【正文】 ............................ 23 對于電力系統(tǒng)中的輸電部分 ......................................................... 24 4 Matlab 仿真實(shí)驗(yàn) ........................................................................................... 25 電路的工作原理 ...................................................................................... 25 實(shí)驗(yàn)要求 .................................................................................................. 27 仿真步驟和波形 ........................................................................... 27 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 ......................................................................................... 27 .................................................................. 28 ..................................................................................... 30 主封裝圖以及各子系統(tǒng) .......................................................................... 32 仿真結(jié)論 .................................................................................................. 33 5 結(jié)論和展望 ....................................................................................................... 34 結(jié)論 ......................................................................................................... 34 .................................................. 34 ...................................................... 34 展望 ......................................................................................................... 34 致謝 ..................................................................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................. 36 附錄 1：英文翻譯（原文部分） ....................................................................... 37 附錄 2： 英文翻譯（譯文部分） ....................................................................... 41 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 緒論 概述 功率因數(shù)校正（ PFC）技術(shù)誕生與 20 世紀(jì) 80 年代，它采用的是高頻開關(guān)工作方式，具有體積小，重量輕，效率高，輸入功率因素（ PF）接近１的優(yōu)點(diǎn)，因而受到了人們的關(guān)注。 PWM 調(diào)制是現(xiàn)代發(fā)展起來的一項(xiàng)技術(shù)，早工程上主要有滯環(huán)比較法和三角波比較法，較之后者， 滯環(huán)比較控制方式的硬件電路簡單，屬于實(shí)時(shí)控制，電流響應(yīng)快，對負(fù)載的適應(yīng)性強(qiáng)，由于不需要載波，所以輸出電壓不含特定頻率的諧波分量，另外，這種控制方式，有利于提高電壓利用率，但在響應(yīng)快的同時(shí)，電流脈動(dòng)也很大，而且滯環(huán)的寬度也難控制，若寬度過大，開關(guān)頻率和開關(guān)損耗可降低，但跟蹤誤差增大，若寬度過小，開關(guān)頻率和開關(guān)損耗增大，跟蹤誤差可減小，再者，如果寬度固定，電流跟隨誤差范圍也是固定的，但是 開關(guān)器件的頻率是變化的，這就對電力器件的工作頻率提出了更高的要求，今后電力電子技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展，高頻電力電子器件會(huì)應(yīng)運(yùn)而生，對上面目前不足將得到很大的改善。具有代表性的產(chǎn)品177。 研究中 采用 Motorola 最新推出的 DSP—DSP56F8323。如果把各輸出波形用傅里葉變換分析，則其低頻段非常接近，僅在高頻段略有差異，例如圖 a、 b、 c 所示的三個(gè)窄脈沖形狀不同。根據(jù)面積等效原理， PWM 波形和正弦半波是等效的。2U d?2U d華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 可在低頻輸出時(shí)采用異步調(diào)制方式， 頻輸出時(shí)切換到同步調(diào)制方式，這樣 把兩者的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合起來，和分段同步 方式效果接近。 i*L 為與 ud 同相位的正弦半波電流，其幅值可控制直流電壓 uo 的大小。 要提高整流器的輸入功率因素有兩個(gè)途徑：一是輸入電流正弦花，二是 使輸入電流與輸入電壓同相位。 UR L低 通 濾 波器 C dU r+ 乘 法 器內(nèi) 環(huán)外 環(huán)B u c kB o o s tB u c k B o o s tC u kS e p i cZ e a 圖 乘法器控制的 PFC 原理框圖 華東交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 Boost PFC 電路與 Buck 電路的對偶性 整流器的負(fù)載是逆變器，逆變器有電壓型和電流型兩種。 DC/DC 級(jí)主要用來實(shí)現(xiàn)輸出電壓的快速調(diào)節(jié)。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展， PFC 技術(shù)也在不斷的發(fā)展。與乘法器型 PFC 電路相比，電壓跟隨器 PFC 型電路可以直接采用常規(guī)的 PWM 調(diào)節(jié)老控制輸出電壓和同事獲得接近于 1 的輸入功率因素，因此控制電路簡單，僅需要一個(gè)輸出電壓開關(guān)控制開關(guān)，現(xiàn)有的多數(shù)開關(guān)電源 PWM 控制集成電路都可以用來作為電壓跟隨器輸出二極管反向恢復(fù)電流而帶來的問題。為此，沒有功率因數(shù)校正電路的開關(guān)電源被逐漸限制應(yīng)用。 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 以下功率的應(yīng)用場合。