新电磁兼容标准条件下的功率因数校正电路的设计分析


 

 要:电磁兼容标准是强制性的,因此满足特定的电磁兼容标准是功率因数校正技术研究的重要内容。低成本小功率的开关电源设计以满足电磁兼容标准为目标,电流谐波限制标准的要求不同对于电路的设计有很大的影响。由于IEC100032电磁兼容标准的变化,许多过去标准中划分为D类装置设备在新版本标准中划分为A类,通过分析计算,按照新标准重新计算的开关电源磁元件尺寸可大幅度地减小,进一步降低成本和提高性能价格比。本文以有源单级功率因数校正电路和无源Lc功率因数校正电路为例,对新电磁兼容标准条件下功率因数校正电路进行设计分析。实验结果与理论预期十分接近。
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概述
   
由于日益严重的电网污染,为抑制低频谐波的污染,各国相继制订、颁发了控制和限制电力系统谐波的电磁兼容标准。最早的电磁兼容谐波标准起源于欧洲。这些标准发展的轨迹如下:1975年颁布EN500061982IEC5551991年的EN605552.l国际电工委员会IEC的欧洲委员占大多数,故欧洲标准以IEC标准为基础。1995年,IECIO0032第一版标准文件
颁布并成为了欧洲国家的适用的电磁兼容标准。2000年第二版的IEC6100032颁布并成:匈欧洲国家的标准。包括中国在内的世界其它国家,基本上都是在IECIEEE标准的基础上,直接:果用或等效引用 。 。需要指出的是新的IEC电磁兼容标准已经发生了改变。
   
目前许多功率因数校正电路设计根据1995年制订的第一版IEC100032电磁兼容标准要求来设计。但是在新的标准中,一些内容和要求已经被重新修改。这些新的变化在进行功率因数校正电路设计中必须予以考虑。
   
本文以新电磁兼容标准为依据,重新设计分析了两种典型高性价比的功率因数校正电路(有源与无源)。两种典型电路为:

    ① 有源输入电流矫形电路[3~5]。这是近年提出的单级有源功率因数校正技术。
    ② LC
滤波器电路[6,7]。这是典型的无源功率因数校正电路。
2 IEC1Ooo-3
2新旧电磁兼容标准的差异
   
一般电磁兼容标准定义四个不同的电力电子设备的类型:ABCD。这些类别根据电力电子设备的应用给出不同的电流谐波限制要求。新版标准中很重要的变化是如何划分D类要求的电力电子设备。在旧版的电磁兼容标准中,D类标准适用具有特定电流波形模式的电力电子设备。新的电磁兼容标准中,D类特定输入电流模式不再存在,D类谐波限制要求仅适用于最大输入功率小于600瓦的个人计算机、个人计算机的监视器和电视接收器。D类的具体各次谐波要求见表1第二列所示。
   
需要特别指出的是,在旧版标准中许多属于D类标准的电力电子设备,根据新的电磁兼容标准,它们要划分到属于A类标准要求。对于A类标准要求,输入电流各次谐波限制要求由表1第四列所示。
   
正如新标准表明的,A类装置在低功率场合允许更多的波形失真.因此由表1分析,A类装置比D类装置更容易满足适用于它的电流谐波限制要求。

 

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