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一种用于低总谐波失真和高功率因数PFC控制器的新型乘法器电路
A Novel Multiplier Circuit for PFC Controllers With Low Total Harmonic Distortion and High Power Factor
| 作者 | Qiang Wu · Linjun Wu · Jingbao Zhou · Yongyuan Li · Zhixiong Di · Zhangming Zhu |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年7月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 PFC整流 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 功率因数校正 总谐波失真 可变导通时间控制 平均电流控制 功率因数 |
语言:
中文摘要
功率因数校正（PFC）技术对于提升交直流转换器的性能至关重要，它通过提高功率因数并最小化输入电流的总谐波失真（THD），确保输入电流紧密跟踪输入电压。本文提出了一种基于可变导通时间控制策略、带有总谐波失真增强器的新型乘法器。该乘法器能够补偿反向谐振电流和交越失真，并实现精确的平均电流控制。这种方法能在每个电源周期内有效恢复平均电感电流的正弦波形。基于所提出的方案，采用0.35μm BCD工艺实现了一款PFC控制器。实验结果表明，该原型的功率因数大于0.99，最小总谐波失真为0.66%，峰值效率为98%，验证了所提解决方案的有效性。
English Abstract
Power factor correction (PFC) technique is essential to enhance the performance of ac–dc converters by improving the power factor and minimizing the total harmonic distortion (THD) of input current, ensuring the input current closely follows the input voltage. This article proposes a novel multiplier with THD enhancer based on variable on-time control strategy. It can compensate for reverse resonant current and crossover distortion, and gets accurate average current control. This approach effectively restores the sinusoidal shape of the average inductor current over each line period. A PFC controller based on the proposed scheme was implemented with 0.35 μm BCD process. Experimental results show that the prototype achieves a power factor greater than 0.99, a minimum THD of 0.66%, and a peak efficiency of 98%, validating the effectiveness of the proposed solution.
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SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看，这项基于可变导通时间控制策略的新型功率因数校正（PFC）乘法器技术具有重要的应用价值。该技术通过THD增强器有效补偿反向谐振电流和交越失真，实现了功率因数大于0.99、最低THD仅0.66%和峰值效率98%的优异性能，这些指标直接契合我们在光伏逆变器和储能变流器产品中对高效率、低谐波污染的核心诉求。
在光伏并网逆变器领域，该技术可显著提升AC-DC和DC-AC转换环节的电能质量。当前国际电网标准（如IEC 61000-3-2）对谐波含量要求日趋严格，该方案的超低THD特性能够帮助我们的产品在欧美等高标准市场保持竞争优势。特别是在大功率集中式逆变器中，PFC性能的提升将直接降低电网侧滤波器的成本和体积，提高系统功率密度。
对于储能系统双向变流器，该技术在充电模式下的精确平均电流控制能力尤为关键。它可以改善电池充电质量，减少电网侧的无功损耗，这对于工商业储能和电网级储能项目的经济性至关重要。98%的峰值效率意味着在全生命周期内可实现显著的能量节省。
从技术成熟度评估，该方案已通过0.35μm BCD工艺实现芯片化，具备较好的产业化基础。但我们需要关注其在宽输入电压范围（特别是全球电网110V-480V适配）和高温环境下的稳定性验证。建议将该技术纳入下一代PFC控制芯片的预研计划，重点评估其在1500V高压光伏系统和大容量储能变流器中的应用潜力，同时考察与我们现有数字控制平台的集成方案。