【正文】 ()誤差放大器補(bǔ)償電路G1(s) 。(4) 電流環(huán)調(diào)整率及其補(bǔ)償設(shè)計該部分電流補(bǔ)償及下一部分的電壓補(bǔ)償目的不僅是確保在窄的帶寬下實現(xiàn)功率因數(shù)校正，還要給出足夠的相移區(qū)域，以確保功率因數(shù)校正部分在整個工作范圍內(nèi)能穩(wěn)定工作。開關(guān)動作造成的紋波頻率一般比較高，只需要較小的電容就可以滿足第一項的要求，第二項要求與負(fù)載功率變化的大小、輸出直流電壓、輸出紋波電壓和保持時間△t等因素有關(guān)，其中保持時間一般取15ms—50ms。外部電壓環(huán)路控制Vout并且調(diào)節(jié)平均輸入電流的幅度。由于采用了最新的BiCMOS技術(shù)，GATE下拉電壓從最大2V （ICE1PCS01）降低到最大1V（ICE2PCS01）。另外，它的控制電路塊中只有一個電壓控制環(huán)，因而采用DCM的PFC設(shè)計簡單易行。 Boost變換器的電路圖當(dāng)電路中的電感電流工作在連續(xù)模式下，Boost變換器存在兩種開關(guān)模式，(a)和(b)所示，(CCM)下工作的主要波形圖。THD值小，對噪聲不敏感，電感電流峰值與平均值之間的誤差小，具有恒定的工作頻率，可以任意拓?fù)涓鞣N控制電路，輸入電壓可以隨便調(diào)節(jié)。利用功率因數(shù)校正技術(shù)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(fù)載可等效為純電阻。因此該課題的研究具有很好的現(xiàn)實意義和應(yīng)用前景。在這個轉(zhuǎn)換過程中，由于一些非線性元件的存在，導(dǎo)致輸入的交流電流嚴(yán)重畸變，包含大量的諧波。相控電源是比較傳統(tǒng)的電源，它是將市電直接經(jīng)過整流濾波后輸出直流，再通過改變晶閘管的導(dǎo)通相位角，來控制整流器的輸出電壓。比亞迪、吉利、奇瑞2010年都紛紛推出自己的純電動汽車。因此，鉛酸蓄電池的充電技術(shù)將對電動車的快速發(fā)展起到關(guān)鍵性的作用。如美國的“新一代汽車合作伙伴”項目(partnership for a New Generation of VehiclesPNGV)，日本新能源與工業(yè)技術(shù)發(fā)展組織(New Energy and Industrial Technology Development OrganizationNEDO)協(xié)調(diào)所謂的“先進(jìn)清潔燃料汽車計劃”等。汽車作為正逐步走進(jìn)人們消費能力范圍的商品，將隨著人口數(shù)量的大幅度增加而增加。據(jù)德國市場研究所預(yù)計，在未來的8年里世界汽車數(shù)量將比現(xiàn)在增加16%。政府制定了詳細(xì)的規(guī)劃和嚴(yán)格的法規(guī)，目的就是為了鼓勵電動車的研發(fā)工作。 電動汽車概況電動汽車是指全部或者部分由電能驅(qū)動電機(jī)作為動力系統(tǒng)的汽車，它并不是一個新興的概念，早在1905年就有人曾經(jīng)申請了用蓄電池作為動力驅(qū)動電動機(jī)來改善內(nèi)燃機(jī)車輛加速性能的專利。純電動汽車的發(fā)展離不開充電設(shè)施的建設(shè)，目前，充電站建設(shè)的落后和車載充電器的效果不佳成為制約純電動汽車發(fā)展的瓶頸之一。相控電源所用的變壓器是工頻電源變壓器，它的體積比較龐大，由此造成相控電源本身的體積龐大、效率低下，并且該類電源動態(tài)響應(yīng)差、可靠性能低。這不但降低了輸入電路的功率因數(shù)，而且對公共電力系統(tǒng)產(chǎn)生污染，造成電路故障。 功率因數(shù)校正原理 2功率因數(shù)校正原理功率因數(shù)(PF)定義為有功功率(P)與視在功率(S)的比值，用公式表示為: (）式中:為輸入電流基波有效值；為電網(wǎng)電流有效值,其中,……為輸入電流各次諧波有效值；為輸入電壓基波有效值；為輸入電流的波形畸變因數(shù)；為基波電壓和基波電流的位移因數(shù)。 功率因數(shù)矯正電路分為有源和無源兩類。這中方法的缺點是控制電路比較復(fù)雜，需要增添電流誤差放大器。 圖 不同開關(guān)模式下的等效電路 電感電流連續(xù)工作方式下的主要波形有源功率因數(shù)校正(APFC)是在輸入整流和DCDC功率變換之間增加一級變換器，利用相應(yīng)的控制電路(現(xiàn)在主要采用專用集成控制芯片)及輔助電路，使輸入端電流波形接近正弦波形并保持與輸入電壓波形同相，從而使輸入端功率因數(shù)接近于1。