运用高频开关电路作为功率改换单元的电力电子设备功率因数低的本源是整流电路后添加的滤波电容，该电容能使输出电压滑润但却使输入电流变为尖脉冲，然后严峻影响电路的功率因数。功率因数校对的基本思想是将整流器和滤波电容分隔，使整流电路的容性负载变为阻性负载，然后到达功率因数校对的意图。本文引入了单向开关前置的单相PFC电路较好地处理了单相不控整流电路功率因数低下的问题。
1 单相不控整流电路的结构及仿真剖析
关于在单相不控整流电路中，假如负载等效为一个纯电阻，则输入功率因数为1。但通常状况下负载几乎不可能为纯电阻，这时电路的输入电流波形就会产生畸变。下面结合图1所示的大电容滤波的单相不控整流电路的结构，对该电路进行仿真剖析。仿真参数设置如下：输入相电压有效值US=220V，输出滤波电容C=1500μF,负载R=20Ω。输入相电压相电流波形如图2所示，仿真丈量的功率因数值如图3所示。经过仿真成果可以看出：这种电路具有功率因数低，输入电流的波形畸变程度大，输入谐波电流含量严峻超支的缺陷。
2 单向开关前置的单相PFC电路结构及工作状况剖析
(1)单向开关前置的单相PFC电路结构
单向开关前置的单相PFC电路的结构如图2所示。和单相不控整流电路的差异在于添加了单向开关S1和电感L,用来完结功率因数校对功用,其间单向开关S1由VD5、VD6和VT1组成。整流部分由VD1、VD2、VD3、VD4构成，C起储能和输出滤波的效果，R1为负载。
(2)单向开关前置的单相PFC电路作业状况剖析
在接连导通形式下，对应开关管的一个高频周期各段时刻的等效电路如图3所示。其间作业状况1和作业状况2是工频正半周时的状况，作业状况3和作业状况4是工频负半周时的状况，后两个状况仅仅前两个状况在负半周的重复。为了剖析便利，各二极管和开关管的导通压降看作零，C看作足够大，确保输出电压安稳,RS为取样电阻，其压降忽略不计。下面详细剖析各作业状况的作业状况。
作业状况1：在这个时刻段内，US处于正半周期，开关管VT1导通，则图3可等效为图3(a)所示的电路，此刻电源US给L充电,因为开关频率远高于作业频率，可以看作电源电压为安稳值，则L上的电iL流逐步添加；一起输出滤波电容C放电，给负载供给能量。这个时刻段的电路微分方程为(1)式。
作业状况2：在这个时刻段内，US处于正半周期,开关管VT1关断，则图1可等效为图3(b)所示的电路，此刻，电源US一边给C充电，一边给负载供给能量。C两头的电压逐步上升。这个时刻段的电路微分方程为(2)式。
作业状况3：在这个时刻段内，US处于负半周期，开关管VT1导通，则图3可等效为图3(c)所示的电路，此刻电源US给L反向充电，iL的实践方向与图示参阅方向相反。因为开关频率远高于作业频率，可以看作电源电压为安稳值，则L上的电流iL反向逐步添加；一起输出滤波电容C放电,给负载供给能量。这个时刻段的电路微分方程为(3)式。
作业状况4：在这个时刻段内，US处于负半周期，开关管VT1关断，则图3可等效为图3(d)所示的电路，此刻，电源US处于负半周，iL的实践方向与图示参阅方向相反，US一边给C充电，一边给负载供给能量。储能电容C两头的电压逐步上升。这个时刻段的电路微分方程为(4)式。
3 单向开关前置的单相PFC电路仿真剖析
依照上述理论剖析，下面使用Matlab7.1中的Simulink6.0仿真软件对电路进行仿真，假定参数设置如下：US=220V，初级电感L=1×10-3H，输出储能电容C=1500μF，开关管的作业频率为fS=50kHz，负载R1=80Ω。仿真成果如下:
体系进入稳态后，输入电压电流波形如图4所示。可以看出改换器输入电流很好的盯梢了输入电压的波形。为了便于比较,图中沟通电压US幅值是本来的1/20，每一格代表20V，电流的单位是A。
功率因数的曲线如图7所示，从图中可以看出在0.15秒曾经电路处于非安稳状况，功率因数有较大跳变，在0.15秒今后电路进入安稳状况，功率因数可以挨近1。
为了清楚起见，仿真实验还对输入相电流信号进行了傅立叶剖析,其基波和各次谐波的数值如图8所示。从图中可以清楚的看到，三次谐波的幅值现已降到很低的程度，其它5次、7次、9次、11次和13次…谐波电流也大幅度下降。图中SXZL直方图表明大电容滤波的三相不控整流电路的输入电流谐波散布，PFC直方图表明根据移相电抗器的三相无源功率因数校对后的电流谐波散布，IEC直方图表明IEC61000-3-2规范中A类规范对电网谐波的要求。
4 结束语
单向开关前置的单相PFC电路可以完成输入电流接连导通形式，减小了电流应力，使储能%&&&&&%两头的电压得到按捺。经过优化电路参数装备可以完成很高的功率因数，并且输出电压安稳，输出纹波电压低，可以取得很好的输出特性。
