【正文】 般是基于所謂乘法器(Multiplier)的原理，連續(xù)導(dǎo)電模式下的功率因數(shù)校正技術(shù)可以獲得很大的功率和轉(zhuǎn)換容量，但是對(duì)于大量1應(yīng)用的 200W 以下的中小功率容量的情形，卻不是非常合適，因?yàn)檫@種方式往往需要較復(fù)雜的控制方式和電路，成本高。這種 PFC 技術(shù)在諸多文獻(xiàn)中被稱為自動(dòng)功率因數(shù)校正技術(shù)，也稱為電壓跟隨器(Voltage Follower)。80 年代是現(xiàn)代有源功率因數(shù)校正技術(shù)發(fā)展的初期階段，這一時(shí)期提出的一些基本技術(shù)是有源功率因數(shù)校正技術(shù)的基礎(chǔ)。目前，單相功率因數(shù)校正技術(shù)在電路拓?fù)浜涂刂品矫嬉讶遮叧墒?，仍在發(fā)展，而三相整流器的功率大，對(duì)電網(wǎng)污染更大。國(guó)外九十年代初開始涌現(xiàn)大量的有源功率因數(shù)校正的文獻(xiàn)，國(guó)內(nèi)在有源功率校正方面起步較晚，直到近年來才出現(xiàn)一些有關(guān)有源功率因數(shù)校正的文獻(xiàn)，其中關(guān)于三相功率因數(shù)校正的文章不多。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，PFC 技術(shù)也在發(fā)展。 現(xiàn)有的功率因數(shù)校正技術(shù)給整流設(shè)備帶來的附加成本和其復(fù)雜性，極大的限制著這一技術(shù)的廣泛應(yīng)用，因此低成本、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)、具有軟開關(guān)性能、響應(yīng)速度快、低輸出紋波的單級(jí)隔離高功率因數(shù)變換器是目前科研人員所追求的目標(biāo)。提高異步電機(jī)的功率因數(shù),降低其無功損耗,是電動(dòng)機(jī)節(jié)能、高效率工作的有效方法。在第二章中，本文著重介紹了實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)控制的原理，簡(jiǎn)要地概括了各自方法的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)及應(yīng)用范圍等。在第四章中，介紹了單片機(jī)控制系統(tǒng)中有關(guān)抗干擾設(shè)計(jì)的問題。因此，有必要先說明旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是如何產(chǎn)生的，有什么特性，然后再討論異步電動(dòng)機(jī)的工作原理。分別放在定子鐵心槽中。173。173。?120176。)　 其波形如圖 22 所示: 圖 22 三相電流的波形 電流通過每個(gè)線圈要產(chǎn)生磁場(chǎng)，而現(xiàn)在通過定子繞組的三相交流電流的大小及方向均隨時(shí)間而變化，那么三個(gè)線圈所產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)是怎樣的呢？這可由每個(gè)線圈在同一時(shí)刻各自產(chǎn)生的磁場(chǎng)進(jìn)行疊加而得到。電流流入端用“⊕”表示，流出端用“⊙”表示。 當(dāng) t=0 時(shí)，由三相電流的波形可見，電流瞬時(shí)值 iU=0，iv 為負(fù)值，iw 為正值。它在空間形成二極磁場(chǎng)，上為 S 極，下為 N 極（對(duì)定子而言） 。圖 23 兩極旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)4 a)t=0；b)t=T/6；c)t=T/3；d)t=T/2當(dāng) t=T/6 時(shí)，U 相電流為正，由 U1 端流向 U2 端，V 相電流為負(fù)，由 V2 端流向 V1端，W 相電流為零。當(dāng) t=T/3 時(shí)，iU 為正，由 U1 端流向 U2 端，iv=0，iw 為負(fù)，由 W2 端流向 W1 端，其合成磁場(chǎng)比上一時(shí)刻又向前轉(zhuǎn)過了 60176。