Boost单级功率因数校正与仿真毕业设计论文

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单相功率因数校正电路的设计与研究论文

单相功率因数校正电路的设计与研究论文摘要:单相功率因数校正电路是一种用于提高电力系统功率因数的电路装置。

本文以单相电力系统的功率因数校正为目标，对单相功率因数校正电路进行了设计与研究。

文章首先分析了单相功率因数校正的原理与意义，然后根据需求设计了一套单相功率因数校正电路，并进行了详细的实验与测试。

结果显示，该单相功率因数校正电路能够有效提高系统的功率因数，达到预期的效果。

关键词:单相电力系统、功率因数校正、电路设计、研究1.引言单相电力系统中，功率因数是衡量电力系统能量利用效率的一个重要指标。

功率因数是指有功功率与视在功率之间的比值。

当系统的功率因数低于1时，电网会出现无效功率，造成能量的浪费。

因此，单相功率因数校正电路的设计与研究具有重要的实际意义。

2.单相功率因数校正的原理与意义单相功率因数校正的原理是通过改变负载电路的电流波形，使其与电源电压波形保持一致，从而提高功率因数。

通过增加并联电容或改变电路的相角，可以对功率因数进行调节。

功率因数校正的意义在于提高电力系统的能源利用率，降低电网的无效功率损耗。

3.单相功率因数校正电路的设计根据单相功率因数校正的原理与需求，设计了一套单相功率因数校正电路。

该电路由交流电源、并联电容、三角形三角波发生器、比较器等组成。

交流电源提供电压供电，通过并联电容和三角波发生器的输出进行比较，得到比较器的输出信号，最后控制负载电流波形，实现功率因数校正。

4.实验与测试为验证单相功率因数校正电路的性能，进行了详细的实验与测试。

首先搭建了实验平台，连接电源、负载，同时进行电流、电压和功率因数的测量。

然后通过比较实验数据，分析功率因数校正前后的差异。

实验结果显示，通过单相功率因数校正电路的设计，系统的功率因数得到了明显的提高。

5.结论本文针对单相电力系统的功率因数校正问题，进行了电路设计与研究。

通过实验测试，验证了单相功率因数校正电路的有效性。

该电路能够提高电力系统的功率因数，达到节能减排的目的。

基于BOOST电路的有源功率因数校正设计

的基波电流与电压之间相位差减小来提高功率因数，被动式 PFC 包括静音式被动 PFC 和非静音式被动 PFC。被动式 PFC 的功率因数只能达到 0.7～0.8，它一般在高压滤波电容附近。 “填谷电路式”属于一种新型无源功率因数校正电路，其特点是利用整流桥后面的填谷电路来大幅度增加整流管的导通角，通过填平谷点，使输入电流从尖峰脉冲变为接近于正弦波的波形，将功率因数提高到 0.9 左右，显著降低总谐波失真。与传统的电感式无源功率因数校正电路相比，其优点是电路简单，功率因数补偿效果显著，并且在输入电路中不需要使用体积大重量沉的大电感器。有源 PFC 由电感电容及电子元器件组成，体积小、通过专用 IC 去调整电流的波形，对电流电压间的相位差进行补偿。有源 PFC 可以达到较高的功率因数──通常可达 98%以上，但成本也相对较高。此外，有源 PFC 还可用作辅助电源，因此在使用有源 PFC 电路中，往往不需要待机变压器，而且有源 PFC 输出直流电压的纹波很小，这种电源不必采用很大容量的滤波电容。
所以，电感电压小信号为
THD 会超过电流基波，PF 不超过 0.6。线路功率因数过低和电流谐波含量过高，不仅会对造成电能巨大浪费，而且会对电力系统产生严重污染，影响到整个电力系统的电气环境，包括电力系统本身和广大用户，都对 AC 线路电流谐波做出了具体的限制要求。为提高线路功率因数，抑制电流波形失真，必须采用 PFC 措施。在交流电路中，电压与电流之间的相位差(Φ)的余弦叫做功率因数，用符号 cosΦ 表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即 cosΦ=P/S。