使用无桥式功率因数校正整流器提高功率因数和效率
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功率因数校正(PFC)整流器是电力电子工程技术的产物，在不影响功率因数的情况下提供整流输出电压。
除了大的电流和压降外，低功率因数是导致有功功率减少和无功功率增加的原因。
无桥PFC整流器是一种可控整流器，能够提供所需的直流输出电压，并具有改进的功率因数。它们从整流方案中消除了二极管桥式整流器，因此称为无桥式PFC整流器。
图1所示。大多数消费电子产品都使用直流电源。
由于消费电子产品的快速增长，很难想象没有手机或笔记本电脑的一天。这些关键的电子设备需要直流电源来充电。整流电路用于将直流供电设备中的交流电源转换为直流电源。然而，传统二极管桥式整流器的使用并不被能源界所支持。这是因为二极管整流器的交流侧功率因数低。低功率因数增加了从电源引出的电流，从而导致高电压降和降低输入电压。电流的增加也会引起谐波、过热、元件故障和电路故障。功率因数校正(PFC)整流器是电力电子工程技术的产物，在不影响功率因数的情况下提供整流输出电压。功率因数校正是一个广阔的研究领域，大多数解决方案都是基于使用PFC整流器。
无桥PFC整流器取代二极管桥整流器
考虑一辆从电网充电的电动汽车。电动汽车是电池供电的，它们只能通过直流电源充电。交流-直流转换器或整流器是将交流电网连接到电动汽车所必需的。整流电路的基本是二极管桥式整流，其中输出直流电压(VDC)由式给出:
在V米为交流正弦输入电压的峰值幅度。
二极管桥式整流器是一种不断输出固定的非控制整流器直流电压由上面的方程给出。给手机充电需要5V电压，而给电动汽车充电需要100v到480v的高电压。无桥PFC整流器是一种可控整流器，能够提供所需的直流输出电压，并具有改进的功率因数。它们从整流方案中消除了二极管桥式整流器。输出电压范围可调和功率因数校正是基于电力电子的PFC整流器的优点。它们还提高了功率转换的效率，因为通过消除二极管桥减少了级数。
功率因数降低是二极管桥式整流器的主要缺点，这就要求在并网系统中加入PFC整流器。让我们讨论一下二极管桥式整流器是如何导致低功率因数的。
二极管桥式整流器和低功率因数
图2:二极管桥式整流器
二极管桥式整流器利用四个二极管进行整流。输入电压的每半周期由一对对角相对的二极管整流。得到的输出直流电压不是纯粹的直流，而是脉动的。脉动直流电可以平滑，交流元件可以使用电容滤波器或LC滤波器滤除。从供电端来看，连接到整流器的负载与大型电容器并联。负载现在更加无功，这可能导致线路电流(从交流电源提取的电流)与线路电压失相，从而降低功率因数。线路电流的形状也变得非正弦，并向系统注入谐波。
除了大电流和电压降，低功率因数是负责减少有功功率和增加无功功率。低功率因数要求在系统中包含更高额定值的开关设备，并增加了功耗账单。采用PFC整流器可以避免二极管桥式整流器带来的这些不良影响。
无桥PFC整流器-一个基本例子
PFC整流器以这样一种方式工作，它迫使输入电流遵循正弦形状，并与交流电源电压相一致。无论连接到直流侧的负载如何，PFC整流器都连续监测输入线电流并相应地调整其形状，以保持pf更接近统一。PFC整流器的功能是在输入线路交流电压的同一时刻调整输入线路电流的过零和峰值。PFC整流器通常是基于半导体开关的交流-直流转换器，具有宽输出电压范围的灵活性。一般来说，在直流应用中，PFC升压整流器的使用方式是使变换器的电压增益大于1。它们还降低了输入电流中的谐波含量，提高了线路电流的THD。无桥PFC整流器在电路前端没有二极管桥式整流器的情况下完成上述所有功能。
基本的无桥PFC整流器由两个不受控制的开关(D1D2)和两个受控开关(S1,年代2)。半导体开关，如MOSFET或IGBT，通常用作控制开关。
在电源电压的正半周期内，二极管D1和开关S1导通，整流器在升压模式下工作。S的主体二极管2形成线路电压正半周电流的返回路径。在负半周期内，二极管D2和开关S2操作以提高直流输出电压。S的主体二极管1形成当前返回路径。上图所示的基本无桥PFC整流器将输入线路电流塑造成正弦形状，与线路电压相一致。每半周期操作的二极管数量减少到二极管桥式整流器的一半。元件的减少减少了传导损耗，与二极管桥式整流器相比，交流-直流转换的效率得到了提高。
直流电力和电子设备进入电网的扩散降低了功率因数并影响了电能质量。传统的方法交直流使用二极管桥式整流器的转换加剧了这种情况。利用电力电子变换器进行功率因数校正技术是一种常用的提高功率因数的技术。在各种有源PFC电路中，无桥PFC整流器是最常用的，因为它可以提高功率因数和效率。