【正文】 APFC電路具有較好的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能,電壓、電流環(huán)路中極點(diǎn)的配置,也即電阻電容值的選用,是參照上節(jié)控制回路傳函得出。從認(rèn)識(shí)問(wèn)題，考慮問(wèn)題，理解問(wèn)題以及到最后解決問(wèn)題，鄭老師嚴(yán)謹(jǐn)扎實(shí)的求學(xué)精神教給我一個(gè)新的學(xué)習(xí)的方法，也給了我一個(gè)新的導(dǎo)向，更讓我深入理解了大學(xué)所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，讓我深受啟迪。傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源存在一個(gè)致命弱點(diǎn)，即功率因數(shù)較低，～，而且其無(wú)功分量基本上為高次諧波，其中三次諧波的幅度約為基波幅度的95%，五次諧波的幅度約為基波幅度的70%，九次諧波的幅度約為基波幅度的25%。近年來(lái)隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對(duì)開(kāi)關(guān)電源的需求與日俱增，開(kāi)關(guān)電源PFC集成控制器已成為提高開(kāi)關(guān)電源效率、減少電源污染的核心技術(shù)，開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)發(fā)、研制和生產(chǎn)已成為發(fā)展前景十分誘人的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。由第三章的具體計(jì)算和分析各種類型的有源率因數(shù)校正電路，我們得出了平均電流型Boost功率因數(shù)校正電路比其他類型的功率因數(shù)校正電路優(yōu)秀。在此注意主要的電流命令其形式已經(jīng)先乘上一個(gè)負(fù)增益,再與電感電流感測(cè)電壓相加并乘上一個(gè)負(fù)增益,在這個(gè)流程里,最后一個(gè)負(fù)增益將之前主要的電流信號(hào)還原。4 反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的初步設(shè)計(jì)（1）.電流環(huán)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)為了使平均電流控制型電路穩(wěn)定工作，必須使PWM比較器的兩個(gè)輸入信號(hào)的斜率滿足如下標(biāo)準(zhǔn):被放大的電感電流的下降斜率不能超過(guò)鋸齒波的上升率，否則PWM比較器不能正常工作。 控制電路的設(shè)計(jì)1 電流檢測(cè)電路用采樣電阻檢測(cè)電流比用電流互感器成本低，但損耗較大，因此一般選電流采樣電阻RS上的電壓URS=，以減小損耗。考慮安全裕量VDVDVD3選擇為16A/600V。對(duì)于5MULT OUT(乘法器輸出端)和2PKLMT(峰值限制端)，分別需要一肖特基二極管來(lái)進(jìn)行鉗位，以便于在出現(xiàn)非正常的過(guò)電流和功率上升時(shí)產(chǎn)生浪涌電流的時(shí)候，對(duì)芯片進(jìn)行保護(hù)。當(dāng)控制器出于禁止?fàn)顟B(tài)，或Vcc上的電壓過(guò)低時(shí)，SS上的電位將保持在地電位。（9）Vref 基準(zhǔn)電壓輸出端。電流誤差放大器在其反相輸入端和非反響輸入端上輸入的信號(hào)為負(fù)也能正常工作。峰值電流限制比較器（LMT）:電流取樣信號(hào)加到該比較器的輸入端，輸出電流達(dá)到一定數(shù)值后，該比較器通過(guò)觸發(fā)器關(guān)斷輸出脈沖。UC3854主要包含一個(gè)電壓放大器、一個(gè)模擬乘法器、一個(gè)電流放大器、一個(gè)恒頻脈寬調(diào)制器（PWM）。當(dāng)反饋電流與給定電流之差大于設(shè)置的滯環(huán)寬度時(shí)比較器翻轉(zhuǎn)，對(duì)開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行通斷控制。 圖32 電流峰值發(fā)控制的Boost型PFC電路原理圖另外，當(dāng)電感電流以工頻頻率從零逐漸變化到最大值時(shí)，開(kāi)關(guān)的占空比由大逐漸變小，因此有可能產(chǎn)生諧波震蕩（Subharmonic Oscillation）。如果二極管的開(kāi)關(guān)特性優(yōu)異，開(kāi)通時(shí)間很短，開(kāi)關(guān)S、二極管D、輸出電容的導(dǎo)線回路很短，基本上沒(méi)有雜散電感，則通過(guò)二極管和電容就可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)關(guān)電壓的鉗位。