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为 1，一般具有电感性负载的电路功率因数都小于 1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。传统的开关电源存在一个致命的弱点，功率因数低，一般只有 0.45～0.75。导致功率因数降低的原因有两个，一个是线路电压与电流之间的相位角 ψ，另一个是电流或电压的波形失真。前一个原因人们是比较熟悉的。而后者在电工学等书籍中却从未涉及。其根源是整流电路后的滤波电容使输出电压平滑，但却使输入电流变为尖脉冲，降低了功率因数。功率因数（PF）定义为有功功率（P）与视在功率（S）之比值，即 PF=P/S。对于线路电压和电流均为正弦波波形并且二者相位角为 ψ 时，功率因数 PF 即为 cosψ。由于很多家用电器（如排风扇、抽油烟机等）和电气设备是既有电抗的阻抗负载，所以才会存在着电压与电流之间的相位角 ψ。这类电感性负载的功率因数都较低（一般为 0.5~0.6），说明交流（AC）电压设备的额定容量不能充分利用，输出大量的无功功率，致使输电效率降低。为提高负载功率因数，往往采取补偿措施。最简单的方法是在电感性负载两端并联电容器，这种方法称为并联补偿。 PFC 方案完全不同于传统的"功率因数补偿"，它是针对非正弦电流波形而采取的提高线路功率因数、迫使 AC 线路电流追踪电压波形的瞬时变化轨迹，并使电流与电压保持同相位，使系统呈纯电阻性的技术措施。功率因素校正的概念起源于 1980 年，但被重视和推广则在 20 世纪 80 年代末期和 90 年代。综观 PFC 技术的发展，PFC 技术可划分为两大类：一类是无源 PFC 技术；另一类是有源 PFC 技术。采用无源元件来改善输入功率因素，减小电流谐波满足标准要求，其特点是简单，但体积庞大、笨重，有些场合则无法满足要求。一般分“电感补偿式”和“填谷电路式(Valley Fill Circuit)”。“电感补偿方法”是使交流输入

Boost单级功率因数校正与仿真毕业设计论文

毕业设计论文Boost单级功率因数校正与仿真毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

功率因数校正论文：单周期控制软件开关boost变换器pfc技术的研究

功率因数校正论文：单周期控制软件开关Boost变换器PFC技术的研究【中文摘要】开关电源是为用电设备提供直流电源的一种电力电子装置,获得越来越广泛的应用。

但由此产生的网侧输入功率因数降低和谐波污染等问题也日趋严重,功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)技术可有效地减少网侧输入电流谐波含量并提高电源功率因数,正成为电力电子研究的热点之一。

在各种用于PFC变换器的电路拓扑中,Boost变换器因其拓扑结构简单、变换效率高、控制策略易实现等优点,被广泛应用于PFC电路中。

Boost PFC变换器根本都是工作于不连续导电模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)和连续导电模式(Continuous Conduction Mode, CCM)。

目前,大多采用平均电流控制来到达功率因数校正的,但平均电流控制中需要检测输入电压、电感电流、输出电压,并且使用乘法器来实现,使得系统控制复杂,投资增加。

单周期控制技术和软开关技术都是近些年来被提出的用于PFC的新型技术,单周期控制(One Cycle Control, OCC)作为一种新型的控制方式在功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)电路中得到广泛地应用。

单周期控制是一种新兴的非线性控制技术,与传统线性控制相比,它考虑到了开关非线性的影响,更适合对开关变换器的控制,能使系统有更快的动态响应、更强的鲁棒性和更好的输入波动抑制特性,并且单周控制PFC技术不需要乘法器,无需采样输入电压,简化了控制电路的设计。

