【正文】 容和功率開關(guān)管中存儲(chǔ)電荷所產(chǎn)生浪涌或噪聲就會(huì)越來越多，使得電磁干擾現(xiàn)象越來越嚴(yán)重，這樣開 關(guān)電源即使體積跟成本減少了，本身性能的大幅度降低也會(huì)限制開關(guān)電源的發(fā)展。 高頻化是實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源小型化的一種最重要的途徑，己成為發(fā)展的重要趨勢(shì)，其技術(shù)難點(diǎn)是必須在輕、小、薄和高開關(guān)頻率的前提下保證高效率和高穩(wěn)定性運(yùn)行，并使電磁干擾和諧波干擾最小。 論文研究的目的和意義 電源是工業(yè)動(dòng)力和人類生活之源，任何電子設(shè)備的可靠運(yùn)行都離不開電源，這就決定了電源 在電子設(shè)備中的重要性。 由于無源 PFC 技術(shù)發(fā)展的局限性，人們加快了對(duì)功率半導(dǎo)體器件的研究，隨著開關(guān)變換技術(shù)突飛猛進(jìn)，到 50 年代，有源功率因數(shù)校正技術(shù) 的 誕生，它是在整流橋和 DC/DC 變換之間添加一個(gè)變換器，應(yīng)用電流反饋技術(shù)使輸入端電流波形跟蹤輸入端電壓正弦波形，功率因數(shù)可提高到 以上 。隨之填谷 (vaneyFill)式的無源 PFC 電路的出現(xiàn)給功率因數(shù)的提高又帶來了一絲曙光，它利用二極管和電容的串并聯(lián)切換來增大二極管的導(dǎo)通角，可以使功率因數(shù)達(dá)到 以上。它難以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù) PF=1，一般可提高到 ~ 左右，同時(shí)輸入諧波電流的抑制效果也不是很好。自從歐洲和日本相繼對(duì)開關(guān)電東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 源輸入諧波的要求制訂了標(biāo)準(zhǔn)以后，這些規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行使得 PFC 技術(shù)的研究成為當(dāng)今電源界的熱點(diǎn)。為了提高AC/DC 變換器輸入端功率因數(shù)，減小電流的諧波， 20 世紀(jì) 80 年代人們將開關(guān)變換器技術(shù)應(yīng)用到提高功率因數(shù)和改善電流波形上來，研發(fā)了功率因數(shù)校正技術(shù)。 進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，隨著開關(guān)電源綠色化概念的提出。 90 年代開始，隨著脈寬調(diào)制電路的出現(xiàn)，開關(guān)電源在電子、電器設(shè)備、家電領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，進(jìn)入快速發(fā)展期，正朝著智能化、集成化、高頻化、模塊化和綠色能源方向發(fā)展。 80 年代初采用上述原理第一套完整的48V 成套電源在英國(guó)出現(xiàn)。如將開關(guān)變換器技術(shù)應(yīng)用到提高功率因數(shù)和改善電流波形上來，研發(fā)了功率因數(shù)校正 (PowerFactorcorreetion， PFC)技術(shù)。 進(jìn)入七十年代，隨著電力電子技術(shù)和半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，開關(guān)穩(wěn)壓電源得到迅速 發(fā)展，功率半導(dǎo)體器件從雙極型器件 (BPT、 SCR、 GTO)發(fā)展為 MOS 型器件 (功率 MosFET、 IGBT、 IGCT 等 )，這使得開關(guān)電源的高頻化的實(shí)現(xiàn)有了可能，相比于晶體管穩(wěn)壓電源，它的電路結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，損耗更低，效率也變得更高。如自激式推挽雙變壓器等。 開關(guān)電源的發(fā)展與半導(dǎo)體器件及磁性元件的發(fā)展是休戚相關(guān)的。 Simulation 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 第 1 章 緒 論 ........................................................................................................ 1 開關(guān)電源的發(fā)展 ...................................................................................... 1 論文研究的目的和意義 .......................................................................... 2 功率因數(shù)的定義以及校正方法 .............................................................. 3 論文要完成的主要工作 .......................................................................... 5 第 2 章 有源功率因數(shù)校正技術(shù)及其控制方法的研究 ..................................... 6 有源功率因數(shù)校正技術(shù)基本原理 .......................................................... 6 有源功率因數(shù)校正主電路的選擇 ......................................................... 7 有源功率因數(shù)校正技術(shù)的工作模式 ................................................... 7 有源功率因數(shù)校正技術(shù)的控制策略 ..................................................... 9 本章小結(jié) ............................................................................................. 14 第 3 章 有源功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì) ........................................................... 15 有源功率因數(shù)電路的選擇 ................................................................. 15 有源功率因數(shù)電路的參數(shù)設(shè)計(jì) ......................................................... 17 本章小結(jié) ............................................................................................. 24 第 4 章 APFC 電路的仿真分析 ...................................................................... 25 MATLAB 簡(jiǎn)介 ................................................................................... 