【正文】 率簡(jiǎn)化控制等。開關(guān)的開通損耗和二極管的反響恢復(fù)損耗在PWM硬開關(guān)工作狀態(tài)下都回相當(dāng)大，因此最大的問(wèn)題是如何減少或者消除這兩種損耗。集成控制器具有體積小、功能強(qiáng)、系統(tǒng)電路簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了廣泛應(yīng)用。為此，一個(gè)叫做平均電流模式控制的控制系統(tǒng)將被應(yīng)用在這些控制器中,這種方案如圖4所示。它控制波形調(diào)整，而Icp信號(hào)控制直流輸出電壓。用誤差信號(hào)去除以輸入電壓幅度的平方似乎并不常見。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。實(shí)際應(yīng)用證明：一般不加功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)的單相整流器對(duì)電網(wǎng)的諧波電流污染十分嚴(yán)重，由整流二極管和濾波電容組成的整流濾波電路主要存在如下的問(wèn)題：（1）一般系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)將會(huì)產(chǎn)生很大沖擊電流，約為正常工作電流的十幾倍甚至數(shù)十倍。如果控制的合適的話。由功率因數(shù)定義可以知道要提高功率因數(shù)，有兩個(gè)途徑：（1）使輸入電壓、輸入電流同相位，此時(shí)=1，PF=。 如何抑制和消除諧波對(duì)公共電網(wǎng)的污染，提高功率因數(shù)已成為國(guó)內(nèi)外電源界研究的重要課題。如果波形包含無(wú)限窄和無(wú)限高的脈沖（數(shù)學(xué)上稱為δ函數(shù)），則頻譜會(huì)變平坦，這意味著所有諧波的幅度均相同。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)載放電來(lái)實(shí)現(xiàn)，之后再重復(fù)這一周期。 第2章 功率因數(shù)校正 功率因數(shù) 功率因數(shù)的定義 功率因數(shù)校正可簡(jiǎn)單地定義為有功功率與視在功率之比，即：其中有功功率是一個(gè)周期內(nèi)電流和電壓瞬時(shí)值乘積的平均值，而視在功率是電流值與電壓值的乘積。 （5）使測(cè)量和計(jì)量?jī)x器、儀表不能正確指示或計(jì)量。一般來(lái)講，凡是使用開關(guān)器件的裝置都會(huì)產(chǎn)生諧波，諧波的產(chǎn)生都會(huì)引起功率因數(shù)的降低。鑒于低功率因數(shù)帶來(lái)的危害，功率因數(shù)校正變得非常必要，成為電力電子學(xué)研究的重要方向之一。其中，ACDC變換電路俗稱整流電路，也就是將交流電能變換為直流電能的電路。本文功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì)，使電路的功率因數(shù)得到了明顯改善，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，同時(shí)電路的總諧波畸變因數(shù)控制在了一定的范圍，減少了對(duì)電網(wǎng)的污染。參考資料，電力電子交流技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，電源技術(shù)，燕山大學(xué)自編教材，新穎開關(guān)電源，機(jī)械工業(yè)出版社4. 中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)周 次第 1～ 4 周第5 ～ 8 周第 9 ～12周第13～16 周第 17 ～18周應(yīng)完成的內(nèi)容查閱資料，閱讀文獻(xiàn)確定方案，設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真，驗(yàn)證可行性撰寫論文，準(zhǔn)備答辯指導(dǎo)教師：漆漢宏職稱：教授 09 年 12 月30日系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日注：表題黑體小三號(hào)字，內(nèi)容五號(hào)字，行距18磅?；疽?. 了解功率因數(shù)校正的基本原理型PFC電路的控制策略。上世紀(jì)九十年代以來(lái)，PFC控制技術(shù)越來(lái)越多的引起人們的關(guān)注。