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(jí)功率因數(shù)校正中多采用這種方法，后面會(huì)介紹。它的成本低廉，不需要復(fù)雜的控制，可靠性較高。在交流電路中，純電阻電路，負(fù)載中的電流與電壓同相位，純電感負(fù)載中的電流滯后于電壓 90186。 會(huì)降低輸電線上的功率損耗 . (1)提高用電質(zhì)量，改善設(shè)備運(yùn)行條件，可保證設(shè)備在正常條件下工作，這就有利于安全生產(chǎn)。 基本的單相 APFC 電路在單相橋式不可控整流器和負(fù)載電阻之間增加一個(gè)。（ V 是負(fù)載端電壓的有效值）。 (6). 改善配電線路布局，避免曲折迂回等。雖然有源軟開關(guān)能有效地解決主開關(guān)管的軟開關(guān)問題，但輔助開關(guān)管往 往仍然是硬開關(guān)，仍然會(huì)產(chǎn)生很大損耗，再加上復(fù)雜的時(shí)序控制，使變換器的成本增加，可靠性降低。所以在大功率 APFC 電路中，常采用 CCM 方式。 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?fù)浞诸? 因噪聲大，濾波困難，功率開關(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。 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(fù)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。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。 近幾年來 ，又出現(xiàn)了一些新的功率因數(shù)校正技術(shù)得到了人們的認(rèn)可，如三電平 PFC 技術(shù)，磁放大器 PFC 和不連續(xù)電容電壓模式 PFC 技術(shù)等。它們各自都有自己的開關(guān)器件和控制電路。但是控制比較復(fù)雜，不適合 200Ｗ以下小容量使用： 20 世紀(jì) 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(shù)，校正器工作在不連續(xù)導(dǎo)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。 3 功率因素校正 技術(shù) 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(jì) 80 年代出現(xiàn)的應(yīng)用廣泛的 PFC 電路。2?2?? ? )s i n1(42139。u VN 39。這就是 PWM 波形。沖量即指窄脈沖的面積。本文詳細(xì)分析了倍流電路的工作原理，并將數(shù)字控制應(yīng)用于此電路中，從而克服了模擬控制的一些缺點(diǎn)，取得了較好的控制效果。目前，電力電子技術(shù)已由半控型、全控型器件進(jìn)入全新的智能型時(shí)代。通過對 PWM 整流電路進(jìn)行有效的控制 ,選擇合適的工作模式和工作時(shí)序 ,從而調(diào)節(jié)了交流側(cè)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(shí)也使得變流裝置獲得良好的功率因數(shù)；同時(shí) 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(jì)，而且對電壓的利用率高，對網(wǎng)側(cè)污染少，提高了功率因素。所以說 20 世紀(jì)80 年代是 Boost 功率因素校正年代。業(yè)界認(rèn)為，電力電子技術(shù)快速 發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)源于電力電子器件的發(fā)展。其副邊的整流電路形式主要有：全橋、全波、倍流等方式。 (3)研究以前的論文，來改進(jìn)研究內(nèi)容，最后驗(yàn)證整流任務(wù)，看是否達(dá)到了目的。上述原理可以稱之為面積等效原理，它是 PWM 控制技術(shù)的重要理論基礎(chǔ)。 PWM 計(jì)算法和調(diào)制法 (1)計(jì)算法 根據(jù)正弦波頻率、幅值和半周期脈沖數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算 PWM 波各脈沖寬度和間隔，據(jù)此控制逆變電路開關(guān)器件的通斷，就可得到所需 PWM 波形繁瑣，當(dāng)輸出正弦波的頻率、幅值或相位變化時(shí)，結(jié)果都要變化 。 式中， a 稱為調(diào)制度， 0≤a1； wr 為信號(hào) 波角頻率。 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(shù)提供了強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ)，直流斬波電路實(shí)際上就是直流 PWM 電路，是 PWM 控制技術(shù)應(yīng)用較早也成熟較早的一類電路，應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)就構(gòu)成廣泛應(yīng)用的直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)。開關(guān)頻率越高，效果越明顯，當(dāng)開關(guān)頻率 Fs? 249HZ 時(shí)，即可以使輸入功率因素PF? 。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。工作于連續(xù)導(dǎo)電模式時(shí) (CCM),應(yīng)用乘法器（ Multiplier）式控制電路；工作于不連續(xù)導(dǎo)電模式時(shí)（ DCM） ,應(yīng)用電壓跟隨器（ Voltage Follwoer）式控制電路。 這種 PFC 技術(shù)的特點(diǎn)是：連續(xù)導(dǎo)電模式（ CCM）、采用乘法器控制、需要引入多個(gè)反饋方式控制電路復(fù)雜、轉(zhuǎn)換容量大 ,可用于 200W 以上的 PFC 電路。 可見 PF 由和 cos? 決定。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。 主要缺點(diǎn)是：控制電路復(fù)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。如圖 所示。 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(dāng)選擇電動(dòng)機(jī)容量，減少電動(dòng)機(jī)無功消 耗，防止 “大馬拉小車 ”。1,發(fā)電機(jī)就得不到充分利用。在實(shí)際用電過程中，提高負(fù)載的功率因數(shù)是最有效地提高電力資源利用的方式。 (3) 能提高企業(yè)用電設(shè)備的利用率，充分發(fā)揮企業(yè)的設(shè)備潛力。 提高功率因數(shù)的實(shí)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(jī)是按要求的額定電壓和額定電流設(shè)計(jì)的，發(fā)電機(jī)長期運(yùn)行 中，電壓和電流都不能超過額定值，否則會(huì)縮短其使用壽命，甚至損壞發(fā)電機(jī)?，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。該控制方法的突出特點(diǎn)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(gè)開關(guān)周期內(nèi)，有效地抑制電源側(cè)的擾動(dòng)，既沒有穩(wěn)態(tài)誤差，也沒有暫態(tài)誤差，這種控制技術(shù)可廣泛應(yīng)用于