25 APFC 主電路的仿真 .......................................................................... 26 Boost 型 APFC 電路的 仿真 .............................................................. 30 APFC 電路的優(yōu)化設(shè)計(jì) ...................................................................... 35 本章小結(jié) ............................................................................................. 39 結(jié) 論 .................................................................................................................. 40 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 41 致 謝 .................................................................................................................. 42 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒 論 開關(guān)電源的發(fā)展 開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，通過控制開關(guān)晶體管開通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源充電器。 關(guān)鍵詞 ： 功率因數(shù)校正； Boost 變換器；仿真 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract Swiching power supply is an important to achieve Power conversion And Power delivery. In reeent years， Swiching power supply is widely used in variouse field of national economy with the development of power electronice technology,and achieveing remarkable result,because of its high effieieney,good performance and low designing a kind of Switching Power supply with steady Performance and high reliability has high seientific and mercial values. Based on the summary of the fruits of the research of the Active Power Factor Correction, the PFC system, which adopts Boost power converter circuit and Average Current Mode control scheme, is well studied in this thesis. According to the principle and the discussion of the singlephase active power correction, concluding different structures of the main circuit and methods of the controllers, the PFC system, which adopts Boost power converter circuit and Average Current Mode control scheme is indicated as the developing direction of PFC and regarded as PFC system structure. Then, the state differential equations of ideal Boost converter and the general transfer functions of PWM converter are deduced and the simulation models of ideal converter are showed using MATLAB. Besides, we design a practical circuit with the function of PFC, giving discrete design steps and the calculation of the circuit parameters. Finally, we can conclude that the PFC system which adopts Boost power converter circuit and Average Current Mode control scheme can achieve good performance, which can be used widely in the future. Key words: PFC (power factor correction)。 本文根據(jù) Boost 變換器的特點(diǎn)和要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)具體、實(shí)用的帶 PFC 功能的開關(guān)電源 電路 ，并給出了具體設(shè)計(jì)步驟和電路參數(shù)的計(jì)算。詳細(xì)分析了有源功率因數(shù)校正器的基本工作原理，通過比較幾種不同拓?fù)?的 PFC 變換器主電路的優(yōu)缺點(diǎn)，和比較控制電路的幾種不同控制方法的優(yōu)缺點(diǎn)，明確本文所要研究的對(duì)象為平均電流控制（ ACM）的 Boost 型功率因數(shù)校正器。因此研究設(shè)計(jì)一款性能穩(wěn)定、可靠性高的開關(guān)電源具有極高的科研意義和商業(yè)價(jià)值 [1]。東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 開關(guān)電源是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換和功率傳遞的重要設(shè)備。近年來，隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，開關(guān)電源因其效率高、性能好、成本低而被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，并取得了顯 著的效益。 本文對(duì) Boost 型功率因數(shù)校正技術(shù)進(jìn)行了分析、設(shè)計(jì)和研究。 在此基礎(chǔ)上對(duì) Boost 主電路和控制電路進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，得出其狀態(tài)方程和傳遞函數(shù)，運(yùn)用仿真軟件 MATLAB 中的 Simulink 工具，建立了 Boost 主電 路和控制電路的 Simulink 仿真模型，并得出其仿真結(jié)果。 平均電流控制的單相 Boost 功率因數(shù)校正電路，完全能夠達(dá)到整流、高輸入功率因數(shù)、升壓、穩(wěn)壓、低紋波的目標(biāo)，具有廣闊的應(yīng)用前景。 Boost converter。從廣義上來說，凡用半導(dǎo)體功率器件做開關(guān)，將一種電源