用電設(shè)備過(guò)低的功率因數(shù)將使電網(wǎng)波形畸變，線路損耗大；降低整個(gè)供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，增大系統(tǒng)供電量；降低用電設(shè)備的使用壽命；干擾儀器儀表。開關(guān)器件的引入一方面提高了裝置的變換效率，另一方面也帶來(lái)了諧波污染和功率因數(shù)低下等問(wèn)題。電力電子裝置的大量使用給電網(wǎng)帶來(lái)諧波和無(wú)功，造成電網(wǎng)的“污染”，解決這種污染的主要途徑之一是使用有源功率因數(shù)校正技術(shù)。（2）增加附加損耗，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的效率和設(shè)備利用率。 研究的主要內(nèi)容了解功率因數(shù)校正的基本原理型PFC電路的控制策略。因?yàn)檩斎腚娐返脑?，開關(guān)模式電源對(duì)于電網(wǎng)電源表現(xiàn)為非線性阻抗。圖22 電流波形的諧波成分圖22 顯示了電流波形的諧波內(nèi)容。 可見功率因數(shù)（PF）由電流失真系數(shù)γ和基波電壓、基波電流相移因數(shù)cosφ決定。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，脈沖波寬度會(huì)減小，進(jìn)而使輸出電壓降低，以使輸出電壓恢復(fù)至正常輸出值。雖然有源功率因數(shù)校正電路效果也比較好，但是電路結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本較高，無(wú)源功率因數(shù)校正電路基本采用分立元器件組成，電路結(jié)構(gòu)較有源簡(jiǎn)單許多，成本也比較低，只要對(duì)諧波電流控制適當(dāng)，也可以是功率因數(shù)保持較高狀態(tài)，可以滿足較好校正要求。其次，如上所述，為了能在全球范圍內(nèi)使用，需要一個(gè)線路電壓范圍開關(guān)。（2）升／降壓式。圖23顯示了連續(xù)模式PFC 的典型方法。圖24 經(jīng)典PFC 電路的框圖平均電流模式控制采用一個(gè)根據(jù)控制信號(hào)Icp來(lái)穩(wěn)定平均電流（輸入或輸出）的控制電路。和電壓模式控制電路的情形一樣，此信號(hào)被拿來(lái)同振蕩器的鋸齒波信號(hào)進(jìn)行比較，PWM比較器將根據(jù)這兩個(gè)輸入信號(hào)生成一個(gè)占空比。因?yàn)閮?nèi)置PFC的電路應(yīng)用范圍已經(jīng)拓展，所有對(duì)于更多樣化的PFC解決方案的需求也正在不斷增長(zhǎng)。對(duì)Boost PFC前置級(jí)而言，研究的熱點(diǎn)主要有兩個(gè)，一是功率級(jí)的進(jìn)一步完善，二是PFC控制的簡(jiǎn)化。其中正弦電流基準(zhǔn)信號(hào)由乘法器輸出獲得。單級(jí)PFC技術(shù)的研究仍呈上升的趨勢(shì)，原因是其性能尚未打到最優(yōu)，許多問(wèn)題有待進(jìn)一步解決。Boost型有源功率因數(shù)校正電路的構(gòu)成示于圖31。2. 有輸入電感，抗瞬態(tài)沖擊性強(qiáng)。反之，高頻工作時(shí)就可能出現(xiàn)高頻振蕩導(dǎo)致的瞬態(tài)過(guò)電壓。 電流峰值控制法的系統(tǒng)構(gòu)成示于圖32。為了防止震蕩，必須在比較器的輸入端正加一個(gè)斜率補(bǔ)償器（Slope pensation）。實(shí)際上，要想使輸入電流在工頻半周期內(nèi)的上升段和下降段都很好地跟蹤直流電壓是有一定困難地，這是由于在恒頻工作條件下兩個(gè)階段中導(dǎo)致電感電流的變化的外部條件是不同的。由此不難看出其控制效果是使電感電流在給定的平均電流指令上下一定的誤差帶內(nèi)。 （4）內(nèi)置高頻寬帶放大器，失調(diào)電流小。另外，UC3854還包含一個(gè)功率兼容的柵極驅(qū)動(dòng)器、電網(wǎng)預(yù)置器、負(fù)載變化比較器、低電源檢測(cè)器和過(guò)流比較器。電阻兩端壓降與兩端電壓想減后的電流取樣信號(hào)。 引腳說(shuō)明UC3854A采用16管腳或20管腳封裝，下面以16腳為例進(jìn)行介紹： 圖46 UC3854A 16管腳圖（1）Gnd:信號(hào)地。（3）CA OUT 電流誤差放大器輸出端。但由于著兩個(gè)輸入端采用的是二極管保護(hù)。