ））的位移。对于大多数电力电子应用来说，当前要解决的问题是非正弦形状。

在电力电子应用中，通常通过整流桥和电容将AC电压转换为DC电压。只有在输入电压超过电容器的直流电压的时间间隔内，电容器才会充电。这会导致短的大电流脉冲引起电源线中的干扰，以及功率耗散的增加。

图1 通过整流桥和电容AC电压转换为DC电压电路图

电源熔断器的触发电平与电源线中的平均损耗呈线性关系。对于设计电流16A和带熔断的装置，超过4kW的应用通常不能运行。这些电流脉冲不仅造成家庭安装中的干扰和损耗，还会造成电网与其他用户负载的干扰以及供电线路中的功率损耗。因此，电力供应商一直在推动正弦电流源的发展。

PFC-升压电路作为解决方案

Vincotech推出的10-FZ071SA050SM02-L524L18是一款flowSPFC 0功率模块，具有一个独特的对称式PFC拓扑结构，可用于实现10到30kW的三相应用。由于配备了最先进的高速、650V IGBT芯片技术，flowSPEC 0模块可实现高达75 kHz的开关频率。在公共电网利用这种基于flowSPFC 0功率模块的升压拓扑电路，可以实现几乎正弦的电流源。该电路还包括输入整流器和电容器，扼流圈，晶体管和二极管。

图2 PFC升压拓扑电路

晶体管接通能量存储在扼流圈中。关闭后，能量将通过二极管流入电容器。利用晶体管处的适当脉冲序列，控制电流在整个半波期间被泵入电容器。利用这种升压拓扑，可以实现几乎正弦的电流源。

图3 经过升压拓扑实现几乎正弦的电流源

示例：

电力应用需要3.7kW来自电网的有效功率。在50Hz的电网中的半波持续时间为10ms。在正弦电流源中，230V电线中的电流为16A_RMS。50mΩ家庭安装中的功率损耗为：P_V（SIN）＝I²*R= 12.8W；在没有校正的脉冲电流源下，电容器仅在每半波2ms期间充电。在1/5的时间内，5倍的电流必须给电容器充电，以保持3.7kW的功率水平。但电流对损失的影响是平方的，时间的短缺只是线性的，所以损失增加了5倍。

结论：

没有PFC的应用无法在16A电流下安装使用。无功功率将导致61.8W的额外损耗和电源线的额外损耗。

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