單相ac-dc變換電路論文(編輯修改稿)
2024-12-12 00:38 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 本系統(tǒng)在假設(shè)變壓器副邊電壓 2U 為標(biāo)準(zhǔn)正弦波條件下，功率 因數(shù)的計(jì)算公式為： 1122122 1212 c osc osc os ???? ??? IIIUIUPF 式中： 2U 、 2I 分別為變壓器副邊的電壓、電流有效值， 21I 為 2I 中的基 波分量， 1? 為 2U 和 21I 之間的相位差?？紤]到本題的特點(diǎn)，為計(jì)算簡(jiǎn)單，可 以用 2U 、 2I 之間的相位差 ? 的余弦 ?cos 作為功率因數(shù)。 電路設(shè)計(jì)與計(jì)算 輸入電感參數(shù)的計(jì)算 根據(jù)能量守恒定律 ooinin IUPFIU ????? ? ，可知 輸入電流的有效值 AI R M Sin ??? ?? 輸入電流的峰值 AAII R M Sinpe akin __ ????? 輸入紋波電流 AII r ip p ler ip p le 1 ( m a x ) ???? 紋波電壓 VUV inr ip p le ????? 其中 為電壓紋波系數(shù) 通過電感的峰值電流 AIII r ipp lepe akinpe akL ( m a x)_( m a x)_ ????? 感值 mHmHfIDDULr ipp leo )()1( ?? ??????? 為了留取一定的裕量，故選擇感值 1mH，允許通過電流最大值為 10A左右的電感。 輸出電容參數(shù)的計(jì)算 該電容的選擇主要是滿足輸出電壓保持時(shí)間；當(dāng)要求在保持時(shí)間 (m in )/1 LINEHOL DU P ft ? 5 內(nèi)，開關(guān)電源輸出電壓不低于 30V 時(shí)，則輸出濾波電容容量按下式計(jì)算： uFmsWVV tPC H O L D U PO U TO U T H O L D U PO U TO U T 967 33036 222 ( m i n)_2 ??????? 實(shí)際我們選擇的濾波電容為： 9400uF。 整流橋的選擇 通過整流橋中每個(gè)二極管的電流 AAII ripp leL 2 ??? ? 反向承受電壓為 VVUU inR M M ???? 我們選擇金屬封裝的整流橋 KBPC1510 ，其正向電流最大為 15Ａ，反向耐壓值為 1000Ｖ，完全滿足要求。 過流保護(hù)模塊 過流保護(hù)是一種電源負(fù)載保護(hù)功能，以避免發(fā)生包括輸出端子上的短路在內(nèi)的過負(fù)載輸出電流對(duì)電源和負(fù)載的損壞。所以當(dāng) 輸出電流為 ，電路自動(dòng)保護(hù)。鑒于 此要求，采用 UCC28019芯片內(nèi)部的封鎖功能，由單片機(jī)檢測(cè)過流并控制芯片引腳 ICOMP的電平，但考慮到這樣的封鎖對(duì)象僅僅限于 UCC28019本身，電路的輸出電壓依然為整流后的 25V左右的電壓，依然可能存在大電流，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)有很大的潛在威脅 [4]。因 此 ，本系統(tǒng)在主電路中加入繼電保護(hù)，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)輸出過流時(shí)，將發(fā)出指令電平通過繼電器來切斷主回路，達(dá)到保護(hù)負(fù)載的功能。經(jīng)實(shí)際測(cè)試，當(dāng)單片機(jī)再次檢測(cè)輸出電流正常時(shí)，釋放電平，電路可重新恢復(fù)。 第三章 測(cè)試與調(diào)試 主電路調(diào)試 整個(gè)主電路模塊比較清楚，有三部分：整流濾波電路， Boost升壓斬波電路及控制電路。當(dāng)電路焊接好后，首先要做的就是檢查電路的連接狀況，看是否有短路的地方，虛焊的地方或者是接錯(cuò)了的地方，以及接地線是否都連接在一起了。然后測(cè)量輸入電壓是否在預(yù)定的范圍內(nèi)，因?yàn)榍凹?jí)的電路是一個(gè)整流橋和一個(gè)電容濾波，輸出電壓通常是輸入的 ～ ，具體電壓值與電容值有關(guān) [5]。 