我們這里也以Boost電路為背景，介紹PFC的基本原理和實(shí)現(xiàn)方面的問(wèn)題。平均電流控制Boost PFC通過(guò)檢測(cè)Boost電感電流并與正弦電流基準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行比較，所得的誤差信號(hào)經(jīng)放大后再與斜坡信號(hào)進(jìn)行比較，產(chǎn)生PWM占空比信號(hào)去控制主開(kāi)關(guān)，以實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)和穩(wěn)定輸出電壓。對(duì)于較低功率的應(yīng)用，一般使用臨界導(dǎo)電模式(CRM)升壓拓?fù)?。這就需要增大功率處理元件的設(shè)計(jì)余量，以解決最壞情況下的功率耗散。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。有源功率因數(shù)校正又有分立元器件和集成電路構(gòu)成之分，立元器件和集成電路構(gòu)成的功率因數(shù)校正電路又有許多不同的電路形式，而由于采用集成電路構(gòu)成的功率因數(shù)校正電路具有工作可靠、使用性能好等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以采用集成電路組成的有源功率因數(shù)校正電路得到了廣泛應(yīng)用。圖23 帶接近完美的PFC的電源輸入特性通過(guò)以上分析，功率因數(shù)（PF）定義為有功功率與視在功率的比值，用公式表示為式中：I1表示輸入基波電流有效值；Irms表示輸入電流有效值γ表示輸入電流失真系數(shù)cosφ表示基波電壓與基波電流之間的相移因數(shù)所以功率因數(shù)可以定義為輸入電流失真系數(shù)γ與相移因數(shù)cosφ的乘積。這種情況發(fā)生在負(fù)載由電阻、電容和電感元件組成，而且均為線性（不隨電流和電壓變化）的條件下。諧波主要有以下主要危害：（1）諧波電流的“二次效應(yīng)”，即諧波電流流過(guò)線路阻抗而造成的諧波電壓反過(guò)來(lái)會(huì)使電網(wǎng)電壓波形發(fā)生畸變，引發(fā)電路諧振而造成過(guò)電流或過(guò)電壓而引發(fā)事故。功率因數(shù)是電力系統(tǒng)的一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)，伴隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，開(kāi)關(guān)器件越來(lái)越多地用在各種電能變換裝置中。功率因數(shù)校正(簡(jiǎn)稱PFC)技術(shù)是電力電子技術(shù)的重要組成部分，并已經(jīng)在越來(lái)越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用。（此行文字閱后刪除）摘要摘要近幾十年來(lái)，由于大功率電力電子裝置的廣泛使用，使公用電網(wǎng)受到諧波電流和諧波電壓的污染日益嚴(yán)重，功率因數(shù)低，電能利用率低。整流的方式應(yīng)用最為廣泛，例如家用電器設(shè)備電源供電、不間斷電源UPS、汽車工業(yè)、化工工業(yè)、醫(yī)療、航天等人類社會(huì)活動(dòng)的各個(gè)領(lǐng)域之中。早期的電力電子裝置中大量使用的晶閘管和不控整流二極管都是開(kāi)關(guān)器件。如果電流和電壓是正弦波而且同相。順便說(shuō)一下。（2）是輸入電流正弦化，即（諧波為零），即可以使PF==1。（2）系統(tǒng)正常工作時(shí)，由于整流二極管的導(dǎo)通角很?。ㄒ话阒挥凶笥遥瑫?huì)形成一個(gè)幅度很高的窄脈沖，電流波峰因數(shù)高，電流總諧波畸變率通常超過(guò)100%，同時(shí)還會(huì)引起電網(wǎng)電壓波形的畸變。其目的是使環(huán)路增益（以及瞬態(tài)響應(yīng)）獨(dú)立于輸入電壓。由上述分析可以得出，對(duì)于不同的最終應(yīng)用要求和主要的推動(dòng)因素，PFC電路的選擇會(huì)有所不同。相應(yīng)地就有許多軟開(kāi)關(guān)Boost變換器理論的研究，現(xiàn)在較具代表性的有兩種技術(shù)，其中一種是有源吸收技術(shù)，另一種是無(wú)源吸收技術(shù)。一般地講，所有的變流器拓?fù)?，如Buck、Boost、Flybick、Cuck等都可以用作PFC的主電路。2. 若開(kāi)關(guān)二極管輸出電容之間存在雜散電感（導(dǎo)線的分布參數(shù)），則高頻工作時(shí)容易產(chǎn)生震蕩過(guò)壓。但是，需要注意的是，這個(gè)前提條件實(shí)際是要求輸入電感必須足夠大。