在現(xiàn)代電力電子系統(tǒng)中，功率因數(shù)校正（Power Factor Correction, PFC）技術(shù)被廣泛應(yīng)用于提高電能的利用效率。然而，隨著非線性負(fù)載的增多，電網(wǎng)中的諧波污染問題愈發(fā)突出，這不僅影響了電能質(zhì)量，還可能對(duì)其他用電設(shè)備造成干擾。總諧波失真（Total Harmonic Distortion, THD）是衡量電能質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，其數(shù)值越高，意味著電能質(zhì)量越差。因此，如何有效降低PFC中的THD成為了電力電子領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。芯片供應(yīng)商-中芯巨能將為您提供幾種降低功率因數(shù)校正(PFC)中的總諧波失真(THD)的方法。

1、采用先進(jìn)的PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的PFC電路通常基于升壓轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)，這種拓?fù)潆m然簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)，但在某些情況下可能導(dǎo)致較高的THD。因此，考慮使用更復(fù)雜的PFC拓?fù)洌珉p級(jí)PFC（Two-stage PFC）、交錯(cuò)并聯(lián)PFC（Interleaved PFC）或三相PFC，可以有效地改善輸入電流的質(zhì)量。這些先進(jìn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通過分散開關(guān)頻率下的諧波成分，從而減少了總的THD。

-雙級(jí)PFC：通過將兩個(gè)獨(dú)立的PFC階段串聯(lián)起來，可以實(shí)現(xiàn)更高的功率因數(shù)和更低的THD。第一級(jí)通常用于粗調(diào)，第二級(jí)則用于精細(xì)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)更精確的控制。

-交錯(cuò)并聯(lián)PFC：通過將多個(gè)PFC單元并聯(lián)并在不同的相位角下工作，可以有效地抵消各單元產(chǎn)生的諧波，從而降低總的THD。

-三相PFC：對(duì)于三相系統(tǒng)，使用三相PFC可以更好地平衡三相電流，減少諧波含量。

2. 優(yōu)化控制策略

控制策略對(duì)于降低THD至關(guān)重要。傳統(tǒng)的PFC控制方法如峰值電流控制（Peak Current Control, PCC）或平均電流控制（Average Current Control, ACC），雖然簡(jiǎn)單有效，但在某些條件下可能導(dǎo)致較高的THD。改進(jìn)的控制策略如連續(xù)導(dǎo)通模式（Continuous Conduction Mode, CCM）控制、預(yù)測(cè)電流控制（Predictive Current Control, PCC）或滑模控制（Sliding Mode Control, SMC），能夠更準(zhǔn)確地跟蹤參考信號(hào)，從而降低THD。

-連續(xù)導(dǎo)通模式（CCM）控制：在CCM模式下，開關(guān)器件在每個(gè)周期內(nèi)始終保持導(dǎo)通，這樣可以實(shí)現(xiàn)更平穩(wěn)的電流波形，有助于降低THD。

-預(yù)測(cè)電流控制（PCC）：通過預(yù)測(cè)下一個(gè)采樣周期的電流值，并據(jù)此調(diào)整控制信號(hào)，可以更精確地控制電流波形，從而減少THD。

-滑模控制（SMC）：SMC是一種魯棒性強(qiáng)的控制方法，能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)變化，即使在負(fù)載或電網(wǎng)條件改變時(shí)也能保持較低的THD。

3. 使用合適的濾波技術(shù)

濾波器是降低THD的有效手段之一。適當(dāng)?shù)臑V波器設(shè)計(jì)不僅可以減少開關(guān)頻率下的諧波，還可以提高系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）。常用的濾波器類型包括LC濾波器、LLC諧振濾波器或有源濾波器。

-LC濾波器：通過串聯(lián)電感和并聯(lián)電容組成，可以有效地衰減高頻諧波。

-LLC諧振濾波器：這種濾波器利用諧振原理，在特定頻率下提供零阻抗路徑，從而消除特定頻率的諧波。

-有源濾波器：通過引入額外的控制回路來實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流，這種方法雖然復(fù)雜，但可以實(shí)現(xiàn)非常低的THD。

4. 采用多電平變換器

多電平變換器（Multilevel Converter, MLTC）因其輸出電壓階梯波形接近正弦波而被廣泛認(rèn)為是降低THD的有效途徑。MLTC能夠減少開關(guān)頻率下的諧波含量，同時(shí)保持較低的開關(guān)損耗。常見的多電平拓?fù)浒w跨電容多電平變換器（Flying Capacitor Multilevel Converter, FCMLC）、克拉斯特多電平變換器（Cascaded H-Bridge Multilevel Converter, CHBMLC）和中點(diǎn)鉗位多電平變換器（Neutral-Point-Clamped Multilevel Converter, NPCMLC）。如需采購(gòu)電平變換器、申請(qǐng)樣片測(cè)試、BOM配單等需求，請(qǐng)加客服微信：13310830171。

5. 實(shí)施智能電網(wǎng)技術(shù)

隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和動(dòng)態(tài)調(diào)整電網(wǎng)參數(shù)，可以有效地管理電能質(zhì)量和減少THD。智能電網(wǎng)系統(tǒng)能夠自動(dòng)識(shí)別諧波源，并采取相應(yīng)的措施，如自動(dòng)切換濾波器或調(diào)整負(fù)荷分布，以優(yōu)化整個(gè)電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

降低PFC中的THD是一項(xiàng)綜合性工程，需要從多個(gè)角度出發(fā)，結(jié)合先進(jìn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、優(yōu)化的控制策略、合理的濾波技術(shù)和智能電網(wǎng)管理等手段，才能實(shí)現(xiàn)最佳效果。隨著技術(shù)的進(jìn)步，相信未來會(huì)有更多創(chuàng)新的方法出現(xiàn)，幫助我們進(jìn)一步改善電能質(zhì)量，提高能源利用效率。