與電流誤差放大器輸出端一樣，在控制器被禁止時(shí)，電壓誤差放大器同樣能保持正常工作。能夠提供10mA的驅(qū)動(dòng)電流，并具有短路電流限幅功能。電壓檢測(cè)信號(hào)輸入端。一旦控制器被激活，同時(shí)Vcc的電壓打到正常水平，則控制器內(nèi)部14μA電流源將對(duì)軟啟動(dòng)電容進(jìn)行充電，SS上的電壓逐步升至8V以上。為了保證柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)能夠驅(qū)動(dòng)升壓功率MOSFET，控制器只有在Vcc上的電壓超過(guò)欠壓鎖定下限閥值時(shí)才開始工作。本章主要介紹了Boost型功率因數(shù)校正電路的工作原理及其典型的幾種控制策略，對(duì)比各個(gè)電路的優(yōu)、缺點(diǎn)，我們選擇平均電流型Boost型功率因數(shù)校正電路，并簡(jiǎn)單介紹了平均電流型Boost型功率因數(shù)校正電路所用到的控制的ICUC3854A。本設(shè)計(jì)中輸出二極管承受的最大直流電壓為480V。 控制電路 控制電路的結(jié)構(gòu)通過(guò)前面對(duì)APFC常用控制方法的分析與比較可知，平均電流型控制因其具有THD和EMI小、對(duì)噪聲不敏感、開關(guān)頻率固定等優(yōu)點(diǎn)，在目前PFC中應(yīng)用最多。UC3854的內(nèi)部功能方框圖如下圖所示。 (1)電路中電感電流的峰值最大值為 （4—8）(2)電流采樣電阻值為 （4—9）2 峰值電流限制當(dāng)輸入電流瞬時(shí)值超過(guò)最大電流時(shí)，UC3854的峰值電流限制比較器動(dòng)作，使開關(guān)管斷開。 （4—14）取，計(jì)算得，選 （4—15）②計(jì)算濾波電容值%，%，因此諧波衰減值為 （4—16）截止頻率 （4—17）設(shè)置濾波器極點(diǎn)為15Hz （4—18） （4—19）利用以上參數(shù)，求出該分壓電路的傳遞函數(shù)為: （4—20）③RVAC的選擇:按最大輸入交流電壓的峰值除以乘法器的最大輸入電流值來(lái)計(jì)算，乘法器的最大輸入電流為600uA。①電流誤差放大器在開關(guān)頻率處的增益:電感電流下降的最大斜率為Uo/L，這時(shí)電感電流流過(guò)采樣電阻所產(chǎn)生的斜率也最大，即UoRS/L。 閉環(huán)仿真　電壓控制環(huán)路部分電壓控制環(huán)路部分,輸出電壓VO經(jīng)由分壓電阻進(jìn)入電壓誤差放大器的反相端,如圖43所示。整個(gè)流程的動(dòng)作,可以看作是主要電流命令與電感電流感測(cè)電壓作相減的動(dòng)作,最后的PWM模型則維持不變,決定其占空比,完成內(nèi)外環(huán)路的控制動(dòng)作。當(dāng)電路中加入功率因數(shù)校正電路后，再經(jīng)過(guò)功率測(cè)試功率因數(shù)，我們可以看到電路達(dá)到穩(wěn)態(tài)后，～1之間，同時(shí)測(cè)試電流的總諧波畸變因數(shù)，它不會(huì)超過(guò)4％，矯正效果良好。第四章我們仿真了平均電流型Boost功率因數(shù)校正電路，并通過(guò)仿真更加深刻理解了它。有源功率因數(shù)校正技術(shù)正是抑制諧波電流，提高用電效率的一項(xiàng)有力措施。隨著開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用，開關(guān)電源PFC集成控制器顯示出強(qiáng)大的生命力，它具有集成度高、外圍電路簡(jiǎn)單和性能指標(biāo)優(yōu)良等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為開發(fā)各類開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。研究的步驟分三步：一、了解功率因數(shù)校正的基本原理型PFC電路的控制策略；二、掌握Boost型功率因數(shù)校正電路的工作原理及其典型控制策略；三、仿真分析平均電流型Boost功率因數(shù)校正電路。開關(guān)電源多數(shù)是通過(guò)整流器與電力網(wǎng)相接,傳統(tǒng)的整流器是由二極管或晶閘管組成的一個(gè)非線性電路,在電網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的電流諧波和無(wú)功功率而污染電網(wǎng),成為電力公害。