高功率因数电源

会计学1高功率因数电源高功率因数电源流失真系数；表示基波电压与基波电流之间的相移因数。11rms1rmsrms11rms1coscoscosIIIVIVFpPF第1页/共25页第2页/共25页第3页/共25页第4页/共25页第5页/共25页第6页/共25页第7页/共25页则开关管导通。基准电流来自于实际输入电流。第8页/共25页第9页/共25页 设计并制作一台具有功率因数校正环节(PFC)的整流电源，要求输出直流电压UO为36V，最大负载电流为2A，负载为电阻性负载。I2UI=220VACU2=18VAC隔 离变压器整流电路PFC控制电路IoUORL 设计任务设计任务第10页/共25页仿真图仿真图（1 1）当电压）当电压U2U2为为(15(1519)V19)V，负载电流，负载电流IOIO为为(0.5(0.52)A2)A时，要求时，要求 输出电压输出电压UO UO 稳定在稳定在36V36V，其误差的绝对值小于，其误差的绝对值小于5%5%。（2 2）变压器副边电流）变压器副边电流I2I2的波形应为正弦波，失真度小于的波形应为正弦波，失真度小于5%5%。（3 3）电路功率因数大于）电路功率因数大于0.950.95（在变压器副边测量）。（在变压器副边测量）。（4 4）输出电路具有过流保护功能）输出电路具有过流保护功能(输出电流输出电流IOIO达达2.5A2.5A时自动保护时自动保护)。（5 5）当）当U2U2电压为电压为18V18V，负载电流为，负载电流为(0.5(0.52)A2)A时，能对输出电压时，能对输出电压UOUO 在在(30(3036)V36)V范围内设定，其测量误差的绝对值小于范围内设定，其测量误差的绝对值小于2%2%。（6 6）设计制作功率因数测量电路，其测量误差的绝对值小于）设计制作功率因数测量电路，其测量误差的绝对值小于2%2%。技术指标技术指标第11页/共25页 方案比较与论证方案比较与论证 功率因数校正的控制方法：模拟控制方法、数字控制方法功率因数校正的控制方法：模拟控制方法、数字控制方法。功率因数校正两种控制方法功率因数校正两种控制方法:无源无源PFC（被动式（被动式PFC）、）、有有源源PFC（主动式（主动式PFC）按照输入电流的控制，有源功率因数校正有以下几种方法：按照输入电流的控制，有源功率因数校正有以下几种方法：(a)平均电流型、（平均电流型、（b)滞后电流型滞后电流型、(c)峰值电流型峰值电流型、(d)电电压控制型压控制型 第12页/共25页555多谐多谐振荡器方案一：采用方案一：采用DSP+BOOST实现实现 通过通过DSP编程控制完成系统的功率因数校正。编程控制完成系统的功率因数校正。优点：通过软件调整控制参数，使系统调试方便，减少了元器件的数量，优点：通过软件调整控制参数，使系统调试方便，减少了元器件的数量，减少材料和装配的成本，而且可减小干扰。减少材料和装配的成本，而且可减小干扰。缺点：软件编程困难，采样算法复杂，计算量大，难以达到很高的采样频缺点：软件编程困难，采样算法复杂，计算量大，难以达到很高的采样频 率，此率，此 外还要注意控制器和主电路的隔离和驱动外还要注意控制器和主电路的隔离和驱动。方案二：采用方案二：采用BOOST+UC3854实现实现 UC3854是一种工作于平均电流的的升压型有源功率因数校正电路。是一种工作于平均电流的的升压型有源功率因数校正电路。优点：使用专用优点：使用专用IC芯片，简单直接，无需软件编程芯片，简单直接，无需软件编程。缺点：电路调试麻烦，易受噪声干扰，需要调节的器件较多。缺点：电路调试麻烦，易受噪声干扰，需要调节的器件较多。第13页/共25页方案三：采用方案三：采用BOOST+UCC28019实现实现 UCC28019是一种采用平均电流模式对功率因数进行校正的芯片，该是一种采用平均电流模式对功率因数进行校正的芯片，该芯片使芯片使 输入电流的跟踪误差产生的畸变小于输入电流的跟踪误差产生的畸变小于1，实现了接近于，实现了接近于l的功率因的功率因数。