電流有效值小，EMI小3 能抑制開(kāi)關(guān)噪聲4 輸入電流失真小平均電流控制法的主要不足是：1 控制電路復(fù)雜2 需要電流環(huán)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)可用于電流平均控制的IC有：UC385TK8385ML4821等。（8）內(nèi)置使能比較器，速度精度都進(jìn)一步提高。觸發(fā)器（FLIPFLOP）：振蕩器和PWM比較器輸出信號(hào)分別加到觸發(fā)器的R、S兩端，控制觸發(fā)器輸出脈沖，該脈沖經(jīng)與門電路和推拉輸出級(jí)后。電流誤差放大器的輸出級(jí)由射極跟隨器構(gòu)成，并通過(guò)一8K歐電阻接地。升壓PWM調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)與輸入線電壓成正比，當(dāng)輸入窄帶升壓PWM調(diào)節(jié)器的線電壓發(fā)生變化時(shí)，升壓PWM調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)會(huì)立刻改變，并緩慢地回復(fù)到穩(wěn)壓值。外接的定時(shí)電阻決定了振蕩器的充電電流以及乘法器的最大輸出電流。為了防止過(guò)沖，該端與升壓功率MOSFET柵極之間應(yīng)串接一只阻值大于5Ω的限流電阻。開(kāi)關(guān)管MOSFET的開(kāi)關(guān)頻率fs為50KHz，Lr與Cr諧振，由上述主電路工作階段的分析可知，Lr和Cr諧振的諧振頻率必須是開(kāi)關(guān)頻率的幾倍，以4倍來(lái)計(jì)算，由諧振關(guān)系及，f=200KHz,。 圖41 控制電路圖 電路工作原理電路的工作原理如下:正比于輸入全波整流電壓的電流IAC和電壓誤差放大器的輸出電壓VVEA及前饋電壓VFF在乘法器中相乘，產(chǎn)生基準(zhǔn)電流信號(hào)IMO，IMO在電阻RMO口上產(chǎn)生的壓降具有與輸入整流電壓相同的波形，輸入電流Li通過(guò)電流采樣電阻Rs產(chǎn)生電流采樣電壓Us，它與RMO上的電壓相減后加在電流誤差放大器的輸入端。又乘法器的輸出電流不能大于振蕩器的充電電流，故 （4—25）本設(shè)計(jì)中開(kāi)關(guān)頻率為50kHz，則定時(shí)電容: （4—26）3 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)PWM輸出是圖騰柱式MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。兩個(gè)極點(diǎn)中,一個(gè)為零,一個(gè)為高頻的極點(diǎn)可以去除高頻雜波。XXI 結(jié)論本文首先介紹了為什么要研究功率因數(shù)校正電路，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功率因數(shù)校正技術(shù)，對(duì)于如何抑制和去除諧波和紋波的方式方法有很多，但想完全消除，是很難辦到的，我們只有將其控制在一個(gè)允許的范圍之內(nèi)，不對(duì)環(huán)境和設(shè)備產(chǎn)生很大影響就達(dá)到了我們的目的。如何抑制這些諧波，改善供電質(zhì)量已成為一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。它在傳統(tǒng)的整流電路中加入有源開(kāi)關(guān)，通過(guò)控制有源開(kāi)關(guān)的通、斷來(lái)強(qiáng)迫輸入電流跟隨輸入電壓變化，從而獲得接近正弦波的輸入電流和接近1的功率因數(shù)。感謝我的父母，是他們?cè)谖冶澈竽闹С种?，沒(méi)有他們，就沒(méi)有我的今天。電流參考電壓增益（E2的增益）；,PER為20μs，PW=，鋸齒波為15v,R1=R2=10K,Rvf=174K,Cvf=,Rmo=Rc1=,Rcz=20K,Ccz=620pf,Ccp=62pf。由開(kāi)關(guān)管電壓電流波形可以看出開(kāi)關(guān)管基本實(shí)現(xiàn)了零電壓關(guān)斷和零電流開(kāi)通，這是由于無(wú)源軟開(kāi)關(guān)降低了開(kāi)關(guān)的電流變化率及電壓變換率。當(dāng)輸入在低電網(wǎng)線電壓時(shí)。它內(nèi)部包含有電壓誤差放大器、模擬乘法器/除法器、電流誤差放大器、恒頻脈寬調(diào)制器 (PWM)。流過(guò)輸出電容器的總電流是開(kāi)關(guān)頻率紋波電流的有效值和線路電流的二次諧波；通常選擇壽命長(zhǎng)，低漏阻、能耐較大紋波電流，且工作范圍較寬的鋁電解電容，并且耐壓的選擇應(yīng)留有充分余量，以避免超負(fù)荷工作。實(shí)際應(yīng)用中，該端接入的偏置電源的電壓應(yīng)高于17V，電流超過(guò)20mA，否則控制器將不能正常工作。注意在實(shí)際應(yīng)用中，不能用使能端代替升壓PWM調(diào)節(jié)器的快速關(guān)斷保護(hù)電路。