高功率因數(shù)電源(A)

高功率因數(shù)電源(A)第一頁，共25頁。功率因數(shù)的基本概念

功率因數(shù)（PowerFactor）是指交流輸入有功功率(P)與輸入視在功率(S)的比值，即式中為輸入基波電流有效值，表示輸入電流有效值；表示輸入電流失真系數(shù)；表示基波電壓與基波電流之間的相移因數(shù)。第一頁第二頁，共25頁。有源功率因數(shù)校正原理框圖第二頁第三頁，共25頁。無源PFC電路原理圖第三頁第四頁，共25頁。無源PFC波形圖第四頁第五頁，共25頁。有源PFC升壓變換器（不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)

）原理圖第五頁第六頁，共25頁。有源PFC升壓變換波形圖（不連續(xù)導(dǎo)通模式(DCM)）第六頁第七頁，共25頁。平均電流控制模式（CCM）PFC電路原理圖第七頁第八頁，共25頁。原理簡述平均電流型控制在功率因數(shù)校正中應(yīng)用最為廣泛，其輸入電流波形如下頁圖。它把輸入整流電壓和輸出電壓誤差放大信號的乘積作為基準(zhǔn)電流，電流環(huán)調(diào)節(jié)輸入電流平均值，使其與輸入整流電壓相位相同，并接近于正弦波形。平均電流控制將電感電流信號與三角波信號相加?？刂齐娐飞享搱D所示，當(dāng)信號之和超過基準(zhǔn)值時，開關(guān)管關(guān)斷，小于基準(zhǔn)值時，則開關(guān)管導(dǎo)通?；鶞?zhǔn)電流來自于實際輸入電流。第八頁第九頁，共25頁。有源PFC升壓變換波形圖（不連續(xù)導(dǎo)通模式(CCM)）第九頁第十頁，共25頁。作品展示設(shè)計并制作一臺具有功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)(PFC)的整流電源，要求輸出直流電壓UO為36V，最大負載電流為2A，負載為電阻性負載。I2UI=220VACU2=18VAC隔離變壓器整流電路PFC控制電路IoUORL

設(shè)計任務(wù)第十頁第十一頁，共25頁。仿真圖（1）當(dāng)電壓U2為(15～19)V，負載電流IO為(0.5～2)A時，要求輸出電壓UO穩(wěn)定在36V，其誤差的絕對值小于5%。（2）變壓器副邊電流I2的波形應(yīng)為正弦波，失真度小于5%。（3）電路功率因數(shù)大于0.95（在變壓器副邊測量）。（4）輸出電路具有過流保護功能(輸出電流IO達2.5A時自動保護)。（5）當(dāng)U2電壓為18V，負載電流為(0.5～2)A時，能對輸出電壓UO在(30～36)V范圍內(nèi)設(shè)定，其測量誤差的絕對值小于2%。（6）設(shè)計制作功率因數(shù)測量電路，其測量誤差的絕對值小于2%

。技術(shù)指標(biāo)第十一頁第十二頁，共25頁。設(shè)計思路

方案比較與論證

功率因數(shù)校正的控制方法：模擬控制方法、數(shù)字控制方法。功率因數(shù)校正兩種控制方法:無源PFC（被動式PFC）、有源PFC（主動式PFC）按照輸入電流的控制，有源功率因數(shù)校正有以下幾種方法：(a)平均電流型、（b)滯后電流型、(c)峰值電流型、(d)電壓控制型第十二頁第十三頁，共25頁。555多諧振蕩器方案一：采用DSP+BOOST實現(xiàn)通過DSP編程控制完成系統(tǒng)的功率因數(shù)校正。優(yōu)點：通過軟件調(diào)整控制參數(shù)，使系統(tǒng)調(diào)試方便，減少了元器件的數(shù)量，減少材料和裝配的成本，而且可減小干擾。缺點：軟件編程困難，采樣算法復(fù)雜，計算量大，難以達到很高的采樣頻率，此外還要注意控制器和主電路的隔離和驅(qū)動。方案二：采用BOOST+UC3854實現(xiàn)