用同樣的方法可得出當(dāng) t=T/2 時(shí)，合成磁場(chǎng)比上一時(shí)刻又轉(zhuǎn)過了 60176。由此可見，是一對(duì)磁極的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。上面分析說明，當(dāng)空間互差 120176。國(guó)產(chǎn)的異步電動(dòng)機(jī)的電源頻率通常為 50Hz。如果把通入三相繞組中的電流相序任意調(diào)換其中兩相，例如，調(diào)換 V、W 兩相，此時(shí)通入三相繞組電流的相序?yàn)?iU→iw→iv,則旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。（1）異步轉(zhuǎn)動(dòng)原理由上面分析可知，如果在定子繞組中通入三相對(duì)稱電流，則定子內(nèi)部產(chǎn)生某個(gè)方向轉(zhuǎn)速為 n1 的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。電動(dòng)勢(shì)的方向可根據(jù)右手定則確定。轉(zhuǎn)子電流與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)5相互作用，便在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電磁力 F。該力對(duì)轉(zhuǎn)軸形成了電磁轉(zhuǎn)矩 Tem，使轉(zhuǎn)子按旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速 n 是否會(huì)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速 n1 相同呢？回答是不可能的。只有二者轉(zhuǎn)速有差異時(shí)，才能產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。正是由于這個(gè)關(guān)系，這個(gè)電動(dòng)機(jī)被稱為異步電動(dòng)機(jī)。通常把同步轉(zhuǎn)速 n1 與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n 二者之差稱為“轉(zhuǎn)差” ， “轉(zhuǎn)差”與同步轉(zhuǎn)速 n1 的比值稱為轉(zhuǎn)差率(也叫滑差率)，用 s 表示，即 s=（n1?n）/ n1 ?？蛰d時(shí)，定子電流基本上是無功的勵(lì)磁電流，所以功率因數(shù)很低。 電壓變化對(duì)電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)的影響 由于電壓的降低總是使勵(lì)磁電流減小，轉(zhuǎn)子電流增大。 功率因數(shù)測(cè)量原理 交流試驗(yàn)電路的電流及電壓波形為正弦時(shí)，其功率因數(shù)為試驗(yàn)電源電壓 U(空載)與試驗(yàn)電流 I 之間的夾角 的余弦。6 測(cè)量全阻抗法 測(cè)量全阻抗法是在沖擊變壓器的一次側(cè)施加一低電壓，用電壓表、電流表和瓦特表直接測(cè)量功率因數(shù)。該方法實(shí)質(zhì)上忽略了電網(wǎng)部分的阻抗，只適用于電網(wǎng)短路容量與試驗(yàn)容量之比大于 10 的情況。另外，當(dāng)試驗(yàn)電流cos?較大時(shí)，負(fù)載阻抗和連接導(dǎo)線嚴(yán)重發(fā)熱，導(dǎo)致負(fù)載阻抗增大。 相角差法相角差法是通過測(cè)定電源的空載電壓與電流的周期分量之間的相角差來確定功率因數(shù)。但是如果電網(wǎng)短路容量比試驗(yàn)容量大 10 倍以上，該影響可以忽略不計(jì)。其中非周期分量電流 在理論上可用下列式子表示：dI （20tTdIe??2）式中 —— 的初始值；0dId——試驗(yàn)電路全電路的時(shí)間常數(shù)。對(duì)應(yīng)于時(shí)間 和 的直流分量 和2t mItdI為：dI 1daI??7 （22damII??3）由式(23)可得到下列二式： (24) 220tTdIe??