现代电力电子技术基础李宏现代电力电子技术基础1章节(5704KB).ppt

PFC的工作原理如下：主电路的输出电压VO取样信号与基准电压Vref输入给电压误差放大器VA，整流后电压取样信号和的输出电压信号共同加到乘法器M的输入端，乘法器M的输出作为电流取样的基准信号，与电流取样信号经比较器CA比较后，产生PWM信号，PWM信号经驱动电路控制变换器开关的通断，从而使输入电流的波形与整流电压的波形相位基本一致，使电流谐波大为减小，提高了输入端功率因数，由于功率因数校正器同时保持输出电压恒定，使下一级开关电源的设计更为容易些。 常用的控制AC-DC变换器实现PFC的方法基本上有三种，即电流峰值控制，电流滞环控制，以及平均电流控制。下面就控制方法的各自特点结合原理框图叙述如下。 峰值电流控制法 图4-32为用峰值电流控制法实现Boost功率因数校正电路原理图。电感电流被送入比较器。电流基准值由乘法器输出供给。乘法器有两个输入，一个为输出电压取样与基准电压之间的误差（经过电压误差放大器）信号；另一个为输入交流电压整流后取样信号，因此电流基准为（双半波正弦电压），所以电感电流的峰值包络线跟踪输入电压的波形，输入电流与输入电压同相位，并接近正弦。闭环系统由双环组成，外环为电压环，内环为电流环。电压环由分压器、电压误差放大器、乘法器、电流比较器组成。因此，在提高输入端功率因数的同时，也能保持输出电压稳定。 峰值电流法存在的主要问题有以下几个：（1）电感电流的峰值和平均电流之间的误差在Boost功率因数校正器中是非常严重的问题，以致无法满足THD很小的要求。当峰值电流按要求的正弦波电流变化时，平均电流却不能作同样的变化。峰值与平均值的误差在小电流时变得非常严重，特别是当正弦波每半个周期过零时导致电感电流不连续时更是如此，这就需要大电感以减小电感电流斜率，但因此而产生的平坦的电感电流斜坡使系统的抗干扰性更差。（2）在占空比超过50%时不稳定，会产生低次谐波振荡。可在比较器输入端加上一个与电感电流下斜坡相同斜率的补偿斜坡来消除不稳定性。在Boost高功率因数校正器中，电感电流下斜坡斜率随经整流的正弦波输入电压的变化而变化。提供足够补偿的固定斜坡在大部分时间内会过补偿，这将导致性能降低并增加干扰。（3）峰值对噪声相当敏感。 图4-32 峰值电流法控制的Boost功率因数校正器电路原理框图 电流滞环控制法 图4-33给出了用电流滞环控制法控制的Boost功率因数校正器电路原理图。由图可见，电流滞环控制法与峰值电流控制法的差别只是控制电路中比较器换成了滞环比较器。滞环比较器的特性，和继电器特性一样，有一个电流滞环带，产生两个基准电流：上限和下限值。当电感电流达基准下限值时，开关导通，电感电流上升，当电感电流达基准上限值时，开关关断，电感电流下降。电流滞环宽度决定了电流纹波大小，它可以是固定值，也可以与瞬时平均电流成正比。电流滞环控制法对噪声仍很敏感。 从其控制原理上来说，仍是双环控制，内环为电流调节环，提高了系统控制的快速性。外环为稳定输出电压的闭环反馈，用来提高系统的稳定性和控制精度。给定的基准电压与反馈电压比较后，其输出和电压取样值乘积作为电流调节环的基准值与输入电流取样值经滞环比较器运算后，便形成了PWM脉冲驱动开关管的开通和关断。 图4-33 滞环法控制的Boost功率因数校正器电路原理图 平均电流控制法 图4-34给出一个用平均电流控制的Boost功率因数校正器电路原理图。它的主要特点是增加了电流误差放大器。平均电流控制法应用于功率因数调节，以输入整流电压和电压误差放大器输出的乘积作为电感电流的基准，该电流基准和电感电流取样信号送入误差放大器，其输出信号即平均电流误差信号，平均电流误差与锯齿波斜坡比较后，给开关驱动信号，并决定了其应有的占空比，输入电流平均值被迅速而精确地校正，使与输入整流电压同相位，并接近正弦波。放大后的由于电流环有较高的增益―带宽，使跟踪误差产生的畸变小于1%，容易实现接近于1的功率因数。 平均电流控制的特点有： （1）平均电流非常精确地跟随电流给定值。这在高功率因数校正器中尤其重要，这样用一个很小的电感就可使谐波干扰小于3%。实际上，在小电流时电感电流由连续变为不连续时，平均电流仍能很好地工作。这种变化对电压外环没有影响。 （2）不需要斜坡补偿，但在开关频率处必须限制环路增益以获得稳定性。 （3）抗干扰性非常好。对噪声不敏感。 （4）平均电流控制法可检测和控制电路的任意支路电流。 返回 图4-34 平均电流法控制的Boost功率因数校正器电路原理图  图4-34 平均电流法控制的Boost功率因数校正器电路原理图 练习题 1 单相半波可控整流电路的负载为感性负载：L=20mH，R=10，电源电压为100V，频率为50，分别求当 时的负载电流平均值，并画出输出电压和电流的波形