UC3854是一種工作于平均電流的的升壓型有源功率因數(shù)校正電路。優(yōu)點：使用專用IC芯片，簡單直接，無需軟件編程。缺點：電路調(diào)試麻煩，易受噪聲干擾，需要調(diào)節(jié)的器件較多。第十三頁第十四頁，共25頁。集成計數(shù)器74163方案三：采用BOOST+UCC28019實現(xiàn)UCC28019是一種采用平均電流模式對功率因數(shù)進行校正的芯片，該芯片使輸入電流的跟蹤誤差產(chǎn)生的畸變小于1％，實現(xiàn)了接近于l的功率因數(shù)。優(yōu)點：相對于方案二步驟少，簡單易行，只需調(diào)節(jié)放大器的補償網(wǎng)絡(luò)。最終實施方案：~220V自耦變壓器~18VUCC2801936V交流輸入整流電路BOOST電路電阻負載PFC控制電路第十四頁第十五頁，共25頁。電路主循環(huán)狀態(tài)圖

系統(tǒng)總體設(shè)計

系統(tǒng)總體框圖第十五頁第十六頁，共25頁。74LS00系統(tǒng)主要構(gòu)造為：主電路，控制電路，測量電路和保護電路四部分。從輸入的交流電220V開始，經(jīng)過隔離變壓器調(diào)壓成交流電18V后送入全橋整流電路進行整流，再經(jīng)過高頻濾波電容后送給主電路，主電路為Boost電路，由PFC芯片ucc28019控制開關(guān)管導(dǎo)通關(guān)斷，經(jīng)過Boost電路升壓后電壓變?yōu)?0~36V。控制電路和測量電路包括PFC控制電路和單片機測量控制電路，PFC控制電路由專用PFC芯片組成，單片機測量控制電路主要是輸出側(cè)通過電阻分壓并用AD進行采集送至單片機進行電壓測量顯示，同樣通過采樣電阻進行電流測量顯示。保護電路由PFC芯片的過壓和過流保護，以及AD檢測輸出電流的大小，過流則通過單片機關(guān)斷繼電器。第十六頁第十七頁，共25頁。4511驅(qū)動共陰極數(shù)碼管第十七頁第十八頁，共25頁。4511驅(qū)動共陰極數(shù)碼管

功率因素測量電路設(shè)計第十八頁第十九頁，共25頁。4511驅(qū)動共陰極數(shù)碼管第十九頁第二十頁，共25頁。系統(tǒng)測試與分析

電壓和電流測量電路設(shè)計

第二十頁第二十一頁，共25頁。4511驅(qū)動共陰極數(shù)碼管第二十一頁第二十二頁，共25頁。4511驅(qū)動共陰極數(shù)碼管

系統(tǒng)軟件設(shè)計第二十二頁第二十三頁，共25頁。4511驅(qū)動共陰極數(shù)碼管

電路的測試（１）負載調(diào)整率的測試方法：在輸入電壓調(diào)為18V，輸出電壓設(shè)置為36V的條件下，調(diào)節(jié)負載電阻使輸出電流為０.6Ａ和1.8Ａ，測量輸出電壓，分別記為U1和U2，則負載調(diào)整率Ｓ＝［（U2－U1）／U2］＊100%，即為負載調(diào)整率。（２）電壓調(diào)整率的測試方法：調(diào)節(jié)負載當(dāng)輸出電壓達到穩(wěn)定值36V時，使輸出電流為1.2A。調(diào)節(jié)調(diào)壓器，使整流電路輸入電壓分別為15V和19V，測量這兩種情況下輸出電壓，分別記為U3和U4，則電壓調(diào)整率S1＝［（U4－U3）／３６］＊100%，即為電壓調(diào)整率。（３）電壓電流測量與顯示測試方法：調(diào)節(jié)負載電阻，在系統(tǒng)輸出電壓穩(wěn)定時，