將上述二式相除并變化可得： (25) 21()lndtTI?式中 ——試驗(yàn)電路的時(shí)間常數(shù)(即 )。cos?直流分量法的優(yōu)點(diǎn)是測(cè)得的 是試驗(yàn)全電路的功率因數(shù)，缺點(diǎn)是只適用于非周cos?期分量電流值 較大時(shí)。從式(26)中可以看出， 還與電源頻率 值有關(guān)。 沖擊系數(shù)法沖擊系數(shù)法與直流分量法相同，都是利用電路閉合初始過程中電流呈現(xiàn)不對(duì)稱這一特性。cos?沖擊系數(shù)法的測(cè)量過程如下：首先，利用電路中的選相合閘開關(guān)，選取電源電壓過零瞬間閉合電路，拍攝相應(yīng)的預(yù)期電流波形,接著，從預(yù)期電流波形上量取第一半波峰值電流( )和電流周期分量1aI(即穩(wěn)態(tài)電流)峰值( )。K表 22 沖擊系數(shù)與功率因數(shù)功率因數(shù)沖擊系數(shù)功率因數(shù)沖擊系數(shù)功率因數(shù)沖擊系數(shù)功率因數(shù)沖擊系數(shù)0 該方法具有實(shí)現(xiàn)過程十分簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。但是缺點(diǎn)是必須配備選相合閘開關(guān)，對(duì)選相cos?合閘開關(guān)的精度要求較高，以確保在電壓過零瞬間閉合電路。 本文采用的測(cè)量方法利用相角差法求功率因數(shù)，最主要的就是求出電源電壓與試驗(yàn)電流的相角差。在對(duì)波形信號(hào)的處理中，首先對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行分析，并記下過零點(diǎn)的位置，記為K。則所經(jīng)過的采樣點(diǎn)數(shù)為(K1K)點(diǎn)。0此時(shí)，算出來的相角差的數(shù)值是大于 的。根據(jù)得到的相角差，求其余弦值，即可得到電路的功率因數(shù)。系統(tǒng)由單片機(jī)負(fù)責(zé)收集電壓電流相位差值，計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率因數(shù)，同時(shí)輸出控制信號(hào)，經(jīng)過光電隔離電路后，驅(qū)動(dòng)晶閘管產(chǎn)生期望的輸出電壓波形來控制電機(jī)運(yùn)行。一般電網(wǎng)電壓在130～250V 或 250～500V 之間，考慮到一定的余量，其電壓適應(yīng)能力至少在 3 倍以上，此外還要有一定的安全區(qū)，電源部分可采用專門設(shè)計(jì)的可控硅式[3]或磁飽和式寬動(dòng)態(tài)范圍穩(wěn)壓電源。 5V 直流電源電路5V 直流電源采用 LM7805 集成穩(wěn)壓器的，這是一個(gè)輸出正 5V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。當(dāng)輸出電較大時(shí)，7805 應(yīng)配上散熱板。電源電路圖如圖 32：圖 32 電源電路 LM7805 資料和典型電路圖表 31 LM7805 資料12MC7805/LM7805 單位 Parameter 參數(shù) Symbol 符號(hào) Conditions 條件 最小 典型 最大 TJ =+25 oC Output Voltage 輸出電壓 VO ≤ Io ≤ , PO ≤ 15W VI = 7V to 20V VVO =7V to 25V 100 Line Regulation 線性調(diào)整率(Note1) Regline TJ=+25 oC VI =8V to 12V 50 mV IO = 9 100 Load Regulation 負(fù)載調(diào)整率(Note1) Regload TJ=+25℃ IO =250mA to 750mA 4 50 mVQuiescent Current 靜態(tài)電流 IQ TJ =+25℃ mA IO =5mA to Quiescent Current 靜態(tài)電流變化 ΔIQ VI=7V to 25V mA Output Voltage 輸出電壓 Drift ΔVO/ΔT IO=5mA mV/℃ Output Noise Voltage 