自镇流荧光灯谐波含量的改进

功率因数校正电路对自镇流荧光灯谐波含量的改进

谐波电流限值

电流谐波的危害已经众所周知，它不仅会影响电网供电质量，造成电能浪费，还会使设备发热、损耗增大，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁，造成重大经济损失。自镇流荧光灯、电子镇流器等照明产品使用时也会产生大量谐波，尤其在大面积使用时，其危害性不可小觑。

国家标准对谐波含量有严格要求。GB/T17263—2002《普通照明用自镇流荧光灯性能要求》中对自镇流荧光灯谐波电流限值的规定见表1。从表1中可以看出，国家标准对于25W以上和不高于25W的自镇流荧光灯的谐波要求不同，对25W以上自镇流荧光灯的要求比25W及以下的自镇流荧光灯高很多。

表1

此外，对所有的C类设备（照明设备），的差异见表2。国家标准也有专门的谐波电流限值的要求，GB17625.1—2012《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》已于2012年12月31日发布换版，2013年7月1日起正式实施。新标准对检测方法及设备有了更高的要求，对具体指标要求的表达也有变化。针对C类设备，与老版标准存在的差异见表2。

表2

功率因数校正电路

国家标准对自镇流荧光灯功率因数的要求是：在额定电压和额定频率下工作时，其实际功率因数

不得比制造商的标称值低0.05。标准并未对功率因数的大小做出具体规定，也就是说根据标准的要求，并没有不允许使用低功率因数自镇流荧光灯。但功率因数的大小与谐波含量是相辅相成的，谐波含量低，功率因数就高。要达到国家标准规定的谐波含量，一定要提高自镇流荧光灯的功率因数。在电子镇流器中，通常采用图1(a)所示输入电路，由于电解电容的容量很大，工作时储存电荷很多，只有输入电压超过电容上的电压时，才有输入电流，所以电流波形严重失真，仅在电压峰值附近出现1个电流尖脉冲，如图1(b)所示。

图1

由于谐波含量丰富，普通自镇流荧光灯的功率因数变得很低。功率因数校正（Power FactorCorrection，PFC）技术是1种提高自镇流荧光灯功率因数的有效方法。功率因数校正电路分为无源PFC（Passive PFC）电路和有源PFC（Active PFC，APFC）电路。

无源PFC电路由电感器、电容器及二极管等无源元件组成，包括LC滤波型无源PFC电路、部分滤波（填谷式）无源PFC电路、带辅助电路的LC滤波型无源PFC电路和改进型LC滤波型无源PFC电路。无源PFC电路的特点是电路简单，成本较低，对线路的功率因数会有一定的提升，有的甚至可高达0.95，但滤波效果较差，难以实现低谐波的要求，往往还会影响到系统的其他参数，一般适用于25W以下自镇流荧光灯电路。

APFC电路基于功率因数控制器IC，利用开关器件的切换，并搭配无源元件，使系统从市电汲取的电流波形与电压波形相一致，从而消除电流波形

畸变和相位畸变，获得近似于1的高功率因数，也可大大降低谐波失真。APFC电路结构远比无源PFC复杂，需使用控制IC，在系统前端通常单独组成1级电路，成本较高。但由于其在高频下工作，电感元件的体积小，重量轻。随着PFC控制IC价格的不断降低，APFC已经得到广泛应用。对于功率大于25W以上的自镇流荧光灯电路，必须采用APFC电路或无源PFC电路来降低谐波含量。

图2是APFC工作原理示意图，整个电路由功率MOS开关管VT 1、升压电感L、升压二极管VD、输出电容C o及APFC控制器IC组成。其中起关键性作用的APFC控制器IC，国内外比较具有代表性的有：FAN7527B、FAN7529/FAN7530、L6561/L6562、MC33262/MC34262、MC33368、SG6561、NCP1601A/B、UCC1817、IR1150等。

图2

25W以上自镇流荧光灯谐波电流改进