然而，由于它固有的電流紋波較大，DCM很少應(yīng)用于大功率場合。因為具有較低的GATE下拉電壓，外部MOSFET能夠快速地開關(guān)，從而降低了開關(guān)損耗，提高了效率。芯片結(jié)構(gòu)如圖 ICE2PCS01芯片結(jié)構(gòu)圖 ICE2PCS01引腳功能表引腳引腳符號引腳功能 1 GND 接地 2 ICOMP 電流循環(huán)補(bǔ)償 3 ISENSE 電流意義上的輸入 4 FREQ 交換頻率設(shè)置 5 VCOMP 電壓循環(huán)補(bǔ)償 6 VSENSE 輸出電壓反饋輸入 7 VCC 集成電路供應(yīng)電壓 8 GATE 門開輸出 。 ()式中，——保持時間，電網(wǎng)斷電后要求電容在時間內(nèi)電壓不低于一定值；——直流輸出電壓；——要求電網(wǎng)斷電后，在保持時間內(nèi)電容電壓的最小值；根據(jù)計算，Boost輸出電容容量為3700uF，由5個750uF/450V的電解電容并聯(lián)組成。用間接正弦波檢測方法的ICE2PCS01集成了電流調(diào)整器環(huán)路，方框圖如下。 誤差放大器的補(bǔ)償回路其傳輸函數(shù)如下： ()此處為OTA1的跨導(dǎo)增益，典型值為42uS。當(dāng)開關(guān)管V2導(dǎo)通時，則。圖 半橋變換電路的設(shè)計(1) 初級電流、輸出功率、輸入電壓之間的關(guān)系設(shè)半橋變換器的效率為90%，則有。下面分別介紹LC濾波回路中電感電容的設(shè)計方法。25%，其具體的計算過程如下：(1) 變壓器的設(shè)計輸出能力 ()其中，電流密度，視在功率, 窗口使用系數(shù)，最大磁通密度選為。20%的寬范圍交流電源作為輸入電源，并用6節(jié)120AH的鉛酸蓄電池串聯(lián)進(jìn)行帶載試驗，、。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)[1] 陳清泉，孫迎春，[M]. 北京: 北京理工大學(xué)出版社，2002.[2] [J].長沙通信職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006.[3] 任凌，王志強(qiáng)，李思揚(yáng)?？梢钥闯鲈谠撉闆r下，電感電流處于臨界連續(xù)模式，且電感電流的包絡(luò)變化跟蹤于交流市電輸入電壓經(jīng)過整流后輸出的電壓包絡(luò)信號，達(dá)到了PFC校正的目的。(2) 變壓器繞組匝數(shù)的計算初級繞組匝數(shù)的計算為 ()其中 ()為變壓器初級輸入電壓幅值，單位為； 為初級輸入脈沖電壓寬度，單位為。 由此，流過電感的最大電流，其中為輸出電壓。在輸入直流電壓最小時，電壓為時的輸入功率為 ()其中為初級電流脈沖等效為平頂脈沖后的峰值，為 ()(2) 半橋變換器功率管的選擇本設(shè)計中，采用半橋式拓?fù)?，開關(guān)管Q1和Q2上的電壓即為變換器的輸入電壓，有下式成立： ()二極管D2和D6 上的電壓為： ()整流二極管D3和D5上的電壓為： ()流過開關(guān)管的最大電流值： ()注：上式中為負(fù)載電流，為變壓器原邊漏感。的幅值，頻率等于逆變器的開關(guān)頻率，即，為逆變器的開關(guān)周期。CCM工作方式固有的升壓變換器中的占空比表達(dá)式如下： ()正弦參考信號僅在Doff間隔內(nèi)獲得，控制電壓Vp送到PWM方框中去控制平均升壓電感電流，因此傳輸函數(shù)G2(s)表達(dá)式如下： ()而功率級的傳輸函數(shù)G3(s)的定義如下： ()在以上幾個等式中，Vout為PFC校正之后的直流輸出電壓，Iout為直流輸出電流，IAVE為電感電流的平均值。Cp為Ip端的電容，gOTA2為誤差放大器OTA2的跨導(dǎo)增益。在具體的電路設(shè)計中，控制芯片選用ICE2PCS01。 芯片技術(shù)特性：；2. 50 kHz~250 kHz可調(diào)頻率范圍； kHz時,最大占空比為95%(典型值)； V177。對于ICE2PCS01來講，可以通過FREQ引腳上的外部電阻對開關(guān)頻率進(jìn)行調(diào)節(jié)。在CCM的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，它的傳輸函數(shù)存在電壓環(huán)和電流環(huán)兩個控制環(huán)路。