【正文】 合適的單相功率因數(shù)校正電路，由于 Boost電感電流主要為輸入電流，所以可以利用電流控制方法改善輸入電流波形，減小差模電磁干擾，據(jù)此一些集成控制電路已上市。前者已在前面討論過，這里主要介紹有源功率因數(shù)校正技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)。而所謂被動(dòng)型即設(shè)法采用補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ咕W(wǎng)側(cè)電流為正弦波。 治理諧波的方法有主動(dòng)型和被動(dòng)型兩大類。規(guī)定凡不符合歐洲 EMC標(biāo)準(zhǔn)和諧波標(biāo)準(zhǔn)的電氣產(chǎn)品，一律不準(zhǔn)進(jìn)入歐洲市場(chǎng)。為此，世界各國(guó)對(duì)電氣設(shè)備的電磁 兼容性（ electromagic patibilityEMC）和允許注入電網(wǎng)的諧波均制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。一方面這是因?yàn)楫?dāng)前電子技術(shù)正朝著高頻、高速、高靈敏度、高可靠性、多功能、小型化方向發(fā)展，導(dǎo)致了現(xiàn)代電子設(shè)備產(chǎn)生和接受電磁干擾的幾率大大增加 。為了保證 VRM具有足夠高的效率，必須采用同步整流器和漏感很小的超薄型的變壓器。最有效的辦法是將 VRM做成 “裝在印刷板上 ”的形式，直接裝在負(fù)載附近，而不采取集中電源供電的形式。結(jié)果表明，該結(jié)構(gòu)在保證要求輸出紋波的前提下，不但可以大大減小輸出濾波電容器的容量，而且能大大減小 VRM的輸出濾波 電感的電感量。 為此，一種交錯(cuò)疊加型準(zhǔn)方波抵消紋波的變換拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被首次提出。顯然，該方法存在如下問題： （ 1）退耦電容器的體積很大，而現(xiàn)代微處理器對(duì) VRM的體積有嚴(yán)格的要求。表 2給出了現(xiàn)代微處理器對(duì) VRM的要求。現(xiàn)代微處理器和一些超高速的超大規(guī)模集成電路芯片，如 Intel Pentium Pro等，要求運(yùn)行在低電壓（ ～ ）、大電流（＞ 13A）狀態(tài)，而直流母線電壓通常為 5～ 12V。表 1列出了不同電平數(shù)的二極管箝位多電平逆變器系統(tǒng)的主要性能對(duì)比。 近年來(lái)，多電平功率變流器在大功率應(yīng)用中得到普遍重視，它們適用于高電壓、大功率、低 EMI 及低諧波污染，在電力系統(tǒng)及大功率電氣傳動(dòng)中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。經(jīng)過三十多年，特別是近十多年的發(fā)展，功率變換技術(shù)已比較成熟，近年來(lái)的發(fā)展動(dòng)向主要集中在軟開關(guān)、高壓、大功率和低壓、 大電流變換技術(shù)方面。目前 PIC 的功率都還較小但這代表了電力電子技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向 一、電力電子技術(shù)新發(fā)展 1．高壓大功率和低壓大電流變換技術(shù) 電力電子技術(shù)的主要任務(wù)為實(shí)現(xiàn)電能的轉(zhuǎn)換，它的主要研究目標(biāo)是節(jié)能，努力挖掘一切潛在的提高效率的途徑，來(lái)節(jié)省有限的能源，保護(hù)人類生存的環(huán)境。 80年代后期，以絕緣柵極雙極型晶體管（ IGBT 可看作 MOSFET 和 BJT的復(fù)合）為代表的復(fù)合型器件集驅(qū)動(dòng)功率小，開關(guān)速度快，通態(tài)壓降小，在流 能力大于一身，性能優(yōu)越使之成為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的主導(dǎo)器件。