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大功率直流电源的PFC

  由于前端整流电路的存在,程控电源对于电网来说是一个非线性的负载。当没有进行功率因子校正()时,程控电源从电网拉载的电流是一种非常典型的双峰脉冲波形,如下图所示。

  这种脉冲波形具有幅值高、持续时间短的特点,这是因为电源的直流总线滤波电容仅在电网的交流电压值高于直流总线电压值时才进行充电,也就是在输入电压的峰顶附近充电。这种电流波形具有较高的谐波分量和电流有效值,从而推高了视在功率,但对有功功率没有实际的贡献,于是导致了功率因子的降低。

  为了提升功率因子,AMETEK SORENSEN的SG系列电源采用了被动式PFC的设计,在其输入端整流器的直流侧放置了一个工频电感器,具体位于整流器和直流总线的滤波电容之间。该装置能够降低电源从电网拉载的电流尖峰,延长电流流经的时间,从而减轻电网输入电流的不连续性。相应地,输入电流波形的谐波分量就得以降低,功率因子就得以提升。如下图Oscillogram 1是AMETEK Sorensen SGA10x1200在400V AC电网供电条件下满载工作(10V/1200A输出)时的电网拉载电流波形。

  当然,使用这种技术提高功率因数的方法也不是适用于所有条件。因为随着电流的降低,为维持电流连续性会要求更高的电感。而对于使用固定电感且需要保证高功率条件下的功率因数的电源设备来说,轻载时的功率因子提升成都则不会得到大幅度的改善。如下图Oscillogram 2和3是AMETEK Sorensen SGA10x1200在400V AC电网供电条件下分别带载50%和10%时的电网拉载电流的波形。

  通过测试我们可以发现,在添加了这种被动式PFC电路后AMETEK Sorensen SG系列电源的功率因子在满载工作时大约可达0.95,半载时大约在0.92,10%带载时大约在0.75。而电流的总谐波失真(THD)也可以控制在0.3以内,有效地提升了该产品的电网友好性。


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