工作于平均电流的电流连续（CCM）的工作方式时，输入电流可以跟踪输入电压的变化，整体性能较好。功率因数校正控制器UC3854工作于平均电流的电流连续（CCM）的工作方式时，输入电流可以跟踪输入电压的变化，整体性能较好。
关键词：有源功率因数校正（APFC）;Saber仿真;UC3854
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）06-0177-02
0 引言
传统的离线式功率变换器会产生高次谐波的非正弦输入电流，引起输入端功率因数的下降，对公共电网产生污染，给电力系统的电源线、电力相关设施和配套断路开关带来潜在危害。此外，谐波也会对相关的其它电子设备产生影响。由于APFC技术可以将开关电源等电子负载变换成等效的纯电阻，对输入电流进行整形，因此提高了电路功率因数，降低了低频谐波。
本文在论述功率因数校正原理的基础上，利用Saber仿真软件建立基于功率因数校正的直流电子负载电路并进行仿真研究，仿真结果证明达到了相应的技术要求。
1 功率因数校正概述
1.1 功率因数校正原理
功率因数（PF）是指交流输入有功功率（P）与输入视在功率（S）的比值[2]。即： （1）
式中：为输入基波电流的有效值;为输入电流有效值;为输入电流失真系数;cosΦ为基波电压与基波电流之间的相移因数[3]。
因此，功率因数可以定义为输入电流失真系数（）与相移因数（cosΦ）的乘积。因此，功率因数（PF）是由电流失真系数（）、基波电压和基波电流相移因数（cosΦ）决定的。cosΦ较低，就表示用电设备的无功功率较大，设备利用率较低，导线、变压器绕组损耗较大。同时，值较低，就表示输入电流谐波分量较大，会造成输入电流波形畸变，对电网造成较大的污染;严重时，对三相四线制供电方式，还会造成中性线电位偏移，导致用电电器设备严重损坏[3]。
由式（1）可变换为： （2）
另外： （3）
可得： （4）
则： （5）
1.2 功率因数校正实现方法
由公式可得提高功率因数的两种方法：
（1）令输入电压和输入电流同相位。此时cosΦ=1，PF=。（2）令输入电流正弦化。即Irms=I1（意味着谐波为零），有=1即，从而实现了有源功率因数校正。它使得交流输入电流波形完全跟踪交流输入电压波形[5]。此时输入电流波形是正弦波，同相位与输入电压，那么整流器输出端的负载可以等效为纯电阻。因此，功率因数校正电路又称为电阻仿真器。
2 电路设计
2.1 系统电路组成
如图1所示，利用BOOST型DC/DC变换器作为功率变换电路，由UC3854集成芯片对脉冲宽度调制器（PWM）的占空比进行调节，从而驱动电力电子器件MOSFET。调节占空比，使得输入电流实时跟踪输入电压，进而提高功率因数。
在图1中，升压变换器的输出经由检测电阻R2、R3取样，送入UC3854电压误差放大器的负端，其輸出再乘以输入整流器输出端的检测电压，作为基准电流送入UC3854的电流误差放大器的正端，电流误差放大器的负端是电感电流采样信号;变换后的输出再与振荡器输出的三角波信号进行比较，控制PWM的占空比。因此可以得到输入电流和输出电流同相的PWM信号，经门极驱动器直接驱动MOSFET隔离开关管[1，4]。
需要注意的是，UC3854的引脚12和14，用于产生PWM的斜坡信号。因此一定要保障振荡器的起振，否则将PWM信号不会出现，进而无法控制电力电子器件的通断，引起校正失败。
2.2 主电路元器件的选择
电路输出功率设定为250W，输入电压的范围为90V～270V，工作频率范围为47～65Hz，输出直流电压为400VDC，MOSFET的开关频率为100kHz。
2.2.1 主回路电感L的选择
假定电路具有理想效率，输入功率和输出功率相等，可以得到最大网侧输入电流峰值：iPK===3.93A。
电流纹波采用电流峰值的20，那么：△IP-P=3.93×0.2=0.786A
占空比为：D===0.68
主回路电感可得：
L===1.1mH
2.2.2 输出电容器的选择
按照一般经验，每瓦约需要1～2μF的电容，再考虑对电路的维持时间，实际电容量可按下式来计算：C0= （6）
其中Vo1为最小输出电压，如果维持时间以30ms计，最小输出电压取350V，则，C0==400μF。
2.2.3 电流传感电阻Rs的选择
电流传感电阻两端的电压Vrs的典型值是1.0V，因此Rs由下列公式得到：IPK（max）=IPK+=3.93+0.45=4.38A
那么，有Rs===0.23Ω，实取0.25Ω。
则Vrs=4.38×0.25=1.1V
2.2.4 峰值限流电阻Rpk1和Rpk2的选取
电阻的选择应考虑峰值电流的过载值，若选取过载电流为0.6A，则过载峰值电流为4.38+0.6=4.98A，此时，过载传感电压为：
Vrs（ovld）=Ipk（ovld）×Rs=4.98×0.25=1.25V
Rpk1在实际应用中多选取10KΩ的电阻。则有：
Rpk2===1.67KΩ實际中一般取1.8KΩ。
3 仿真及波形分析
利用仿真软件Saber建立系统模型。最大输出功率P0（max）=250W，输入电压范围为90～270VAC，电网工频范围为47～65HZ，输出电压=400VDC，滤波电感=1.1mH，滤波电容=450μF。
由于电路使用了平均电流控制法，输入电流能实时跟踪输入电压的变化，属于恒频控制，工作在电感电流连续状态;且2次谐波已经很小，输入电流波形失真小。
采用调压整流时的电压电流如图2（a）所示。采用APFC校正时的输入电压电流如图2（b）所示。图2（a）没有使用APFC校正，输入电压电流有一定的相角差，输入功率因数较低;而图2（b）采用APFC校正后，输入电压电流相位基本一致，输入功率因数接近于1，THD也很小。
4 结语
利用UC3854控制BOOST变换器，对主电路及控制电路进行了设计、分析与计算。仿真结果表明达到了电路设计目标的要求。结论对其它直流电子负载的PFC电路有一定的参考价值。功率因数校正控制器UC3854工作于平均电流的电流连续（CCM）的工作方式时，输入电流可以跟踪输入电压的变化，整体性能较好。
参考文献
[1] 启发.UC3854工作原理与应用[J].通信电源技术，2001（2）：43-45.
[2] 路秋生.有源功率因数校正及应用[J].核工业自动化，2001（2）：31-35.
[3] 路秋生，万忠.有源功率因数补偿（APFC）[J].电源技术，2002（2）：43-49.
[4] 张宇，陆鸣.功率因数校正控制器UC38 54的建模与应用[J].电源技术应用，2000，3（6）：51-54.
[5] 李栩.数字升压型功率因数校正转换器的分析与设计[J].电子产品世界，2015（08）：46-49+64.
Design of DC Electronic Load Circuit based on Power Factor Correction
CHEN QI
（NARI Technology Co.，Ltd.Nanjing Jiangsu 211106）
Abstract：On the basis of the principle of PFC（ Power-factor-correction） ， the DC electronic load circuit based on PFC is founded using simulation software of Saber， and the research of simulation experiment. The results of simulation experiment prove that the input current can track the change of input voltage and the capability is optimal， when UC3854 is worked in the CCM mode of average current.When the power factor correction controller UC3854 operates in the continuous current （CCM） mode of the average current， the input current can track the change of the input voltage， and the overall performance is better.
Key words：Power-factor-correction; Saber simulation; UC3854