功率因數校正器的設計

電子機電論文編號:JD868  附開題報告,任務書,外文翻譯,論文字數:18867,頁數:38

目錄
摘  要 I
Abstract II
1 引  言 3
1.1 課題研究的意義 3
1.2 功率因數校正技術的研究現狀 4
1.3 主要研究內容 4
2 單相功率因數校正的基本原理 5
2.1 功率因數的基本概念 5
2.1.1 功率因數的定義 5
2.1.2 功率因數PF與總電流諧波畸變(THD)的關系 5
2.1.3 功率因數校正的分類 6
2.2 有源功率因數校正的基本原理 6
2.3 APFC的典型控制方法 7
2.3.1 峰值電流型控制(Peak Current Mode Control) 7
2.3.2 電流滯環控制(Hysteresis Current Control) 8
2.3.3 平均電流型控制(Average Current Mode Control) 10
3 有源功率因數校正主電路方案論證 11
3.1單相功率因數校正電路在實際應用中的問題 12
3.2 三種改進型單相功率因數校正主電路拓撲 13
3.3 方案比較 15
4  500W Boost型PFC電路的設計 15
4.1 功率因數校正芯片UC3854 15
4.1.1 UC3854簡介 15
4.1.2 引腳功能概述 16
4.1.3 UC3854保護功能 18
4.2 Boost型PFC實驗電路的技術指標及PFC目的 18
4.2.1 系統的主要技術指標 18
4.2.2  PFC的目的 18
4.3 系統主電路的設計 18
4.4 基于UC3854芯片系統控制電路的設計 21
4.4.1 外圍電路的設計 21
4.4.2 電流誤差放大器補償網絡的設計 24
4.4.3 電壓誤差放大器補償網絡的設計 25
4.5 功率因數校正器的優化設計 25
4.5.1 傳統校正電路及其存在問題 26
4.5.2 主電路性能優化設計 27
4.5.3 控制電路優化設計 27
5 系統仿真及分析 29
5.1 輸入電壓輸入電流波形仿真 29
5.2 諧波分析 30
5.3 關鍵點波形 32
5.4 應用Protel繪制原理圖 33
結  論 37
參考文獻 35
致謝 36

摘  要：功率因數校正PFC（Power Factor Correction）是治理諧波污染的一種有效方法。論文介紹了傳統有源功率因數校正（APFC）的工作原理，分析了其主電路在應用中因二極管反向恢復產生的電流沖擊與紋波噪聲等問題，設計了一種帶中心抽頭電感的單相Boost高功率因數校正器，該電路采用平均電流模型UC3854，它通過脈寬調制輸出的一連串脈沖信號來控制電路中開關晶體管的導通與截止，從而將輸入電流與輸出電壓的相位重新調整到同相狀態，最終達到功率因數校正的目的。
與傳統型功率因數校正主電路相比，該主電路拓撲結構只是在電感磁環上增加了幾匝線圈，引出了一個中心抽頭，能夠有效地抑制電流沖擊，降低紋波噪聲，提高了功率因數校正主電路的可靠性，分析了尖端失真、輸出電壓飄升以及重載下輸出電壓參數調整等實際問題，并給出了相應的解決方案。同時，還設計了UC3854的引腳保護電路和電流放大器的箝位電路。仿真與試驗結果表明，該Boost功率因數校正器設計合理，性能可靠，功率因數可達到0.999，而且與當今通用的PFC控制電路兼容。

關鍵詞：功率因數校正，整流器，UC3854
The design of power factor correction

Abstract：PFC (Power Factor Correction) is an effective method to reduce harmonic currents in power grids. The principle of traditional active power factor correction (APFC) are introduced, the paper anylyses the current impact and the ripple noise problems owing to the diode reverse recovery abo and ut PFC main circuit which is in practical applications. A single-phase Boost power factor corrector with centrally tapped inductor is designed. Using the average current model，UC3854 controls the state of the switching transistor in the circuit by outputting a series of PWM (Pulse Width Modulation) signals, By this mean, it readjusts input current and output voltage to synchronization , thus fulfilling power factor Correction.
Compared with the main circuit of traditional PFC, only several windings are added on magnetic ring and tapped, which effectively suppresses the impact current, reduces the ripple noise and improves the reliability of PFC main circuit. Problems of cusp distortion, output voltage shifting and output voltage regulation with heavy load are analyzed and solutions are given respectively. At the same time, protecting circuit for pins of UC3854 and current amplifier clamping circuit to limit the output voltage swing are designed. The simulation and experiment show that, the proposed PFC design is rational, reliable and compatible with popular PFC control circuit, while its power factor reaches 0.999.

Key word: power factor correction, rectifier,UC3854