【正文】 實現(xiàn)的優(yōu)點，似存在以下缺點： PF 和輸入電壓 Vin 與輸出電壓 V0 的比值有關，即當 Vin變化吋， PF 值也將發(fā)生變化，同時輸入電流波形隨 Vin/Vo 的值的加大而使 THD 變大；開關管的峰值電流大 (在相同容量情況下， DCM 中通過開關器件的峰值電流 為 CCM 的 2 倍 )，從而導致開關管損耗增加。該控制方法的突出特點是，無論是穩(wěn)態(tài)還是暫態(tài)，它都能保持受控量 (通常為斬波波形 )的平均值恰好等于或正比于給定值，即能在一個開關周期內(nèi)，有效地抑制電源側的擾動，既沒有穩(wěn)態(tài)誤差，也沒有暫態(tài)誤差，這種控制技術可廣泛應用于非線性系統(tǒng)的場合，不必考慮電流模式控制中的人為補償。比較成熟的有 ZVT—Boost， ZV華東交通大學畢業(yè)設計 23 S—Boost， ZCS—Boost 電路等?，F(xiàn)在商業(yè)化的非線性控制芯片有英飛凌公司的一種新的 CCM 的 PFC 控制器，被命名為 ICElPCSOI，是基于一種新的控制方案開發(fā)出來的。 (5). 調整生產(chǎn)班次，均衡用電負荷，提高用電負荷率。 提高功率因數(shù)的實際意義 對于電力系統(tǒng)中的供電部分 提供電能的發(fā)電機是按要求的額定電壓和額定電流設計的，發(fā)電機長期運行 中，電壓和電流都不能超過額定值，否則會縮短其使用壽命，甚至損壞發(fā)電機。所以 Pl=R*P./V/cos216。 (3) 能提高企業(yè)用電設備的利用率，充分發(fā)揮企業(yè)的設備潛力。是指在傳統(tǒng)的不控整流中融入有源器件，使得交流側電流在一定程度上正弦化，從 而減小裝置的非線性，改變功率因數(shù)的一種高頻整流電路。在實際用電過程中，提高負載的功率因數(shù)是最有效地提高電力資源利用的方式。 (2) 可節(jié)約電能，降低生產(chǎn)成本，減少企業(yè)的電費開支。1,發(fā)電機就得不到充分利用。而純電容的電流則超前于電壓 90186。 提高功率因數(shù)的幾種方法 提高自然因數(shù)的方法： (1). 恰當選擇電動機容量，減少電動機無功消 耗，防止 “大馬拉小車 ”。 除了軟開關的研究之外，另一個人們關心的研究方向是控制技術。如圖 所示。波形圖如圖 (d)所示。 主要缺點是：控制電路復雜，須用乘法器和除法器，需檢測電感電流，需電流控制環(huán)路。典型電路如圖 所示。雖然無源功率因數(shù)校正電路得到的功率因數(shù)不如有源功率因數(shù)校正電路高，但仍然可以使功率因數(shù)提高到 o． 7~0． 8，因而在中小功率電源中被廣泛采用。因此，開關電源必須減小諧波分量，提高功率因數(shù)。 可見 PF 由和 cos? 決定。 這種 PFCdialup 的特點是：變換器工作在不連續(xù)導電模式、采用電壓 跟隨器控制，可以直接采用常規(guī)的 PWM 調制，同事提高輸入功率因素和調節(jié)輸出電壓，控制電路簡單，成本低。 這種 PFC 技術的特點是：連續(xù)導電模式（ CCM）、采用乘法器控制、需要引入多個反饋方式控制電路復雜、轉換容量大 ,可用于 200W 以上的 PFC 電路。從資料上看，近幾年功率因數(shù)校正技術的研究熱點集中在以下幾個方面： ? 新電路結構的提出； ? 把 DC/DC 變換器中的新技術應用到 PFC 電路中（如軟開關技術、開關電容功率網(wǎng)絡等）； ? 新型控制方法以及基于新電路結構的特殊控制方式； ? 單級 PFC 以及穩(wěn)壓開關變換器的穩(wěn)定 性研究。工作于連續(xù)導電模式時 (CCM),應用乘法器（ Multiplier）式控制電路；工作于不連續(xù)導電模式時（ DCM） ,應用電壓跟隨器（ Voltage Follwoer）式控制電路。圖 b是單級式，即使 PFC 和 DC/DC 級合并，共用一個開關管和一套控制電路，同時實現(xiàn)對輸入電流的正弦化和對輸出電壓的調節(jié)。目前電流模式控制方式有兩種，即“峰值電流”模式控制和“平均電流”模式控制?？紤]到 這種需要和有源校正DC/DC 變換器的輸入特點，有源校正電路從輸入結構形式來分，又可以分為電感輸入型和電容輸入型兩種。開關頻率越高，效果越明顯，當開關頻率 Fs? 249HZ 時，即可以使輸入功率因素PF? 。直流濾波電容的值越大 ? RLCd 的值就越大，功率因素就越低。 IGBT、電力 MOSFET 等為代表的全控型器件的不斷完善給 PWM 控制技術提供了強大的物質基礎，直流斬波電路實際上就是直流 PWM 電路，是 PWM 控制技術應用較早也成熟較早的一類電路，應用于直流電動機調速系統(tǒng)就構成廣泛應用的直流脈寬調速系統(tǒng)。