有源功率因数校正实践报告

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1、姓名学号专业指导教师成绩电气工程及其自动化苗风东物理与电气工程学院课程设计报告有源功率因数校正张林2014.06.22一、功率因数的定义功率因数PF定义为：功率因数(PF)是指交流输入有功功率(P)与输入视在功率(S)的比值。PF=^-=1C0S<^=—cos^=ycos^(1)sULIRIR…屮式中：7:基波因数，即基波电流有效值L与电网电流有效值IR之比。IR：电网电流有效值I,：基波电流有效值U,.：电网电压有效值cos®：基波电流与基波电压的位移因数在线性电路中，无谐波电流，电网电流冇效值1。与基波电流冇效值T:相等，基波因数/

2、=1，所以PF=/•cosO=1•cosO=cosO。当线性电路且为纯电阻性负载吋，PF=/•cosO=1•1=1。有源功率因数校正技术1.有源功率因数校正分类(1)按电路结构分为：降压式、升/降压式、反激式、升压式(boost)。其中升压式为简单•电流型控制，PF值高，总谐波失真(THD:TotalHarmonicDistortion)小，效率高，适用于75W〜2000W功率范围的应用场合，应用最为广泛。它具有以下优点:•电路中的电感L适用于电流型控制•由于升压型APFC的预调整作用在输出电容器C上保持高电压，所以电容器C体积小、储能

3、大•在整个交流输入电压变化范围内能保持很高的功率因数•输入电流连续，并且在APFC开关瞬间输入电流小，易于EMI滤波•升压电感L能阻止快速的电压、电流瞬变，提高了电路工作可靠性(1)按输入电流的控制原理分为：平均电流型(工作频率固定，输入电流连续)、滞后电流型、峰值电流型、电压控制型。图1输入电流波形图其中平均电流型的主要有点如下：•恒频控制•工作在电感电流连续状态，开关管电流有效值小、EMI滤波器体积小。•能抑制开关噪声•输入电流波形失真小主要缺点是：•控制电路复杂•需用乘法器和除法器•需检测电感电流•需电流控制环路平均电流模式平均电

4、流控制的控制器♦跟踪误差小，瞬态特懈♦对噪声不敏感♦开关频率固定♦THD小♦EMI小♦需检测电感电流和乘法器控制结构复杂♦二极管反向恢复问题cnarLnJUUWTUC3854A/B(1)按输入电流的工作模式分为：连续导通模式CCM(ContinuousConductionMode)和不连续异通模式DCM(DiscontinuousConductionMode)。(2)按拓扑结构可分为：双级模式和单级模式。单级功率校正---峰值电流控制2、有源功率因数校正原理有源功率因数校正(ActivePowerFactorCorrection,简称A

5、PFC)技术的思路是，控制已整流后的电流，使之在对滤波大电容充电之前能与整流后的电压波形和同，从而避免形成电流脉冲，减小输入电流谐波，达到改善功率因数的目的。有源功率因数校正电路原理图整流器输出电压ud、升压变换器输出电容电压uC与给定电压U*c的差值都同时作为乘法器的输入，构成电压外环，而乘法器的输出就是电流环的给定电流I*s。升压变换器输出电容电压uC与给定电压U*c作比较的0的是判断输出电压是否与给定电压相同，如果不相同，可以通过调节器调节使之与给定电压相同，调节器（图中的运算放大器）的输出是一个直流值，这就是电压环的作用。而整流

6、器输出电压ud显然是正弦半波电压波形，它与调节器结果相乘后波形不变，所以很明显也是正弦半波的波形且与ud同相。定信号与电压波形同给定电压关。L1中的产生PWM通，电感电将乘法器的输出作为电流环的给I*s，才能保证被控制的电感电流iLud—致。I*s的幅值与输出电压uCU*c的差值有关，也与ud的幅值有电流检测信兮iF与I*s构成电流环，信号，即开关V的驱动信号。V导流增加，电流线性增加，电能以磁能的形式储存在电感线圈中，电容C放电为负载提供能量。当k增加到等于电流1/时，V截止，二极管导通，电源和升压电感L1（由于线圈中的磁能将改变线圈

7、L两端的电压极性，以保持其电流iL不变，线圈L转化成VL与电源电压VIN串联高于输出甩压）释放能量，同时给电容C充电和向负载供电，这就是电流环的作用。这种电路优点是输入电流完全连续，并且在整个输入电压的正弦周期都可以调试，缺点是输出电压必须大于输入电压的最大值，所以输出电压比较高，不能利用开关管实现输出短路保护。三、UC3854控制集成块UC3854是一种工作于平均电流的的升压型（boost）APFC电路，它的峰值开关电流近似等于输入电流，是I；前使用最广泛的APFC电路。1、UC3854总体结构UC3854的总体结构如下图所示，主要包

8、括以下几个功能模块：电压误差放大器模块，电流误差放大器模块，乘除法器模块，锯齿波发生器模块，输出驱动模块，以及峰值限制比较器模块，欠电压过电压保护模块，软起动模块和一些数字逻辑。为了简化模型，建模屮省去欠电