而根據(jù)電流控制方式的不同，有源PFC電路可以分為峰值電流型、電流滯環(huán)控制型和平均電流型。工作頻率固定，電流不連續(xù)。雖然無源功率因素校正電路得到的功率因數(shù)不如有源功率因素校正電路高，~，因而在小功率電源中被廣泛采用。越小，則設(shè)備的無功功率越大，設(shè)備利用率越低，導(dǎo)線和變壓器繞組的損耗越大；越小，表示設(shè)備輸入電流諧波分量越大，將造成電流波形畸變，對電網(wǎng)造成污染，使功率因數(shù)降低，嚴(yán)重時會造成電子設(shè)備損壞。為限制電流波形畸變和諧波，使電磁環(huán)境更加干凈，國內(nèi)外都制定了限制電流諧波的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，如IEC5552，IEEC519等。線性電源是另一種常見的電源，它是通過串聯(lián)調(diào)整管可以進(jìn)行連續(xù)控制的線性穩(wěn)壓電源。同時相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、政策也在緊鑼密鼓出臺中。隨著能源、環(huán)境和交通問題的日益凸顯，電動汽車的概念又逐漸回到人們的視線當(dāng)中。電動汽車在環(huán)保、能源等方面的巨大優(yōu)勢，取代傳統(tǒng)的燃油汽車已成為一種必然趨勢，被譽(yù)為“未來汽車”。另一方面更為嚴(yán)重的是燃燒這些汽油所產(chǎn)生的溫室氣體和有害氣體對大氣層的破壞及對生態(tài)環(huán)境的影響也是十分可怕的。同時整個系統(tǒng)還增加了多種保護(hù)電路措施，安全性符合車用設(shè)備的通用規(guī)范，具有很強(qiáng)的實際應(yīng)用價值。在這樣的背景下，各國政府都投入了大量的人力物力來研制和開發(fā)清潔、環(huán)保的電動汽車。因此通過開發(fā)與動力電池特性相配套的快速充電器，實現(xiàn)隨時隨地方便快速的對動力電池進(jìn)行充電，能夠有效延長電動汽車的續(xù)航里程，更有利于電動汽車的推廣。2010年，日本推出首款純電動汽車——葉子，在世界車展會上，以其輕巧的設(shè)計、出色的性能受到各國的高度關(guān)注。高集成度的充電電源不僅有利于充電電源的設(shè)計、安裝和調(diào)試，還能有效縮小體積，便于電動汽車的攜帶和放置。 功率因數(shù)校正技術(shù)的必要性及發(fā)展現(xiàn)狀隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機(jī)通信設(shè)備日益普及，開關(guān)電源技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種不同的領(lǐng)域，電網(wǎng)的諧波污染以及輸入端功率因數(shù)低等問題也顯得日益突出。本文主要針對電動車用鉛酸蓄電池自身的特點，研究如何建立一個良好的鉛酸蓄電池充電系統(tǒng)。 一般APFC原理框圖，但它與傳統(tǒng)的開關(guān)電源的區(qū)別在于：DC/DC變換之前沒有濾波電容，電壓是全波整流器輸出的半波正弦脈動電壓，這個正弦半波脈動直流電壓和整流器的輸出電流與輸出的負(fù)載電壓都受到實時的檢測與監(jiān)控，其控制的結(jié)果是達(dá)到全波整流器輸入功率因數(shù)近似為1。一般設(shè)計輸出濾波電路時，按最低工作頻率考慮，所以，開關(guān)電源的體積和重量是最小的，工作損耗最小。開關(guān)管Q仍為PWM控制方式，但它的最大占空比必須限制，不允許在情況下工作，Boost變換器有兩種基本的工作方式，一種是電感電流連續(xù)工作方式(CCM)，另一種是電感電流斷續(xù)工作方式(DCM)。近幾年來，為了符合國際電工委員會6100032的諧波準(zhǔn)則，有源PFC電路正越來越引起人們的注意。它具有內(nèi)置的交叉導(dǎo)通電流保護(hù)功能。ICE2PCS01采用級聯(lián)控制（即內(nèi)部電流環(huán)路和外部電壓環(huán)路）工作模式?？紤]安全裕度，功率開關(guān)管選用MOSFET, 型號FCH47N60，其指標(biāo)為47A/600V。(3) 開關(guān)頻率的選擇對于功率開關(guān)的切換頻率并沒有一定的標(biāo)準(zhǔn)，一方面開關(guān)頻率必須足夠高以減小主功率電路的體積，降低失真度；另一方面