電流內(nèi)環(huán)的任務是通過控制開關管 Q 的通斷，使實際的電感電流 iL跟蹤其指令值 i*L。 式中， a 稱為調制度， 0≤a1； wr 為信號 波角頻率。 圖 同步調制三相 PWM 波形 規(guī)則采樣法 按 SPWM 基本原理，在正弦波和三角波的自然交流電時刻控制功率器件的通斷，這種生成 SPWM 波形的方法稱為自然采樣法。 PWM 計算法和調制法 (1)計算法 根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準確計算 PWM 波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關器件的通斷，就可得到所需 PWM 波形繁瑣，當輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化 。對于正弦波的負半周，也可以用同樣的方法得到 PWM 波形。上述原理可以稱之為面積等效原理，它是 PWM 控制技術的重要理論基礎。其中如 為矩形脈沖，圖 為三角形脈沖，圖 為正弦半波脈沖，但它們的面積 都等于 1,，那么，當它們分別加在具有慣性的同一個環(huán)節(jié)上時，其輸出響應基本相同。 (3)研究以前的論文，來改進研究內(nèi)容，最后驗證整流任務，看是否達到了目的。此 DSP 高達 60MHZ 的頻率，使其能滿足系統(tǒng)對于實時性的要求。其副邊的整流電路形式主要有：全橋、全波、倍流等方式。 20MVA 靜止無功發(fā)生器工業(yè)試驗樣機，獲國家科技進步二等獎； 通過專家鑒定的磁懸浮概念車的研究取得階段性成果；在交流勵磁發(fā)電的研究方面也獲得良好的進展。業(yè)界認為，電力電子技術快速 發(fā)展的物質基礎源于電力電子器件的發(fā)展。 PWM 控制技術 一直是變頻技術的核心技術之一。所以說 20 世紀80 年代是 Boost 功率因素校正年代。最后建立其 Matlab 的仿真模型 ,驗證了設計的正確性。通過對 PWM 整流電路進行有效的控制 ,選擇合適的工作模式和工作時序 ,從而調節(jié)了交流側電流的大小和相位 ,使之接近正弦波并與電網(wǎng)電壓同相或反相 ,不但有效地控制了電力電子裝置的諧波問題 ,同時也使得變流裝置獲得良好的功率因數(shù)；同時 PWM 控制主要用于逆變電路，主要采用電流滯環(huán)法 控制，這種控制電路主要是硬件電路簡單，經(jīng)濟，而且對電壓的利用率高，對網(wǎng)側污染少，提高了功率因素。 PWM 控制技術大致可以為為三類，正弦 PWM（包括電壓，電流或磁通的正弦為目標的各種 PWM 方案，多重 PWM 也應歸于此類），優(yōu)化 PWM及隨機 PWM。目前，電力電子技術已由半控型、全控型器件進入全新的智能型時代。 展望 21 世紀電力電子產(chǎn)業(yè)或電源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢，其動向就是圍繞提高效率、提高華東交通大學畢業(yè)設計 3 性能、消除電力公害、減少 電磁干擾和電噪聲進行不懈的研究。本文詳細分析了倍流電路的工作原理，并將數(shù)字控制應用于此電路中，從而克服了模擬控制的一些缺點，取得了較好的控制效果。 本 論文研究的主要工作 (1)PWM 的基本原理。沖量即指窄脈沖的面積。從波形可以看出，在 i(t)的上升段，脈沖形狀不同時 i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎相同。這就是 PWM 波形。如直流斬波電路。u VN 39。取三角波兩個 正峰值之間為一個采 樣周期 Tc，在然采樣法 中，脈沖中點不和三角波一周期的中點（即 負峰點）重合，這樣就使計算大為簡化。2?2?? ? )s i n1(42139。通過滯環(huán)控制，可以保證實際的電感電流 iL在其指令值 i*L 附近波動，波動的大小與滯環(huán)寬度有個，即與設定的 △ iLmax 和 △ iLmin 有關。 3 功率因素校正 技術 功率因素校正簡介 發(fā)展歷史 采用乘法器的 PFC 電路，其中特別是 Boost PFC 電路，是 20 世紀 80 年代出現(xiàn)的應用廣泛的 PFC 電路。 對于乘法器控制的有源校正電路，由于要對輸入電流的波形和相位進行控制，故控制吳敏華：單相電壓型 PWM 整流 10 電路必須加入市電網(wǎng)側輸入電流反饋的內(nèi)環(huán)：為了都輸出電壓進行控制，有必須加入直流輸出 電壓反饋的外環(huán)。