有源功率因数校正市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第6章 有源功率因数校正,6.1.1 有源电力滤波器和有源功率因数校正,对于消除电力系统谐波有,无源技术,和,有源技术,两种方法,在电网公用负载端并接一个专用功率变换器，对无功及谐波电流进行赔偿，这就是,有源滤波器,（,Active Filter）.,它将电网电流赔偿成为与电网电压同相位正弦电流,在负载即电力电子装置本身整流器和滤波电容之间增加一个功率变换电路，这就是,有源功率因数校正,（,Active Power Factor Correction，,简称,APFC）,电路，它将整流器输入电流校正成为与电网电压同相位正弦波，消除了谐波和无功电流，因而将电网功率因数提升到近似为1,图6-1 有源滤波器,图,6-2,APFC,基本原理框图,第1页,6.1.2 畸变电流产生与,APFC,基本原理,图6-3 传统整流电路及波形,因为输入电流波形畸变造成功率因数下降，并产生高次谐波分量，污染电网。,采取有源功率因数校正技术是处理上述问题有效路径,APFC,技术基本思想是将输入交流进行全波整流，在整流电路与滤波电容之间加入,DC/DC,变换，经过适当控制使输入电流波形自动跟随输入电压波形，即使整流器输出电流跟随它输出直流脉动电压波形，且要保持贮能电容电压稳定，从而实现稳压输出和单位功率因数输入,6-4,APFC,基本电路,从原理框图来看，,APFC,基本电路就是一个开关电源，但它与传统开关电源区分在于：,DC/DC,变换之前没有滤波电容，电压是全波整流器输出半波正弦脉动电压，这个正弦半波脉动直流电压和整流器输出电流与输出负载电压都受到实时检测与监控，其控制结果是到达全波整流器输入功率因数近似为1,第2页,6.1.3 有源功率因数校正电路结构,(,a),双级式 (,b),单级式,图6-5 有源功率因数校正电路结构,6.1.4 有源功率因数校正控制,（,a）,峰值电流控制方式,b）,平均电流控制方式,图6-7,APFC,控制技术波形,有源功率因数校正（,BoostAPFC）,技术思绪，主要是控制已整流后电流，使之在对滤波大电容充电之前，能与整流后电压波形相同，从而防止电流脉冲形成，到达改进功率因数目标。,6.1.5,APFC,技术应用,因为,APFC,使得电网端功率因数为1，减小了输入电流，降低了配电输入线损耗，消除了用电装置谐波分量对电网污染，所以，凡是本身工作会产生非线性，引发电网电压、电流畸变电力电子装置，假如增加功率因数校正部分对电网带来效益是显著;对于用电器本身则会增大致积提升成本,第四代,IGBT,工作频率已到达150,KHz，,完全能够取代功率,MOSFET;,而且用于功率因数校正集成控制器已先后出台并拥入市场，所以,APFC,成本增加不大，而可靠性大大提升了。同时因为,APFC,增加了一级功率调整步骤，它既要使输入电流波形呈正弦波，又要能够稳定输出电压，要同时含有两个互为矛盾特征，势必会造成动态响应恶化。但假如合理设计输出滤波电容,C，,就可适当得到赔偿。增大输出滤波电容,C,容量，使之同时满足电压纹波和交流突然断电时维持时间要求，就能处理问题,第3页,6.2峰值电流控制双级式,APFC,尽管,APFC,对消除电网污染，提升功率因数作用很显著，但控制电路比较复杂，伴随电子技术发展，专用于,APFC,集成电路（,IC）,已被开发研制出来，这对设计高功率因数，低谐波失真各类电子电路提供了技术支持。,6.2.1 调制器,MC34261,功效分析,图,6-8,MC34261,引脚功效图,其中1脚为反馈电压输入端（,U,FB,），2脚为赔偿端即误差放大器输出端，与1脚接有赔偿元件，3脚为乘法器输入端，4脚为电流传感器输入，5脚为零电流检测输入，6脚为接地端，7脚为,PWM,输出端，可直接驱动,Power MOSFET,或,IGBT，,脚8是,U,CC,提供正电源电压。用,MC34261,组成,Boost Converter,如图6-9所表示,(一,),误差放大器,（,Error Amplifier,）,（二）,乘法器,（,Multiplier）,（三）,零电流检测器,（,Zero Current Detector,）,第4页,（四,）,电流检测比较器和,RS,触发器（,Current Sense Comparator and RS Latch,）,图6-9 峰值电流控制制功率因数校正电路,（五,）,计时器（,Timer R）,(六)欠压闭锁（,Under Voltage LockoutUVLO）,（七）图腾输出级（,Totem Pole output Stage）,（八）逻辑分析,第5页,6.2.2 主电路原理分析,图6-9 峰值电流控制制功率因数校正电路,（一）开关导通时间,图6-10 开关管导通时等效电路,(二）关断时间,（三,）,斩波频率,第6页,(,四,),升压电感数值计算,(五)最大峰值电感电流,第7页,6.3 平均电流控制双级式,APFC,6.3.1 平均电流控制调制器,：,UC3854A/B,图,6-12,平均电流控制功率因数校正电路,（一）,UC3854A/B,极限参数,（二）,UC3854A/B,内部功效,（三）,UC3854A/B,使用（,applications information,）,（,1,）,保护输入（,Protection input,）,（2）控制输入（,Control inputs,）,鉌电源电压 22伏 驱动输出连续电流0.5,A,驱动输出占空比50%时电流1.5,A,输入电压：,11,伏,11,伏 5伏 输入电流：10,mA,功率损耗 1,W,存贮温度-65+150,焊接温度（锡焊，10秒钟300,第8页,6.3.2 主电路参数选择,（一）斩波频率,或,（二）,升压电感,L,选择,第9页,6.4 单级式功率因数校正变换器,（,Single-Stage Flyback PFC Converter,）,图6-14 单级,Fly back APFC Converter,图,6-15,Boost,和,Fly back,组合式开关电路,图6-16 单级式双管正激,APFC Converter,第10页,6.5 三相功率因数校正,（,Three-phase Power Factor Correction）,图,6-17,由单相,Boost,整流器组成三相,APFC,电路,图6-18三相单开关,Boost,功率因数校正电路,(,a),主电路拓扑 (,b),经典控制方案,图6-19 三相连续导通功率因数校正电路,第11页,