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功率因数校正电路选编
功率因数校正电路;功率因数定义及其对电源的影响
功率因数校正电路分类及功率因数校正电路各种拓扑结构
断续导电模式、临界导电模式、连续导电模式
;
功率因数定义及其对电源的影响
;功率因数定义及其对电源影响;总谐波失真 THD:
可知总谐波失真与畸变因子dk 之间的关系如下式所示:
故对于功率因数值由总谐波失真与相位偏差来表示的具体表达式如下:;由上式可见,在功率电子设备的应用中,要想提高其电源的 PF 值,一方面要迫使输入电流相位跟踪输入电压变化,尽量减小两者之间的相位偏差? 的值;另一方面,限制输入电流中各次谐波电流分量的值,以实现较小的 THD 值,也是实现开关电源的高 PF 值的一个重要途径。;对于整流电路而言,由于输出电容的作用,只能在输入电压高于输出才可以导通,致使导通角很小。电流波形严重失真。根据谐波分析可以??道,这种电流各次谐波分量很大。导致功率因数很低。
;功率因数对电源的影响;
功率因数校正电路分类及功率因数校正电路各种拓扑结构
;断续导电模式(DCM)控制;临界导电模式(CRM)控制器 ;电流连续模式(CCM);滞环电流控制:开关导通时电感电流上升,上升到上限阈值时,滞环比较器输出低电平,开关管关断,电感电流下降;下降到下限阈值时,滞环比较器输出高电平,开关管导通,电感电流上升,其中取样电流来自电感电流。
控制简单,容易实现,而且具有很强的鲁棒性和快速动态响应。
其缺点是开关频率不固定,且受负载影响太大,滤波器设计困难。;平均电流控制:将电感电流信号与锯齿波信号相加。当两信号之和超过基准电流时,开关管关断,当其和小于基准电流时,开关管导通。取样电流来自实际输入电流而不是开关电流。
由于电流环有较高的增益带宽、跟踪误差小、瞬态特性较好。THD(5%)和EMI小、对噪声不敏感、开关频率固定、适用于大功率应用场合。
;缺点是参考电流与实际电流的误差随着占空比的变化而变化,可能引起低次电流谐波。
;开关电源设计(第三版)Abraham I.Pressman Keith Billings Taylor Morey 第十五章;对于传统 APFC 控制器都需要采样输入电流,输入电压和直流输出电压。将采样的正弦输入的电压信号转换为控制输入电流幅度的正弦比较基准,与采样电流信号比较确定开关管的占空比,实现电感电流波形的相位跟踪输入电压变化,从而抑制谐波电流,提高 PF 值。同时,采样输出电压用于控制和稳定直流输出电压的大小。在电路设计过程中,要完成较为复杂的模拟乘法器电路的设计。;单周期控制PFC;单周期控制理论;如果系统内部控制信号 Vref(t)及系统的输入信号 x(t)频率都远远小于开关管的工作频率,就可得到开关输入信号的有效值为yrms(t),一个周期内的表达式如下:
如果是输出电压在开通时间内的积分等于控制信号在一个周期内的积分:
;则在一个开关工作周期中,经过占空比调制输出信号的平均值就与控制信号的平均值相等,则下式成立:
这样, 在一个工作周期中实时的调制输出信号的有效值,就可得到输出有效值的表达式:
;单周期buck变换器;;单周期PFC控制;得到控制方程组:
只要上面两式相等就可以确定占空比D。由上式可以看出控制部分只要有一个加法器、一个积分器、一个比较器即可实现控制大大简化了控制电路。
单周期控制能够优化系统响应、减小畸变和抑制电源干扰,具有反应快、开关频率恒定、鲁棒性强、易于实现、控制电路简单等优点。
其缺点是需要快速复位的积分电路。
;1.李慧.基于数字峰值电流控制的PFC电路设计浙江大学.
2.张祥东,钱峰.单周期控制连续导电模式 PFC 原理和应用.上海华东理工大学自动化研究所.
3.Keyue M. Smedley and Slobodan Cuk. ONE-CYCLE CONTROL OF SWITCHING CONVERTERS.IEEE
4.功率因数校正手册.安美森半导体.2004.8
5.盛健健.单周期控制CCMPFC芯片的设计.电子科技大学
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