4 基于flyboost 模块的单级功率因数校正 AC/DC变换器 . 18
4.1 基于flyboost 模块的分析 . 19
4.2 基于flyboost 单元的拓扑族 22
4.3 基于flyboost 模块的单级功率因数校正的仿真 . 25
4.3.1 flyboost 电感的设计 25
4.3.2 反激变压器的设计 26
4.3.3 高压侧储能电容的设计 27
4.3.4 输出滤波电感L0和滤波电容C0的设计 27
4.3.5 开关管和二极管的选取 28
4.3.6 仿真 29
结 论 . 32
致 谢 . 33
参 考 文 献 34
1 绪论
1.1 研究背景
随着科学技术的不断进步,在快速发展的技术行业中,电气工程及其自动化
——改变我们行业的整体外观。如今,电力电子技术的迅速发展,在通信领域、
各种化工领域都存在着广泛应用[9]
。
由于电力电子技术的发展,而电源领域又从属于电力电子技术的一大方向。
在电源领域中,开关电源占有不可替代的地位。但是,它也有着缺点。它会产生
很多电流谐波和无功功率,这样的结果会造成电网的污染。除此之外,还会降低
系统功率因数,电网供电质量下降,成为电力公害。所以,功率因数的校正技术
变得非常重要。
文章设计了有源功率因数的校正电路。以 AC/DC 变换器为例,分析了普通
的二极管整流电路。 比如, 为什么会产生谐波电流,以及谐波电流有何种的危害,
并且介绍了应当如何做,才能抑制谐波,并且有什么样的途径可以提高功率因数。
从而得出了如何改进功率因数的策略以及功率因数的校正技术。最后,总结了所
做的工作。
1.2 AC/DC变换电路谐波分析及危害
采用的全桥二极管不控整流方式的输入电路,是AC/DC 电能变换器和开关
电源的传统方式。如下图所示 由于电路可以从电网中吸取高峰值电流,所以,尽管不控整流器的电路有着
简单可靠的优点,这也使的输入端电流和交流电压发生畸变。 我们试着分析电气设备本身自带的稳压电源。它的前置级电路是个峰值检波
器。整流器的导通角减小,导致电流脉冲成为了非正弦的窄脉冲,这些都是因为
高压电容滤波器上含有充电电压。这样使得电网输入端中,有了很大失真,并且
时间持续较短,峰值特别高的周期性的尖峰电流[2]
。
我们通过傅立叶级数分析展开,畸变的输入电流则:
i t = I1 sinwt + I3 sin 3wt + I5 sin 5wt + I7 sin 7wt + ⋯ (1.1)
在上述式子中, 我们可以看出输入电流只含有奇次谐波, 这也就是表明了i(t)
是一个奇谐波函数。这表明了在这种类型的装置中,侧电流存在很大的畸变。网
侧的滤波电容 C的值越大,电流畸变越严重。不仅如此,功率因数也因为这种原
因越来越低。一般地,功率因数约为 0.5~0.65。
输入电流谐波的危害有:
1)由于变压器、电机的原因,谐波电流会使得铁损增大,电机、变压器铁芯
因此产生过多的热量,还会产生附加谐波转矩、机械振动等。这些都会对电机的
正常运行产生严重的影响,不但这样,还缩短了设备的使用寿命。
2)电子设备正常工作会造成影响。比如: 信号干扰、继电保护装置发生故障。
3)电容器的正常阻抗减小,造成电容器的负荷增大,甚至被烧毁。
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