DSP数字化功率因数校正电路设计(2)

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2临界导通模式PFC校正基本原理.6

2.1功率因数基本概念...6

2.2临界PFC工作状态及原理分析.7

2.3临界模式下的PFC控制方法...9

3数字化临界导电模式PFC电路设计..11

3.1主电路设计12

3.2数字化控制回路的设计..16

3.3软件设计..20

4仿真与测试结果..25

4.1仿真..25

4.2测试结果..29

结论33

致谢34

参考文献...35
1 绪论
1.1 研究背景电力电子器件近些年来发展迅速，各种利用电力电子器件的装置也应运而生，例如开关电源，开关电源以其小型、轻量和高效率的特点被广泛应用于各种各样的电子设备中，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少因素之一[1]。开关电源采用交流电网作为输入，输出是恒定的直流电压，这就必须用到整流（AC/DC）电路。图1-1 给出了一种传统的整流电路，这种电路的优点是结构简单、成本低、可靠性高，但缺点也非常明显：由于输出端大容量电容的钳制作用，输入端只有在整流电压高于电容的钳制电压时才有电流流过，这样就使得输入电流程尖峰状，如图 1-2 所示，与输入电压波形相比失真严重，使输入端的功率因数还不到 0.7，不仅如此还会给电网带来大量的谐波和无功功率，严重干扰电网的正常工作。图1-1 传统整流电路图1-2 电压与电流波形无功功率和谐波给公用电网带来的不利影响有：（1）无功功率会增加无功电流，导致设备和线路发热加重文献综述；当视在功率一定时，无功功率的增加将会限制输、变电设备的供电能力；（2）电网内无功功率的增加会加剧线路上的电压损耗和电能的损耗；（3）谐波会使得电网中的元器件产生附加的谐波损耗，降低了设备的工作效率；严重时，谐波甚至会影响电气设备的正常工作，如会使电机、变压器、电容器、电缆等设备过热，破坏绝缘、寿命缩短以至损坏[2]；（4）谐波电流还会引起电路的“二次效应”，即谐波电流造成的压降会反过来使电网电压波形发生畸变[2]；在三相四线制的电源线路中，如果中性线中流过大量的电流三次谐波，将会出现发热严重的情况严重时会导致火灾；（5）谐波电流会对周边的通信系统产生恶劣的影响，轻者发出噪声，影响通信的质量；重者会使通信系统出现故障作。为了减轻电力电子设备造成的上述危害,保证电网可靠工作，目前越来越多的国家制对电气设备的谐波含量都提出了强制性要求，并制订了相应的标准。1982 年，IEC（国际电工委员会）制定了首个谐波电流抑制的规范——《家用设备及类似电气设备对供电系统干扰》，即 IEC555-2 标准，并于 1998 年对该标准进行了修正，同时还制定了IEC61000-3-2标准[3]。我国于93年颁布了国标GB/T14549-93 《电能质量公用电网谐波》，后又于 1998 年发布了国家标准 GB17625.1-1998《低压电器及电子设备发出谐波电流限值（设备每项输入电流≤16A ）》[4][5]。为了消除由用电设备带来的电网谐波污染，提高功率因数，电力电子领域研究人员提出了功率因数校正（Power Factor Correction—PFC）技术，随着上述标准的出台，开关电源电路中功率因数校正和谐波抑制面临的挑战越来越大，也正是这些标准不断推动着PFC技术的发展。
1.2 PFC技术分类和发展功率因数校正电路分为有源 PFC 和无源 PFC 两大类。无源校正电路也称为被动式校正电路，它们通常采用无源器件，如大容量的电感、电容、二极管和电阻等；有源校正电路也被称为主动式校正电路，通过使用有源器件如开关管、控制芯片等实现 PFC 功能[2]。