【精品】电源技术离线作业.doc

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1、丈止理厶犬孝网络教育学院《电源技术》课程设计目：有源功率因数校正电路设计学习中心：奥鹏远程教育哈尔滨学习中心层次：高起专专业：电气工程及其自动化年级：09年春季学号：091032109010学生：赵姝妍辅导教师:完成日期：—11年8月25日r¥■LoPXZ]Cos①/iPF=—==xcos①=尸cos①S叽Z祕式中:：Z1表示输入基波电流有效值；表示输入电流有■效值;r=Y~表示输入电流失真系数。2F5cos①表示基波电压与基波电流之间的相移因数•所以功率因数可以定义为输入电流失真系数(了)与相移因数(cos①)的乘积。可见功率因数(PF)由电流失真系数(？)和基波电压、基波电流

2、相移因数(COS①)决定。cos①低，则表示用电电器设备的无功功率大，设备利用率低,导线、变压器绕组损耗大。同时，尸值低，则表示输入电流谐波分量大，将造成输入电流波形畸变，对电网造成污染，严重时，对三相四线制供电，还会造成中线电位偏移，致使用电电器设备损坏。为了提高供电线路功率因数，保护用电设备，世界上许多国家和相关国际组织制定出相应的技术标准，以限制谐波电流含量。如:IEC555-2,IEC61000-3-2,EN60555-2等标准，它们规定了允许产生的最大谐波电流。我国于1994年也颁布了《电能质量公用电网谐波》标准(GB/T14549-93)0传统的功率因数概念是假定输入

3、电流无谐波电流(即厶二人・，或了二1)的条件下得到的，这样功率因数的定义就变成了PF二cos①。二、有源功率因数校正电路的设计有源功率因数校正电路(APFC)可将电源的输入电流变换为与输入山点同位的正弦波，从而提高电器设备的功率因数，减少对电网的谐波污染。2.1、有源功率因数校正分类(1)按电路结构分为：降压式、升/降压式、反激式、升压式(boost)o其中升压式为简单电流型控制，PF值高，总谐波失真(TIID：TotalHarmonicDistortion)小,效率高，适用于75旷2000W功率范围的应用场合，应用最为广泛。因为升压式APFC的电感电流连续，储能电感可作为滤波器

4、抑制射频干扰(RFI)和EMI噪声，并防止电网对主电路的高频瞬态冲击，电路有升压斩波电路，输出电压大于输入电压峰值，电源允许的输入电压范閘扩大，通常可达90x270V,提高电源的适应性，且升压式APFC控制简单，适用的功率范I韦I宽。它具有以下优点：•电路中的电感L适用于电流型控制•由于升压型APFC的预调整作用在输出电容器C上保持高电压，所以电容器C体积小、储能大•在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数•输入电流连续，并且在APFC开关瞬间输入电流小，易于EMI滤波•升压电感L能阻止快速的电压、电流瞬变，提高了电路T作可靠性(2)按输入电流的控制原理分为：平均电流型(

5、工作频率固定，输入电流连续)、滞后电流型、峰值电流型、电压控制型。2.2、有源功率因数校正主电路的工作原理以及控制IC的控制原理2.2.1有源功率因数校止主电路的丁作原理有源功率因数校正(APFC)技术的思路是，控制已整流后的电流，使Z在对滤波大电容充电Z前能与整流后的电压波形相同，从而避免形成电流脉冲,减小输入电流谐波,达到改善功率因数的冃的。/VD-S3PWM形成电菸上-免注器

6、>-■图1有源功率因数校止电路原理图整流器输出电压Ud、升压变换器输岀电容电压uC与给定电压U*c的差值都同时作为乘法器的输入，构成电圧外环，而乘法器的输出就是电流环的给定电流I*S。升压变换器输出电

7、容电压UC与给定电圧U*c作比较的Fl的是判断输出电压是否与给定电压相同，如果不相同，可以通过调节器调节使之与给定电压相同，调节器(图中的运算放大器)的输出是一个直流值，这就是电压环的作用。而整流器输出电压ud显然是正弦半波电压波形，它与调节器结果相乘后波形不变，所以很明显也是正弦半波的波形且与Ud同相。将乘法器的输出作为电流环的给定信号1*S，才能保证被控制的电感电流iL与电压波形ud—致。I*s的幅值与输出电压uC同给定电压U*c的差值有关，也与ud的幅值有关。L1中的电流检测信号1F与I*s构成电流环，产生PWM信号，即开关V的驱动信号。V导通，电感电流iL增加,电流线性增

8、加，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，电容C放电为负载提供能量。当A•增加到等于电流I：时，V截止，二极管导通，电源和升压电感L1（由于线圈中的磁能将改变线圈L两端的电压极性，以保持其电流iL不变，线圈L转化成VL与电源电压VJLN串联高于输出电压）释放能量，同时给电容C充电和向负载供电，这就是电流环的作用。控制电路如下图：这种电路优点是输入电流完全连续，并且在整个输入电压的正弦周期都可以调试，缺点是输出电压必须大于输入电压的最大值，所以输出电压比较高，不能利用开关管实现输岀短路