單相有源功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)開(kāi)題報(bào)告

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1、儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告題目：?jiǎn)蜗嘤性垂β室驍?shù)校正電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：電話：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：2013年3月5日開(kāi)題報(bào)告評(píng)審意見(jiàn)論文題目：?jiǎn)蜗嘤性垂β室驍?shù)校正電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)：專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師對(duì)學(xué)生開(kāi)題報(bào)告的評(píng)語(yǔ)：指導(dǎo)教師簽字：年月日評(píng)審組意見(jiàn)：組長(zhǎng)簽字：年月日注：用16K紙打印或填寫一、研究目的與意義常規(guī)開(kāi)關(guān)電源功率因數(shù)低的根源是整流電路后面的濾波電容使輸出電壓平滑，但卻使輸入電流變?yōu)榧饷}沖，產(chǎn)生一系列奇次諧波，對(duì)電網(wǎng)造成污染，可能會(huì)造成電子設(shè)備損

2、壞。諧波電流的危害：1)諧波電流的“二次效應(yīng)”，即電流流過(guò)線路阻抗而造成的諧波壓降反過(guò)來(lái)使電網(wǎng)電壓(正弦波)波動(dòng)，發(fā)生畸變。2)諧波電流引起電路故障，損害設(shè)備。比如可以使線路和配電設(shè)備過(guò)熱、引起電網(wǎng)LC諧振等。3)諧波電流對(duì)自身及同一系統(tǒng)中的其他電子設(shè)備產(chǎn)生惡劣的影響，如引起電子設(shè)備誤操作，引起通信噪聲等。采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)是解決上述問(wèn)題的有效途徑。圖1單相整流電路圖2濾波電容引起的輸入電流尖脈沖二、主要工作內(nèi)容和預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)2.1了解功率因數(shù)定義功率因數(shù)的定義是指輸入有功功率(P)和視在功率(S)的比值,線性電路功率因數(shù)可cos?用

3、表示，?為正弦電流與正弦電壓的相位差。但是由于整流電路中二極管的非線性，導(dǎo)致輸入電流為嚴(yán)重的非正弦波形，僅僅用用cos?已不能表示整流電路的功率因數(shù)。在電力電子電路中，用PF表示功率因數(shù)。（I1——基波電流有效值；In（n≥2）——n次電流諧波有效值；Iin——輸入電流有效值；Vrms——電網(wǎng)電壓有效值；——基波電壓和基波電流的相移因數(shù)）/=/被稱為電流的畸變因數(shù)，總諧波畸變（totalharmonicdistortion—THD）的定義是所有諧波分量的有效值與基波分有效值的比。THD=，THD用來(lái)衡量電網(wǎng)的污染程度。由此可見(jiàn)功率因數(shù)是位移因

4、數(shù)和畸變因數(shù)的乘積。欲提高電路的功率因數(shù),，不僅要減小電壓與電流的相位差，還必須最大限度地抑制輸入電流的波形畸變,實(shí)現(xiàn)真正的正弦輸入電流。如果在整流濾波后不加濾波電路,僅為阻性負(fù)載時(shí),輸入電流即為正弦波.并且與電源電壓同相位,功率因數(shù)為1.因此,功率因數(shù)校正電路的基本思想就是將整流電路與濾波電容隔開(kāi),使整流電路由電容性負(fù)載變成電阻性負(fù)載。2.2熟悉有源功率因數(shù)校正原理有源功率因數(shù)校正電路（ActivePowerFactorCorrection簡(jiǎn)稱APFC）其實(shí)就是一個(gè)DC-DC變換器.它是利用脈沖波寬度調(diào)變(PWM)技術(shù)來(lái)調(diào)整輸入功率的大小,

5、以供應(yīng)適當(dāng)?shù)呢?fù)載所需的功率.脈沖波寬度調(diào)變器控制切換開(kāi)關(guān)將直流輸入電壓變換成一串電壓脈沖波,隨后利用變壓器和快速二極管將其轉(zhuǎn)換成平滑的直流電壓輸出.這個(gè)輸出電壓隨即與一個(gè)參考電壓進(jìn)行比較,所產(chǎn)生的電壓差反饋至PWM控制器.這個(gè)誤差電壓信號(hào)用來(lái)改變脈沖波寬度的大小.如果輸出電壓過(guò)高,脈沖波電壓會(huì)減小,進(jìn)而使輸出電壓降低,使輸出電壓恢復(fù)至正常輸出值.PFC電路就是利用這個(gè)方法,但是加入了一個(gè)電路,使的來(lái)自交流電源的電流是一個(gè)正弦波并與交流電壓同相位.此時(shí)誤差電壓信號(hào)的調(diào)變是由整流后的交流電壓和輸出電壓的變化來(lái)控制的,最后誤差電壓信號(hào)反饋至PWM控

6、制器.也就是說(shuō),當(dāng)交流電壓高時(shí),PFC電路就從交流電源吸取較多的功率;反之若交流電壓較低,則吸收較少的功率,這樣就可以抑制交流電流諧波的產(chǎn)生.圖3APFC的基本原理框圖2.3功率因數(shù)校正電路方法分類有源功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)分為：1)降壓式：因噪聲大，濾波困難，功率開(kāi)關(guān)管上電壓應(yīng)力大，控制驅(qū)動(dòng)電平浮動(dòng)，很少被采用。2)升/降壓式：需用二個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，有一個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)浮動(dòng)，電路復(fù)雜，較少采用。3)反激式：輸出與輸入隔離，輸出電壓可以任意選擇，采用簡(jiǎn)單電壓型控制，適用于150W以下功率的應(yīng)用場(chǎng)合。4)升壓式（boost）：簡(jiǎn)單電流型控

7、制，PF值高，總諧波失真（THD）小，效率高，但是輸出電壓高于輸入電壓。適用于75W~2000W功率范圍的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)用最為廣泛。由于本人設(shè)計(jì)的校正電路預(yù)期輸出功率為200W以上，輸出電壓達(dá)到400V，故選擇升壓式boost拓?fù)?。升壓式拓?fù)渚哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：1)電路中的電感L適用于電流型控制。2)由于升壓型APFC的預(yù)調(diào)整作用在輸出電容器C上保持高電壓，所以電容器C體積小、儲(chǔ)能大。3)在整個(gè)交流輸入電壓變化范圍內(nèi)能保持很高的功率因數(shù)。4)輸入電流連續(xù)，并且在APFC開(kāi)關(guān)瞬間輸入電流小，易于EMI濾波。5)升壓電感L能阻止快速的電壓、電流瞬變，提高

8、了電路工作可靠性。APFC輸入電流控制方法的選擇：1)峰值電流控制型這種方法的特點(diǎn)是輸入電流的峰值包絡(luò)線跟蹤輸入電壓波形，可使輸入電流和輸入電壓同相，并接近正弦。其