数。优点：相对于方案二步骤少，简单易行，只需调节放大器的补偿网络。优点：相对于方案二步骤少，简单易行，只需调节放大器的补偿网络。最终实施方案：最终实施方案：2 2 0V自耦变压器18VUCC2801936V交 流 输入整流电路BOOST电路电阻负载PFC控制电路 第14页/共25页 系统总体设计系统总体设计 系统总体框图 第15页/共25页 系统主要构造为：主电路，控制电路，测量电路和保护系统主要构造为：主电路，控制电路，测量电路和保护电路四部分。从输入的交流电电路四部分。从输入的交流电220V 开始，经过隔离变压器开始，经过隔离变压器调压成交流电调压成交流电18V后送入全桥整流电路进行整流，再经过高后送入全桥整流电路进行整流，再经过高频滤波电容后送给主电路，主电路为频滤波电容后送给主电路，主电路为Boost 电路，由电路，由PFC 芯片芯片ucc28019 控制开关管导通关断，经过控制开关管导通关断，经过Boost电路升压电路升压后电压变为后电压变为3036V。控制电路和测量电路包括。控制电路和测量电路包括PFC控制电控制电路和单片机测量控制电路，路和单片机测量控制电路，PFC控制电路由专用控制电路由专用PFC芯片组芯片组成，单片机测量控制电路主要是输出侧通过电阻分压并用成，单片机测量控制电路主要是输出侧通过电阻分压并用AD 进行采集送至单片机进行电压测量显示，同样通过采样进行采集送至单片机进行电压测量显示，同样通过采样电阻进行电流测量显示。保护电路由电阻进行电流测量显示。保护电路由PFC芯片的过压和过流芯片的过压和过流保护，保护，以及以及AD检测输出电流的大小，过流则通过单片机关断继电检测输出电流的大小，过流则通过单片机关断继电器。器。第16页/共25页第17页/共25页 功率因素测量电路设计功率因素测量电路设计第18页/共25页第19页/共25页 电压和电流测量电路设计电压和电流测量电路设计 第20页/共25页第21页/共25页 系统软件设计系统软件设计开始系统初始化液晶初始化输出电压电流测量功率因数测量输出电压设定过流保护是否过流?是否有键按下?判断键码是否是否显示第22页/共25页 电路的测试电路的测试（）负载调整率的测试方法：在输入电压调为（）负载调整率的测试方法：在输入电压调为18V18V，输出电压设置为，输出电压设置为36V36V的条件下，调节负载电阻使输出电流为的条件下，调节负载电阻使输出电流为.6.6和和1.81.8，测量输出电压，分别记为，测量输出电压，分别记为U1U1和和U2U2，则负载调整率（，则负载调整率（U2U2U1U1）U2U2100%100%，即为负载调整率。，即为负载调整率。（）电压调整率的测试方法：调节负载当输出电压达到稳定值（）电压调整率的测试方法：调节负载当输出电压达到稳定值36V36V时，使输出电流为时，使输出电流为1.2A1.2A。调节调压器，使整流电路输入电压分别为。调节调压器，使整流电路输入电压分别为15V15V和和19V19V，测量这两种情况下输出电压，分别记为，测量这两种情况下输出电压，分别记为U3U3和和U4U4，则电压调整率，则电压调整率S1S1（U4U4U3U3）100%100%，即为电压调整率。，即为电压调整率。（）电压电流测量与显示测试方法：调节负载电阻，在系统输出电压稳定时，通过键盘设定输出电压，记录仪器测试的输出电压电流以及液晶显示值。（）电压电流测量与显示测试方法：调节负载电阻，在系统输出电压稳定时，通过键盘设定输出电压，记录仪器测试的输出电压电流以及液晶显示值。（）功率因数的测量：通过调节负载，输出不同电流值的情况下，用示波器的探头夹在鉴相的输出点，测量波形的占空比（）功率因数的测量：通过调节负载，输出不同电流值的情况下，用示波器的探头夹在鉴相的输出点，测量波形的占空比D D，即可计算功率因数，即可计算功率因数 ，与液晶显示的功率因数，与液晶显示的功率因数PF1PF1比较计算误差。比较计算误差。)360cos(0oDPF第23页/共25页第24页/共25页