三相20KW具有PFC功能的整流器设计(2)
3.1.2 三相三开关PFC电路的原理分析 10
3.2 单周期调控技术 15
3.2.1 单周期调控思想 15
3.2.2 单周期调控一般理论 17
3.3 单周期调控在三相三开关功率因数校正电路的应用 19
3.3.1 单周期调控在三相三开关PFC电路的应用概述 19
4 实验电路设计 20
4.1 主电路设计 20
4.1.1 输入电感参数的设计 20
4.1.2 开关器件的选取 22
4.1.3 输出滤波电容的设计 22
4.2 调控电路设计 22
4.2.1 复位脉冲 22
4.2.2 时钟信号 Clock 形成电路 23
4.2.3 实时积分器 23
4.2.4 驱动电路 24
4.2.5 信号检测检测电路 25
5 电路的建模与仿真 26
5.1 电路的建模 26
5.1.1 其仿真系统图 26
5.1.2 仿真结果及分析 26
6 全文总结 29
6.1 AC/DC变换器与PFC技术 29
6.1.1 对AC/DC变换器与PFC技术的总结 29
6.1.2 本论文所设计的电路的优点与不足； 29
致谢 30
参考文献 31
1 绪论
在电网中，因为整流器和电网连接，会造成大量的电流谐波和无功功率而污染国家电网，造成电力危害。在国家电网中，开关电源已成为电力系统的主要谐波源之一。对于谐波的危害，自1992年在立法上就开始对高次谐波进行限制。因为过往的整流器因谐波远超过国际标准从而面临重大的挑战。开关电源的谐波抑制主要方式有两种：一是被动的方式，它采取无源滤波器或有源滤波电路来消除谐波;第二个是主动的方式，即对高性能整流器的制作，它具备一个输入电流为正弦，功率因数高和含有低谐波等特性，也就是说，具备功率因数校正。其他国家在提高开关电源的功率因数的研发方面，重点专研功率因数校正电路拓扑结构和功率因数调控的电路集成的研发，国内许多厂家也做了相似的工作。采取电路即功率因数校正开关电源电路，实现了高达0.95至0.99，约1的功率因数。从以往已来，功率因数校正电路有了重大的进展，成为电力电子重点研究的方向。
1.1 功率因数校正的定义
1.1.1 功率因数及总谐波失真的表达式
从校所学的基本电工理论中，我们可将功率因数（PF）可简单地表示为有功功率（P）与视在功率（S）的比，用式子表达为：
在这个公式中， 为电流输入基波的有效值； 为电网中电流的有效值， 其中 , ... 为每次谐波分量的有效值； 为输入电压基波有效值； 为输入电流畸变因数， ； 为基波电压和基波电流之间的相移系数。在本式中，在每个周期内，电流与电压瞬间值的积的平均值为有功功率，而电流的RMS值和电压的RMS值的积做为视在功率。若电流与电压同相且都是正弦波，则其功率因数是1.0。若两者不同相但波形都是正弦，则功率因数不能达到1.0而是相位角的余弦。在基本的所学课程中，就是如此解释功率因数的，然而这要求有必要的条件，即电流与电压全是纯正弦波。这种情况发生在负载由电容，电感及电阻元件组成，而且均为线性的条件下。
因此，输入电流畸变系数和相移因子的乘积被定义为功率因数。可知，电流基波与位移因子，输入电流失真系数与电压基波决定了功率。无论电流波形是否有严重的失真，电流与电压的相位都可以完全一样。因此，使用“相位角余弦”的定义，可能会得到错误的答案即功率因数为1。当cosΦ1 越小时，则器件中的无功功率越大，导线和变压器绕组的耗损越大，所以导致器件的使用率越低；而当 γ 越小时，则表示器件中含有越大的电流谐波输入分量，这将使电流波形产生失真，从而对电网带来污染，最终降低了功率因数，严重时还会毁坏电子器件。一般情况无源电容滤波二极管整流电路输入端的功率因数大概能达 0.65 左右。从式可知，只要实习谐波抑制就能使功率因数得到提高。