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《大功率白光LED驅(qū)動(dòng)電源的研制》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文1.2功率因數(shù)校正的提出、發(fā)展及意義從220V交流電網(wǎng)經(jīng)整流供給直流電壓是電力電子技術(shù)及電子儀器中應(yīng)用極為廣泛的一種基本變流方案。輸入電路通常由半波或全波整流器及其后面的儲(chǔ)能電容器組成，該電容器能夠?qū)㈦妷壕S持在接近于輸入正弦波峰值電壓值處，直至下一個(gè)峰值到來(lái)時(shí)對(duì)電容再進(jìn)行充電。在這種情況下，只在輸入波形的各峰值處從輸入端吸收電流，而且電流脈沖必須包含足夠的能量，以便在下一個(gè)峰值到來(lái)之前能維持負(fù)載電壓。這一過(guò)程通過(guò)在短時(shí)間內(nèi)將大量電荷注入電容，然后由電容器緩慢地向負(fù)載
2、放電來(lái)實(shí)現(xiàn)，之后再重復(fù)這一周期。電流脈沖為周期的10％到20％是十分常見(jiàn)的，這意味著脈沖電流應(yīng)為平均電流的5~10
倍，三次諧波分量達(dá)90％，五次諧波分量80％[9,10]。圖1-1描述了這種情況。因此電工原理中線(xiàn)性電路的功率因數(shù)計(jì)算不再適用于A(yíng)C/DC變流電路，現(xiàn)在用PF表示功率因數(shù)。功率因數(shù)校正電路對(duì)離線(xiàn)電源的輸入電流波形進(jìn)行整形，以使從電源吸取的有功功率最大化。在理想情況下，電器應(yīng)該表現(xiàn)為一個(gè)純電阻的負(fù)載，此時(shí)電器吸收的反射功率為零。在這種情況下，本質(zhì)上不存在輸入電流諧波。電流是輸入電壓(通
3、常是一個(gè)正弦波)的完美復(fù)制品，而且與其同相。如圖1－2所示。在這種情況下，對(duì)于進(jìn)行所需工作所要求的有功功率而言，從電網(wǎng)電源吸收的電流最小，而且還減小了與配電發(fā)電以及相關(guān)過(guò)程中的基本設(shè)備有關(guān)的損耗和成本。由于沒(méi)有諧波，也減小了與使用相同電源供電的其他器件之間的干擾。當(dāng)今眾多電源采用PFC的另一個(gè)原因，是為了符合規(guī)范要求?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)的
電氣設(shè)備必須符合GB17625.1-2003標(biāo)準(zhǔn)[11,12]。為了實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正，最初是在A(yíng)C/DC變換器的輸入端增加無(wú)源元件，以補(bǔ)償濾波電容的輸入電流，如在輸入回路
4、中串聯(lián)電感器，限制輸入電流的上升率，延長(zhǎng)導(dǎo)通時(shí)間，功率因數(shù)可以提高到0.9[13]。無(wú)源PFC技術(shù)電路簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，但校正效果有限，在實(shí)際應(yīng)用中還受到體積、重量、性?xún)r(jià)比等各種因素的限制，目前主要在電力系統(tǒng)中有些應(yīng)用。隨著功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)突飛猛進(jìn)，有源功率因數(shù)校正(ActivePowerFactorCorrection簡(jiǎn)寫(xiě)為APFC)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。1986年美國(guó)公布
《功率因數(shù)等于1的電源》的專(zhuān)利，這是最早的較完整的升壓式PFC電路[14]。八十年代是現(xiàn)代有源功率因數(shù)校正技術(shù)發(fā)展
5、的初級(jí)階段，此間的研究工作主要是基于boost變換器，工作方式圍繞連續(xù)導(dǎo)電模式或不連續(xù)導(dǎo)電模的理論研究。-----2-----哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文圖1-1沒(méi)有功率因數(shù)校正的輸入電壓、電流波形圖Fig.1-1WavesofinputvoltageandcurrentwithoutPFC圖1-2有功率因數(shù)校正的輸入電壓、電流波形圖Fig.1-2WavesofinputvoltageandcurrentwithPFC進(jìn)入九十年代后，APFC技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，有關(guān)論文不斷出現(xiàn)。1992年以前
6、的PESCRecords上有關(guān)功率因數(shù)校正技術(shù)的報(bào)道很少，自1992年起，PESC設(shè)立了單相功率因數(shù)校正技術(shù)專(zhuān)題，這被看作是單相有源功率因數(shù)校正技術(shù)發(fā)展的里程碑，從此，不斷有新穎的功率因數(shù)校正原理、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法出現(xiàn)。APFC控制器由分體電路發(fā)展到集成電路，PFC技術(shù)由理論研究也發(fā)展到實(shí)用化，現(xiàn)在有很多商業(yè)化產(chǎn)品出現(xiàn)[15]。進(jìn)入二十一世紀(jì)，PPC技術(shù)的研究方興未艾，特別在我國(guó)，對(duì)于這方面的要求和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范還不健全，本課題選在前級(jí)AC/DC中采用該技術(shù)的目的和意義具有如下幾點(diǎn)[16]:-3---
7、--哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文(1)開(kāi)關(guān)電源功率因數(shù)校正技術(shù)作為電源的一門(mén)新興技術(shù)，它的作用和重要性得到廣泛的認(rèn)可，如何提高功率因數(shù)己成為當(dāng)今電力電子界的研究熱點(diǎn)；(2)提高功率因數(shù)是節(jié)省能源，提高電能質(zhì)量保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的要求；(3)針對(duì)諧波污染，國(guó)際上制定了各種相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，以限制諧波的危害，凈化電磁環(huán)境，如：BELLCORE001089，IECS55-2，IEEE519等，其中IEC55-2標(biāo)準(zhǔn)自1994年起在歐盟國(guó)家全面實(shí)施，所有不符合此標(biāo)準(zhǔn)的用電裝置不準(zhǔn)在歐洲銷(xiāo)售；(4)
8、在用電設(shè)備中采用PFC來(lái)提高功率因數(shù)，提高效率，減少了電源整機(jī)成本，提高了可靠性，對(duì)于提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力具有十分重要的意義。1.2軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的提出及發(fā)展高頻化是開(kāi)關(guān)變換技術(shù)的重要的發(fā)展方向，其原因是高頻化可以使開(kāi)關(guān)變換器(特別是變壓器、電磁等磁元件和電容)的體積、重量大為減小，從而提高變換器的功率密度(單位體積的輸出功率)。而且開(kāi)關(guān)頻率的提高對(duì)于降低開(kāi)關(guān)電源的音頻噪聲和改善動(dòng)態(tài)響應(yīng)也大有好處[17,18]。但是，由于寄生參數(shù)(如：變壓器漏感、開(kāi)關(guān)管輸出電容、二極管結(jié)電容)的影響，開(kāi)關(guān)