電力電子裝置的大量應(yīng)用給電力系統(tǒng)注入了越來(lái)越多的諧波，使系統(tǒng)的率因數(shù)降低，造成電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，干擾周圍電氣設(shè)備正常運(yùn)行。參考文獻(xiàn)1 鄭穎楠. 2 王兆安, （第四版）.機(jī)械工業(yè)出版社，20043 侯云海,薛鵬,王輝,盧秀和. 新式電感型非線性阻抗變換整流電路. 通信電源技術(shù), 2004年6月25日第21卷第3期4 魏艷君. 電力電子電路仿真, 燕山大學(xué) 5 劉跟平、湯永德、王國(guó)君、侯云海. 基于電感非線性阻抗變換的一種（自然科學(xué)版）, 2008年7月第28期增刊 6 路秋生. ，7 盧秀和、白羽、候云海、韓順杰. 非線性阻抗變換式斬波電路. 通信電源技術(shù)， 2003年12月第6期8 侯云海，盧秀和，林潔瓊. 一種新型高效斬波電路. 長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2003年12月第26卷第4期9 William shepherd,li zhang .powerconverter ，10 張占松，蔡宣三. 開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)[M] .北京電子工業(yè)出社,1999.11 Zheren Lai，Keyue ．A New Extension of OneCycle Control and Its Application toSwitching Power Amplifiers IEEE RANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS，199612 劉建霞，王 芳，設(shè)計(jì). 中北大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2008年第29卷第5期 (總第121期)14 盧秀和,侯云海,白羽,張裊娜. 新式電容型非線性阻抗變換整流電路. 通信電源技術(shù)，2004年2月25日第21卷第1期15 鐘家楨，董平，戈素真. 一種負(fù)阻抗變換器的特性研究及其應(yīng)用. 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 1996年第4期第25卷16 . 吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報(bào)，2007第2期總第80期17 Steven M. Sandler著．開關(guān)電源仿真：Pspice和SPICE 3應(yīng)用．人民郵電出版社，2007.18 Josep M．Guerrero,Luis Garcia de Vicuna，Janme Miret，Jose Matas．Integral Control Technique for Onephase UPS Inverter．IEEE，200219 百度搜索資料：ORCAD PSPICE教程章及標(biāo)題 致謝本設(shè)計(jì)是在漆漢宏老師的指導(dǎo)下完成的。本章首先設(shè)計(jì)了一個(gè)Boost型功率因數(shù)校正實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，包括主電路元件參數(shù)設(shè)計(jì)、計(jì)算及選擇，并且對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析，其結(jié)果表明設(shè)計(jì)的正確性，達(dá)到了技術(shù)指標(biāo)要求。根據(jù)以上模型的建立,將其更進(jìn)一步地通過(guò)電子元件來(lái)實(shí)現(xiàn),以運(yùn)算放大器和電阻電容來(lái)實(shí)現(xiàn)低通網(wǎng)絡(luò)。圖43　電壓控制環(huán)路模型　電流控制環(huán)路部分電流控制環(huán)路部分,即輸出電感電流iL經(jīng)由采樣電阻以電壓的形式進(jìn)入電流誤差放大器的反相端,而非反相端的信號(hào)為乘除法器的輸出電流Imo乘上一電阻Rmo,如圖44所示。 （4—27） （4—28）②反饋電阻Rcz:電流誤差放大器中頻段增益為Rcz/Rcl，選Rcl=RMO=，則 （4—29） ③電流環(huán)穿越頻率: （4—30）④電容Ccz:令電流誤差放大器零點(diǎn)頻率，則 （4—31）