如果與REF相連的電阻阻值是整流電壓輸出端相連電阻阻值的1/4，6V的失調(diào)電壓將被完全抵消，此時(shí)線電流的交越失真最小。PKLMT引腳的閥值電壓為0。乘法器（MUL）：乘法器輸入信號(hào)除了誤差電壓外，還有與已整流交流電壓成正比的電流 (B端)和前饋電壓。（2）寬限輸入，線電壓前饋調(diào)整，線電流畸變小于3%。由積分的平均作用實(shí)現(xiàn)了對(duì)開(kāi)關(guān)占空比的調(diào)節(jié)，使電流實(shí)現(xiàn)了平均值控制。CCM模式下工作的Boost型PFC仍有三種方式：電流峰值控制發(fā)、平均電流控制 發(fā)和滯環(huán)電流控制法。 Boost型PFC的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：1. 輸入電流連續(xù)。為了保證高輸入功率因數(shù)，輸入電感的電流應(yīng)當(dāng)為電流不連續(xù)模式，在這里控制器的作用是保證快速、穩(wěn)定輸出。這種硬件形式是AC/DC技術(shù)發(fā)展的新方向。因此，在Rshunt上的電壓降必須等于Rcp上的電壓，因?yàn)樵陔娏鞣糯笃魍喽说妮斎腚娮枭蠜](méi)有直流電流。另外，按按輸入電流的控制原理分類，還有以下幾類：（1） 平均電流型（2） 滯后電流型（3） 峰值電流型（4） 電壓控制型幾種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，很多資料和參考書籍上也有相關(guān)介紹。盡管它的特點(diǎn)是簡(jiǎn)單，無(wú)源PFC電路仍有一些缺點(diǎn)。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的變換器利用脈沖波寬度調(diào)制（PWM）技術(shù)來(lái)調(diào)整輸入功率大小，以供應(yīng)適當(dāng)?shù)呢?fù)載所需功率脈沖波寬度調(diào)變器控制切換開(kāi)關(guān)（通常是Power MOSFET）將直流輸入電壓變成一串電壓脈沖波，隨后利用變壓器和快速二極管將其轉(zhuǎn)成平滑的直流電壓輸出。圖21. 不帶PFC的典型開(kāi)關(guān)模式電源的輸入特性請(qǐng)注意，盡管電流波形有嚴(yán)重失真，電流和電壓仍可以完全同相。諧波抑制的途徑：一是使用諧波及無(wú)功補(bǔ)償裝置，用其產(chǎn)生與電網(wǎng)諧波頻率相同但相位相反的諧波，抵消其影響。但典型Boost電路的功率因數(shù)及電路傳輸效率都有待改進(jìn)。計(jì)算機(jī)、電子設(shè)備、儀器儀表、通信設(shè)備和家用電器等對(duì)電能質(zhì)量有一定的要求，電能質(zhì)量低可能導(dǎo)致機(jī)器無(wú)法正常工作甚至不能工作。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（Boost型功率因數(shù)校正電路及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)）（王志彬）燕 山 大 學(xué)2010年6 月 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）（Boost型功率因數(shù)校正電路及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)）學(xué)院（系）： 電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 應(yīng)用電子 學(xué)生 姓名： 王志彬 學(xué) 號(hào)： 050103030194 指導(dǎo) 教師： 漆漢宏 答辯 日期： 2010625 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：電氣工程及其自動(dòng)化系 學(xué)號(hào)050103030194學(xué)生姓名王志彬?qū)?業(yè)班 級(jí)應(yīng)電064題目題目名稱Boost型功率因數(shù)校正電路及其控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)題目性質(zhì)：工程設(shè)計(jì) （√ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）；理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）（ ）；（ ）；（ ）題目類型（ √ ） （ ）題目來(lái)源科研課題（ ） 生產(chǎn)實(shí)際（ ）自選題目（√ ） 主要內(nèi)容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)。關(guān)鍵詞　功率因數(shù)校正 BOOST變換器 平均電流控制 仿真 I