功率因数校正器的辅助电路设计

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1、功率因数校正器的辅助电路设计［作者：shenfeng    来源：深丰电子    点击数：    更新时间：2007-5-3    文章录入：shenfeng］1引言　　近20年来电力电子技术得到了飞速的发展，已广泛应用到电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。电力电子装置多数通过整流器与电力网接口，经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性电路，在电网中产生大量电流谐波和无功污染了电网，成为电力公害。电力电子装置已成为电网最主要的谐波源之一。抑制电力电子装置产生谐波的方法主要有两种，一是被动方式，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或滤除谐波；另一

2、种是主动式的方法，即设计新一代高性能整流器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低、功率因数高的特点，即具有功率因数校正功能。因此近年来功率因数校正（PFC）电路得到了很大的发展，成为电力电子学研究的重要方向之一。而在功率因数校正器中辅助电路对其安全正常工作至关重要，辅助电路能够防止从电网传入电磁噪声，抑制装置产生的电磁噪声返回电网，抑制过大的起动冲击电流，消除浪涌噪声干扰等。由此可见，功率因数校正器中辅助电路设计的好坏将直接影响功率因数校正器的效能，因此，对于辅助电路的设计不容忽视。　　2主要技术指标　　该功率因数校正器闹饕际踔副晡?lt;/P>   

3、     1)输入：单相AC220V±20%，即176V~264V，频率为50HZ±5%；     2)输出：DC400V，负载在10%~100%间变化时，电压调整率小于1%，输出功率为3KW；       3)满载输出时，功率因数大于0.99，效率大于80%。　　3辅助电路的设计　　辅助电路的设计包括：       1.EMI滤波电路；       2.起动电流抑制电路；       3.开关的浪涌吸收保护电路；       4.开关管的驱动保护电路。　　3.1EMI滤波电路的选择　　输入EMI滤波电路的作用有两方面：第一，防止从电网传入电磁噪声，对装

4、置形成干扰；第二，抑制装置产生的电磁噪声返回电网，造成电网公害。　　       所谓的EMI（Electro-MagneticInterference）是指电磁干扰，包括传导干扰和辐射干扰两种形式。在本设计中，由于辐射干扰比传导干扰小得多，而且容易抑制，所以主要考虑对传导干扰的滤除。传导干扰分为共模干扰和差模干扰两种，共模干扰是相线与大地之间的干扰信号；差模干扰是在相线之间，与输入功率通道相同的干扰信号。　　       目前市面上已有很多EMI滤波器成品，但基本上都是针对共模干扰信号设计的，差模干扰抑制效果很差。本设计中，由于高次谐波含量较大，需要差

5、模干扰抑制效果较好，因此市面上的EMI滤波器均不能满足其要求，需要设计适当的EMI滤波器。　　图1　EMI滤波电路原理图　　本设计中的EMI滤波电路如图1所示，L1、L2为差模干扰抑制电感，L3、L4为共模干扰抑制电感，C1、C4为差模干扰滤除电容，C2、C3、C5、C6为共模干扰信号滤除电容。在设计中应注意使EMI电路的电容电感谐振频率低于升压斩波工作频率。　　       电感L1、L2与电容C1、C4构成一个低通滤波器。由于电感对工频信号阻抗很小，电容对工频信号的阻抗很大，因此对工频信号基本没有影响；对于高频信号电感的阻抗很大，电容的阻抗很小，所以

6、高频的干扰信号通过电容形成的回路而消除。电感值一般在几十微亨至几毫亨，在体积允许的前提下，应尽量取得大一些。电容容量一般应在几千微微法至零点几微法。       上述电路虽然对高频差模干扰信号能起较好的滤波作用，但对流向为同一方向的共模干扰信号无法滤除。为了滤除共模干扰信号，利用L3、L4和C2、C3、C5、C6形成共模干扰抑制电路。共模电感采用两条输入线在铁芯上并绕，因此负载电流产生的磁通相互抵消，而共模干扰信号产生的磁通则相互叠加。所以该电感对负载电流不起作用，对共模干扰信号呈现高阻抗。通过电容将共模干扰信号引入大地。共模电感一般应在几十微亨到几毫亨

7、之间，在体积允许的前提下，应尽量取得大一些，以提高抑制效果。电容容量一般应在几千微微法到零点几微法。　　       差模电感L1、L2流过的电流为负载电流，为了防止铁芯饱和，选用导磁率比较低的材料作为铁芯，在本设计中选用铁粉芯作为铁芯。共模电感L3、L4只对共模干扰信号起作用，所以不存在铁芯饱和问题，因此可以采用导磁率高的材料作为铁芯，在本设计中采用铁氧体作为铁芯。电容C1、C4接在输入线之间，所承受的最大电压是最大输入电压，因此选用250V的交流电容。电容C2、C3、C5、C6接在输入线与大地之间，为了防止高压击穿，这几个电容的耐压应选择的比较高，本

8、设计中选用耐压为4KV的高压瓷片电容。　　       具体的参数分别为：L1、