但是控制比較復雜，不適合 200Ｗ以下小容量使用： 20 世紀 80 年代后期又針對小容量整流器提出了電壓跟隨器 校正技術，校正器工作在不連續(xù)導電模式（ DCM），使控制電路大大簡化，很適合 200Ｗ以下小容量整流器使用，一般不能用在較大功率整流器中。 圖一給出了電感輸入型和電容輸入型 PFC 電路的對偶性對照表，以供參考 表一電感輸入型與電容輸入型 PFC 電路的對偶性對照 實際上，對于 Buck 有源校正電路的大量工作研究工作都是以電壓源輸入為目的，這是因為逝市電電網(wǎng)本身是一個電壓源，同時電壓型逆變器應用也有比較多的原因。它們各自都有自己的開關器件和控制電路。 從開關型式來分， PFC 電路又可分為硬開關電路和軟開關電路（ ZCS 或 ZVS） 兩種類型， 不管是單相 PFC或是三相 PFC電路，研究表明。 近幾年來 ，又出現(xiàn)了一些新的功率因數(shù)校正技術得到了人們的認可，如三電平 PFC 技術，磁放大器 PFC 和不連續(xù)電容電壓模式 PFC 技術等。有關乘法器型PFC 技術的控制方式可以分為三種：即恒頻控制（ Constantfrequency Control）、恒誤差帶控制（ Constanttoleranceband Control）和變差帶控制（ Variabletoleranceband Control）。由于電感電流 峰值基本上成正比于輸入電壓，因此，輸入電路波形將自然地跟隨輸入電壓波形。 功率因數(shù)校正技術從早期的無源電路發(fā)展到現(xiàn)在的有源電路；從傳統(tǒng)的線性控制方法發(fā)展到非線性控制方法，新的拓撲和技術不斷涌現(xiàn)。 功率因數(shù)校正 交流輸入電源經(jīng)整流和濾波后，非線性負載使得輸入電流波形畸變，輸入電流呈脈沖波形，含有大量的諧波分量，使得功率因數(shù)很低。 吳敏華：單相電壓型 PWM 整流 18 利用功率因數(shù)校正技術可以使交流輸入電流波形完全跟蹤交流輸入電壓波形，使輸入電流波形呈純正弦波，并且和輸入電壓同相位，此時整流器的負載可等效為純電阻。 有源功率因數(shù)校正方法分類 (1)按有源功率因數(shù)校正拓撲分類 因噪聲大，濾波困難，功率開關管上電壓應力大，控制驅動電平浮動，很少被采用。 華東交通大學畢業(yè)設計 19 圖 升壓式 變換器 (2)按輸入電流的控制原理分類 工作頻率固定，輸入電流連續(xù) (CCM)，波形圖如圖 (a)所示。所以在大功率 APFC 電路中，常采用 CCM 方式。 利用電流互感器檢測開關管的開通電流，并給檢測電容充電，當充電電壓達到控制電壓時 關閉開關管，并同時放掉檢測電容上的電壓，直到下一個時鐘脈沖到來使開關管再次開通，控制電壓與電網(wǎng)輸入電壓同相位，并按正弦規(guī)律變化。雖然有源軟開關能有效地解決主開關管的軟開關問題，但輔助開關管往 往仍然是硬開關，仍然會產(chǎn)生很大損耗，再加上復雜的時序控制，使變換器的成本增加，可靠性降低。與傳統(tǒng)的 PFC 解決方案比較，這種新的集成芯片 (IC)無需直接來自交流電源的正弦波參考信號。 (6). 改善配電線路布局，避免曲折迂回等。由于發(fā)電機是通過額定電流與額定電壓之積定額的，這意味著當其接入負載為電阻時，理論上發(fā)電機得到完全的利用，因為 P=U*I*cos216。（ V 是負載端電壓的有效值）。 (4) 可減少線路的功率損失，提高電網(wǎng)輸電效率。 基本的單相 APFC 電路在單相橋式不可控整流器和負載電阻之間增加一個。 也就 使發(fā)電機能多出有功功率。 會降低輸電線上的功率損耗 . (1)提高用電質量，改善設備運行條件，可保證設備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。=1；但是當負載為干性或容性時， cos216。在交流電路中，純電阻電路，負載中的電流與電壓同相位，純電感負載中的電流滯后于電壓 90186。另外，還有 IR 公司的 IRIS51XX 系列，基于單周期控制原理，不需要采集輸入電壓，外圍電路簡單。它的成本低廉，不需要復雜的控制，可靠性較高。 吳敏華：單相電壓型 PWM 整流 22 Tu 圖 單周期控制技術 功率因數(shù)校正技術的發(fā)展趨勢 目前研究的兩級功率因數(shù)校正，一般都是指 Boost PFC 前置級和后隨 DC／ DC 功率變換級。這種控制方法一般用在輸出功率比較小的場合，另外在單級功率因數(shù)校正中多采用這種方法，后面會介紹。 吳敏華：單相電壓型 PWM 整流 20 圖 電流波形 華東交通大學畢業(yè)設計 21 這種控制力式的優(yōu)點是：恒頻控制；工作在電感電流連續(xù)狀態(tài)，開關管電流有效值小、EMI 濾波器體積小；能抑制開關噪聲；輸入電流波形失真小。 輸出與輸入隔離，輸出電壓可以任意選擇，采用簡單電壓型控制， 適用于 150W