全桥移相大功率开关电源的设计(5)

ＩＥＣｌ０００—３—２谐波电流限制标准要求对于输入电压为２２０／３８０Ｖ，２３０／４００Ｖ或２４０／４１５Ｖ，且每相输入电流小于１６Ａ的电源设备（如三相对称设备，便携式设备）必须满足它的要求，见表３．２所示。

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江南人学在职人员学位论文

表３．２ＩＥＣ１０００．３—２谐波电流限制标准

Ｔａｂ．３—２ＩＥＣ１０００—３—２ｈａｍｏｎｉｃｃｕｒｒｅｎｔｌｉｍｉｔｉｎｇｓＩａｎｄａｒｄ

谐波次数ｎ

３

５

７

９

１１

１３

１５Ｓｎ≤３９

２

４

６

８Ｓｎ５４０最大允许谐波电流（Ａ）２．３０１．１４Ｏ．７７Ｏ．４０Ｏ．３３Ｏ．２１Ｏ．１５×１５／ｎ１．０８Ｏ．４３０．３００．２３×８／ｎ

限制谐波电流，提高功率因数可采用以下措施：

１．附加无源滤波器：在整流器和滤波电容之间接入～个滤波电感Ｌ，增加输入端交流电流的导电宽度，减缓电流冲击，减小波形畸变，从而减小电流的谐波成分。还可在交流侧并联接入ＬＣ谐振滤波器，使交流端输入电流中的谐波电流经ＬＣ谐振滤波器形成回路而不进入交流电源。

无源ＬＣ滤波器的优点是：电路简单、成本低、可靠性高、电磁干扰ＥＭＩ小。缺点是：体积大，很难做到高功率因数，一般只能达到Ｏ．９左右，工作性能与频率、负载变化和输入电压的变化有很大关系，ＬＣ回路有大的充放电流，还可能引发谐振。

２．采用ＰＷＭ高频整流：ＰＷＭ控制技术首先是在直流斩波电路和逆变电路中发展起来的。目前ＳＰｗＭ控制技术己在交流调速用变频器和不间断电源中获得广泛应该用。把逆变电路中的ＳＰＷＭ控制技术用于整流电路，就形成了ＰＷＭ整流电路。通过对ＰＷＭ整流电路的适当控制，可以使交流输入端的输入交流电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为１。这种整流器称为单功率因数变流器或高功率因数整流器。这种整流电路的主要缺点是输出直流电压是升压而不能降压，输出直流电压可以从交流电源电压峰值向高调节，如果向低调节就会使电路性能恶化，甚至不能工作。

３．附加有源功率因数校正器ＡＰＦＣ（ＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏ盯ｅｃｔｉｏｎ）：在二极管整流电路和负载之间接入一个ＤＣ．ＤＣ变换电路，采用电流和电压反馈技术，输入端交流电流跟踪交流正弦波电压，使交流输入电流接近正弦波，并和交流输入电压同相，从而使输入端总谐波畸变率ＴＨＤ＜５％，功率因数可提高到接近１。

有源功率因数校正电路工作于高频开关状态，体积小，重量轻，比无源校正电路效率高。所以本课题采用有源功率因数校正技术来提高开关电源的功率因数。

３¨”１３．３功率因数校正的实现方法ｎ

由功率因数阿＝ｙｃｏｓ①可知，要提高功率因数，有两个途径：

１．使输入电压、输入电流同相位。此时ｃｏｓ①＝１，所以阡＝ｙ。１４

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第三章有源功率内数校正的原理与设计

２．使输入电流正弦化。即，。＝，，埘（谐波为零），有｝＝１即：阼＝ｙｃｏｓ①＝１

ｌｒｍｓ

从而实现功率因数校正。

利用功率因数校正技术可以使交流输入电流波形完全跟踪交流输入电压波形，使输入电流波形呈纯正弦波，并且和输入电压同相位，此时整流器的负载可等效为纯电阻，所以有的地方又把功率因数校正电路叫做电阻仿真器。

３．４ＰＦＣ主电路的原理与设计

Ｂｏｏｓｔ变换器的ＰＦＣ原理

有源功率因数校正（ＡＰＦＣ）电路的主要思想是：选择输入电压为参考信号，使得３．４．１输入电流跟踪参考信号，实现输入电流的低频分量与输入电压为一个近似的同频同相正弦波，以提高功率因数和抑制谐波。图３．１所示为一个Ｂｏｏｓｔ变换器ＡＰＦｃ电路的原理图，其主电路由单相桥式整流器和Ｄｃ．ＤｃＢｏｏｓｔ变换器组成，控制电路由电压误差放大器ＶＡ、参考电压Ｕｒ、电流误差放大器ＣＡ、乘法器Ｍ、ＰｗＭ调制器和驱动器组成。

图３一ｌＢｏｏｓｔ变换器ＰＦＣ电路的原理图

Ｆｉｇ．３一ｌＢｏｏｓｔｃｏｎＶｅｒｔｅｒＰＦＣｐｒｉｎｃｉｐｌｅｃｉｒｃｕｉｔ

工作原理：主电路的输出电压Ｕｄｃ和参考电压Ｕｒ比较后，输入给电压误差放大器ＶＡ，整流电压检测值和电压误差放大器Ⅵ～的输出电压信号共同加到乘法器Ｍ的输入端，乘法器Ｍ的输出则作为电流反馈控制的基准信号，与开关电流的检测值比较后，经过电流误差放大器ＣＡ加到ＰｗＭ调制器及驱动器，以控制开关管ｖＴ的导通与关断，从而使得输入电流（即电感电流）低频分量的波形与整流电压的波形基本～致，使电流谐波大为减少，提高了电路功率因数。其中，输入电流高频分量对系统的影响可通过设置电流误差放大器ＣＡ的幅频特性来降低，通过设计，对于低频分量，电流误差放大器ｃＡ的增益较大，使得输入电流中的低频分量非常接近作为电流反馈控制的基准信号；对于高频分量，电流误差放大器ｃＡ的增益则很小，使得高频分量在电流误差放大器输出端几乎不存在，１５