輸出噪聲電壓 VN f =10Hz to 100KHz, TA=+25℃ 42 μV/Vo Dropout Voltage 電壓差 VDrop IO =1A, TJ =+25℃ 2 V Output Resistance 輸出電阻 rO f =1KHz 15 mΩ Short Circuit Current 短路電流 ISC VI =35V, TA =+25℃ 230 mA 13內(nèi)部電路圖如圖 33：圖 33 內(nèi)部電路圖外形引腳排列圖管腳圖圖 34：Peak Current 峰值電流 IPK TJ =+25℃ A 14圖 34 外形引腳排列圖管腳圖15 12V 直流電源電路12V 直流電源采用 LM7812 集成穩(wěn)壓器的，這是一個(gè)輸出正 12V 直流電壓的穩(wěn)壓電源電路。當(dāng)輸出電較大時(shí)，7805 應(yīng)配上散熱板。電源電路圖如圖 35：圖 35 電源電路LM7812 資料和典型電路圖三端穩(wěn)壓集成電路 lm7812。顧名思義，三端 IC 是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。用 lm78 系列三端穩(wěn)壓 IC 來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便，而且價(jià)格便宜。 因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。6V。9V。12V。18V。圖 36 LM7812 內(nèi)部電路圖在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)在三端集成穩(wěn)壓電路上安裝足夠大的散熱器,小功率 穩(wěn)壓管溫度過高時(shí)，穩(wěn)壓性能將變差，甚至損壞。另外在輸出電流上留有一定的余量，以避免個(gè)別集成穩(wěn)壓電路失效時(shí)導(dǎo)致其他電路的連鎖燒毀。 17 表 32 LM7812 電 參 數(shù) 　 　 參數(shù) 符號(hào) 測(cè)試條件 最小值 典型值 最大值 單位輸出電壓 Vo Tj=25℃ V1o,Poamp。15W Vi= to 20v V線性調(diào)整率 △Vo Tj=25℃,Vi= to 25V 100 mVTj=25℃,Vi=8V to 12V 50 mV負(fù)載調(diào)整率 △Vo Tj=25℃,lo= to 9 100 mVTj=25℃,lo=250mA to 750mA 4 50 mV靜態(tài)電流 IQ Tj=25℃ 8 mA靜態(tài)電流變化率 △IQ lo=5mA to mAVi=8V to 25V mA輸出電壓溫漂△Vo/△T lo=5mA mV/ ℃輸出噪音電壓 VN f=10Hz to 100KHz,Ta=25℃ 42 μV紋波抑制比 RR f=120Hz,Vi=8V to 18V 62 73 dB輸入輸出電壓差 Vo lo=,Tj=25℃ 2 V輸出阻抗 Ro f=1KHz 15 mΩ短路電流 1SC Vi=35V,Ta=25℃ 230 mA峰值電流 1PK Tj=25℃ A18 變壓器的選擇(1)單相控制隔離變壓器 HS3524 220V/15V 簡(jiǎn)介：表 33 變壓器參數(shù)外形結(jié)構(gòu)： 立式 電源相數(shù)： 單相鐵心形狀： EI 型 加工定制： 是冷卻形式： 液/油浸式 頻率特性： 低頻應(yīng)用范圍： 防水 防潮方式： 灌封式鐵心形式： 殼式 冷卻方式： 油浸自冷式型號(hào)： RCO 繞組形式： 自耦品牌： 瑞科變壓器外觀如圖 37：圖 37 變壓器外觀19(2)單相變壓器 RCO220V/9V 簡(jiǎn)介：表 34 變壓器參數(shù)外形結(jié)構(gòu)： 立式 電源相數(shù)： 單相鐵心形狀： E 型 加工定制： 是冷卻形式： 干式 頻率特性： 低頻應(yīng)用范圍： 控制 防潮方式： 開放式鐵心形式： 殼式 冷卻方式： 油浸自冷式型號(hào)： BK SBK DG JBK5 QZB 繞組形式： 自耦品牌： 宏名變壓器外觀圖如圖 38：圖 38 變壓器外觀20光纖傳輸 功率輸出觸發(fā)脈沖控制信號(hào)控制系統(tǒng) 觸發(fā)電路 主電路圖 310 觸發(fā)電路在晶閘管裝