此前就已經(jīng)有用于電力變換的電子技術(shù)，所以晶閘管出現(xiàn)前的時(shí)期可稱為電力電子技術(shù)的史前或黎明時(shí)期。電子學(xué)、電工學(xué)、自動(dòng)控制、信號(hào)檢測(cè)處理等技術(shù)常在這些裝置及其系統(tǒng)中大量應(yīng)用。利用這些電路，根據(jù)應(yīng)用對(duì)象的不同，組成了各種用途的整機(jī)，稱為電力電子裝置。電力電子 電路吸收了電子學(xué)的理論基礎(chǔ)，根據(jù)器件的特點(diǎn)和電能轉(zhuǎn)換的要求，又開發(fā)出許多電能轉(zhuǎn)換電路。電力電子器件以半導(dǎo)體為基本材料，最常用的材料為單晶硅；它的理論基礎(chǔ)為半導(dǎo)體物理學(xué)；它的工藝技術(shù)為半導(dǎo)體器件工藝。因它本身是大功率的電技術(shù)，又大多是為應(yīng)用強(qiáng)電的工業(yè)服務(wù)的，故常將它歸屬于電工類。這一觀點(diǎn)被全世界普遍接受。（ Power Electronics）這一名稱是在上世紀(jì) 60 年代出現(xiàn)的。 1974 年，美國(guó)的 用一個(gè)倒三角 形（如圖）對(duì)電力電子學(xué)進(jìn)行了描述，認(rèn)為它是由電力學(xué)、電子學(xué)和控制理論三個(gè)學(xué)科交叉而形成的。 電力電子技術(shù)是建立在電子學(xué)、電工原理和自動(dòng)控制三大學(xué)科上的新興學(xué)科。電力電子技術(shù)的內(nèi)容主要包括電力電子器件、電力電子電路和電力電子裝置及其系統(tǒng)。近代新型電力電子器件中大量應(yīng)用了微電子學(xué)的技術(shù)。這些電路中還包括各種控制、觸發(fā)、保護(hù)、顯示、信息處理、繼電接觸等二次回路及外圍電路。這些裝置常與負(fù)載、配套設(shè)備等組成一個(gè)系統(tǒng)。 一般認(rèn)為，電力電子技術(shù)的誕生是以 1957 年美國(guó)通用電氣公司研制出的第一個(gè)晶閘管為標(biāo)志的，電力電子技術(shù)的概念和基礎(chǔ)就是由于晶閘管和晶閘管變流技術(shù)的發(fā) 展而確立的。 70年代后期以門極可關(guān)斷晶閘管（ GTO），電力雙極型晶體管（ BJT），電力場(chǎng)效應(yīng)管（ PowerMOSFET）為代表的全控型器件全速發(fā)展（全控型器件的特點(diǎn)是通過對(duì)門極既柵極或基極的控制既可以使其開通又可以使其關(guān)斷），使電力電子技術(shù)的面貌煥然一新進(jìn)入了新的發(fā)展階段。為了使電力電子裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，體積減小，常常把若干個(gè)電力電子器件及必要的輔助器件做成模塊的形式，后來(lái)又把驅(qū)動(dòng)，控制，保護(hù)電路和功率器件集成在一起，構(gòu)成功率集成電路（ PIC）。功率變換技術(shù) 正是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要手段，所以它始終是電力電子學(xué)的核心技術(shù)。這里主要介紹高壓、大功率和低壓、大電流變換技術(shù)的最新發(fā)展。多電平功率變流器主要有二極管箝位多電平逆變器、浮動(dòng)電容器多電平逆變器、組合型多電平逆變器等幾種 。 近年來(lái)，變換器技術(shù)的另一發(fā)展動(dòng)向是低壓、大電流變換技術(shù)。這樣，就對(duì)其供電電源（電壓調(diào)整模塊 VRM）提出了新的挑戰(zhàn)：要求 VRM 具有非?？焖俚呢?fù)載電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)，在保證足夠小的體積的同時(shí)，具有高的效率。 為了使 VRM 具有快速的 負(fù)載電流動(dòng)態(tài)響應(yīng)，傳統(tǒng)的解決辦法是在 VRM 的輸出端并聯(lián)很多容量很大、等效串聯(lián)電阻很小的退耦電容器。 （ 2）退耦電容器僅能改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)的最初階段，對(duì)后階段及總的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間沒有作用。表 3比較了該方案與傳統(tǒng)采用大容量退耦電容器方案的結(jié)果。 除此以外，為了提高 VRM的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，還必須力求減小供電母線的引線電感。另一方面，還要求 VRM本身具有十分小的引線電感。 2．諧波抑制和電磁兼容 隨著各種電子電路和電力電子技術(shù)在家庭、工業(yè)、交通、國(guó)防日益廣泛的應(yīng)用，電磁干擾(electromagic interferenceEMI)、電磁敏感度 (electromagic susceptibilityEMS)和諧波干擾已成為現(xiàn)代電氣工程設(shè)計(jì)和研究人員在設(shè)計(jì)過程中必須考慮的問題。另一方面，隨著電力電子裝置本身功率容量和功率密度的不斷增大，電網(wǎng)及其周圍的電磁環(huán)境 遭受的污染（包括諧波干擾）也日益嚴(yán)重，所以 EMI 和諧波干擾已成為許多電子設(shè)備與系統(tǒng)能否在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)正?？煽窟\(yùn)行的主要障礙之一。特別在西歐，從 1996年 1 月起，已強(qiáng)制嚴(yán)格執(zhí)行其相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) 。因此，今天對(duì) EMC和諧波抑制的研究已經(jīng)或正在迅速地?cái)U(kuò)展到與電子技術(shù)應(yīng)用相關(guān)的工業(yè)民用的各個(gè)領(lǐng)域。所謂主動(dòng)型即設(shè)法使接入電網(wǎng)的電子裝置不產(chǎn)生諧波 。 主動(dòng)型治理諧波的方法很多， 例如，在大功率電力電子裝置中有多脈整流、多電平變換器等，在中小功率電力電子裝置中，最典型的例子是有源功率因數(shù)校正（ PFC）。 單相 PFC的研究起步較早，目前它主要應(yīng)用于小功率的開關(guān)電源等電力電子設(shè)備。因?yàn)?對(duì)單相功率因數(shù)校正電路研究的時(shí)間較長(zhǎng)，電路本身也不是十分復(fù)雜，所以單相 PFC 無(wú)論在功率拓?fù)浠蚩刂萍夹g(shù)方面都巳相對(duì)比較成熟，理論亦相對(duì)比較完善，功率因數(shù)校正效果也比較令人滿意。比如：將軟開關(guān)技術(shù)和單相 PFC相結(jié)合，提高 PFC的效率，降低 EMI。例如 Elmore將一種用閉環(huán)小信號(hào)控制技術(shù)將 CM/DMPFCBoost變換器并聯(lián)的技術(shù)成功地用到 CMPFCBoost變換器，實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的輸出功率為 1800W，開關(guān)頻率 184kHz，滿載功率因數(shù)達(dá) 99％，效率達(dá) 94％，功率密度達(dá) 16W/in3。到目前為止，有關(guān)三相 PFC的研究依然處于一種初級(jí)階段，其中還存在許多基本問題有待解決。當(dāng)前有關(guān)三相 PFC的研究主要包含以下 4個(gè)方面：（ 1）三相 PFC的功率拓?fù)?；?2）三相 PFC的控制技術(shù) 。（ 4）具有 PFC 功能的單級(jí)變換技術(shù)。只有這樣才能使各相輸入電流的諧波含量極小，輸入功率因數(shù)才可能接近或等于 1。用全控型功率器件的 PWM 三相 PFC 整流器屬于完全解耦型，眾所周知，在三相功率因數(shù)校正變換 器中，通常采用 PWM橋式結(jié)構(gòu)，若采用電壓型變換器，則要求 6個(gè)全控型器