新型功率因数较正器的分析和设计(2)
4 基于flyboost 模块的单级功率因数校正 AC/DC变换器 . 18
4.1 基于flyboost 模块的分析 . 19
4.2 基于flyboost 单元的拓扑族 22
4.3 基于flyboost 模块的单级功率因数校正的仿真 . 25
4.3.1 flyboost 电感的设计 25
4.3.2 反激变压器的设计 26
4.3.3 高压侧储能电容的设计 27
4.3.4 输出滤波电感L0和滤波电容C0的设计 27
4.3.5 开关管和二极管的选取 28
4.3.6 仿真 29
结 论 . 32
致 谢 . 33
参 考 文 献 34
1 绪论
1.1 研究背景
随着科学技术的不断进步，在快速发展的技术行业中，电气工程及其自动化
——改变我们行业的整体外观。如今，电力电子技术的迅速发展，在通信领域、
各种化工领域都存在着广泛应用[9]
。
由于电力电子技术的发展，而电源领域又从属于电力电子技术的一大方向。
在电源领域中，开关电源占有不可替代的地位。但是，它也有着缺点。它会产生
很多电流谐波和无功功率，这样的结果会造成电网的污染。除此之外，还会降低
系统功率因数，电网供电质量下降，成为电力公害。所以，功率因数的校正技术
变得非常重要。
文章设计了有源功率因数的校正电路。以 AC/DC 变换器为例，分析了普通
的二极管整流电路。 比如， 为什么会产生谐波电流，以及谐波电流有何种的危害，
并且介绍了应当如何做，才能抑制谐波，并且有什么样的途径可以提高功率因数。
从而得出了如何改进功率因数的策略以及功率因数的校正技术。最后，总结了所
做的工作。
1.2 AC/DC变换电路谐波分析及危害
采用的全桥二极管不控整流方式的输入电路，是AC/DC 电能变换器和开关
电源的传统方式。如下图所示 由于电路可以从电网中吸取高峰值电流，所以，尽管不控整流器的电路有着
简单可靠的优点，这也使的输入端电流和交流电压发生畸变。 我们试着分析电气设备本身自带的稳压电源。它的前置级电路是个峰值检波
器。整流器的导通角减小，导致电流脉冲成为了非正弦的窄脉冲，这些都是因为
高压电容滤波器上含有充电电压。这样使得电网输入端中，有了很大失真，并且
时间持续较短，峰值特别高的周期性的尖峰电流[2]
。
我们通过傅立叶级数分析展开,畸变的输入电流则：
i t = I1 sinwt + I3 sin 3wt + I5 sin 5wt + I7 sin 7wt + ⋯ (1.1)
在上述式子中， 我们可以看出输入电流只含有奇次谐波， 这也就是表明了i(t)
是一个奇谐波函数。这表明了在这种类型的装置中，侧电流存在很大的畸变。网
侧的滤波电容 C的值越大，电流畸变越严重。不仅如此，功率因数也因为这种原
因越来越低。一般地，功率因数约为 0.5～0.65。
输入电流谐波的危害有：
1)由于变压器、电机的原因，谐波电流会使得铁损增大，电机、变压器铁芯
因此产生过多的热量，还会产生附加谐波转矩、机械振动等。这些都会对电机的
正常运行产生严重的影响，不但这样，还缩短了设备的使用寿命。
2)电子设备正常工作会造成影响。比如： 信号干扰、继电保护装置发生故障。
3)电容器的正常阻抗减小，造成电容器的负荷增大，甚至被烧毁。
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