檢測(cè)電路調(diào)試 檢測(cè)電路采用的都是很成熟的電路，所以調(diào)試沒有遇到高難度的問題，基本上是把電路焊好，接線后就會(huì)有結(jié)果，只是要稍微的調(diào)節(jié)一些元件 的參數(shù)，主要是電位器的值。 6 但觀察輸入電流的波形，由于諧波較多，導(dǎo)致波形有點(diǎn)失真，通過加濾波電路后，電流波形比較正常。 軟件調(diào)試 與硬件相比，軟件的調(diào)試稍顯復(fù)雜，對(duì)輸出電壓采樣顯示來說，為了達(dá)到一定的精度，很多參數(shù)都需要校準(zhǔn)，將采樣值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的電壓值時(shí)，其結(jié)果與 ADC的參考電壓及硬件電路的放大比率值有直接關(guān)系，雖然參考電壓的值在數(shù)據(jù)手冊(cè)已經(jīng)給定了但實(shí)際的參考電壓與數(shù)據(jù)手冊(cè)上有一定的差距，信號(hào)調(diào)理電路的放大比例也可以通過計(jì)算得到但元件的容差會(huì)使其不準(zhǔn)確，而且這兩個(gè)量是獨(dú)立的沒有聯(lián)系，所以要在兩 者之間權(quán)衡，根據(jù)多次的調(diào)試校準(zhǔn)，獲得相對(duì)準(zhǔn)確的值。 實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果見附錄 4。 第四章 結(jié)論 測(cè)試的結(jié)果顯示，設(shè)計(jì)較好的完成了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)，功率因數(shù)高達(dá) 95%以上，穩(wěn)定性好，并且較好的完成了功率因數(shù)的檢測(cè)顯示。本設(shè)計(jì)中系統(tǒng)要求的實(shí)現(xiàn)的一個(gè)很重要的特點(diǎn)是采用了雙閉環(huán)來提高系統(tǒng)的性能，一是輸出電壓控制環(huán)，通過反饋網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定輸出電壓；二是電流控制環(huán)，通過對(duì)輸入電流的檢測(cè)來實(shí)行電流波形優(yōu)化。通過這些功能簡(jiǎn)化了實(shí)際硬件電路的設(shè)計(jì)，而且能達(dá)到很好的效果。另一個(gè)特點(diǎn)是采用了一 種比較簡(jiǎn)單的方 法實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)的檢測(cè)，即用硬件實(shí)現(xiàn)波形的調(diào)理用軟件實(shí)現(xiàn)記時(shí)與計(jì)算，因?yàn)椴捎昧吮容^好的控制芯片，所以電壓與電流波形的失真比較小，采用這種方法在一定的精度范圍內(nèi)是合理的，并具有一定的精確度。 參考文獻(xiàn) [1]左學(xué)杰，鐘炎平，陳耀軍 .基于 UCC28019的高功率因數(shù)電源設(shè)計(jì)，電源技術(shù)應(yīng)用 ,2020。 [2]施保華 ， 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M]， 武漢 ： 華中科技大學(xué)出版社 ,2020。 [3]田一華 ， 王曉華 ， 魯俊環(huán) .單相 Boost型 APFC電路的設(shè)計(jì)及仿真研究 [J]， 佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版 ， 2020(6)。 [4]曲學(xué) 基 ， 王增福 ， 曲敬鎧 ， 穩(wěn)定電源實(shí)用電路選編 [M]， 北京 ： 電子工業(yè)出版社 ，2020。 [5]高吉祥 ， 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程模擬
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