而软开关技术的应用对于降低开关损耗,进而提高开关频率,无疑起到极为重要的作用。

本文采用的基于单周期控制的软开关Boost PFC变换器,在深入分析了单周期控制原理的根底上,将无源无损软开关技术应用于Boost PFC变换器中。

本文第二章详细介绍了无源无损软开关的工作过程,第三章主要分析了用单周期控制的Boost结构有源功率因数校正电路,推导出单相Boost结构APFC的单周期控制方程,并用根本的电路实现这种控制,和其他的APFC控制电路相比,电路结构大大简化。

基于MATLAB的Boost型功率因数校正电路的仿真分析

基于MATLAB的Boost型功率因数校正电路的仿真分析作者：孟利明王秀莲来源：《数字技术与应用》2009年第11期[摘要]本文在传统Boost型转换器的基础上,采用ZVT软开关技术对其改进,并使用MATLAB软件建立了仿真模型进行仿真分析。

[关键词]软开关 Boost型转换器功率因数校正[中图分类号]TN913[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2009)11-0047-021 引言为了满足输入电流谐波满足要求减小对电网的污染,现今的开关电源都采用功率因数校正技术(PFC)。

常见的功率因数校正转换器主电路的拓扑结构有:降压式(Buck)、升压式(Boost)、降/升压式(Buck-Boost)、反激式(Flyback)等,其中因Boost变换器具有效率高、电路简单、成本低等优点而等到广泛的应用[1]。

但传统的Boost变换器采用的是硬开关PFC技术,使得开关损耗大、开关电流应力大和二极管开关噪音大。

为弥补硬开关变换器的不足,人们不断探讨新型的Boost软开关变换器,如零电压过渡(ZVT-Boost)软开关变换器和零电流过渡(ZCT-Boost)软开关变换器。

由于零过渡软开关具有主开关为ZCS或ZVS、续流二极管为ZVS或ZCS、主开关和续流二极管的电流和电压应力小及在宽范围电源电压和负载电流内均可满足ZVS和ZCS条件,它们代表了目前软开关变换技术的最新发展[2]。

本文针对一种ZVT-Boost变换器,采用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立其仿真模型,并根据仿真图形对其电流电压进行了详细的分析。

2 ZVT-Boost型变换器的设计2.1 ZVT-Boost型变换器拓扑电路图 1 是ZVT-Boost变换器的拓扑电路。

有图可知,除在主开关加有谐振电容Cs外,在传统的Boost变换器拓扑结构的基础上还多了有 Cb、Cr、Lr、D1、D2、D5和辅助开关S2组成的谐振电路。

2.2 变换器工作过程假设交流电源侧电感足够大,Lin >> Lr,开关频率远远高于输入正弦波频率,则在一个开关周期内交流电源相当于一个直流电源[3]。

Boost ZVT-PWM变换器在单相功率因数校正的应用

波形跟随输入电压波形，因而控制简单。但是缺
点是开关不仅要通过较大的通态电流，而且关断较大的峰值电流引起很大的关断损耗，同时还会产生严重的电磁干扰。因此在Ｂｏｔ电路中采用ｏｓ
ｃｎｅｔｉｇｅｐａｅｐｃｃｎｉｐｏｅｏｒａｔｒａｄｄｃｅｓｅｓｉｈｐｗｒａｄｒｄｃＭＩｏｖｒｅｉｓｌｈｓＦａｍｒｖｗｅｃｏｎｅｒａｅｔｗｔｏｅｎｕｅＥ．ｒｎｎｐｆｈｃｅ
ｓｍｕａｉｎｗｉｔｂｓｆｗａｅａｅｓｍｅｔ．ｈｅｕｔｓｏａｅａｐｉａｉｎｏｏｓｙ — ＷＭｉｌｔｔＭａｌｏｔｒｔｈａｍｅＴｅｒｓｌｈｗｔｔｈｐｌｔｏｈａｔｉｓｈｔｃｏｆＢｏｔＴＰＺ
１引言
目前，Ｂｏｔ电路已广泛应用于单相整流电ｏｓ源的功率因数校正技术中。传统的Ｂｏｔ电路工ｏｓ
作在硬开关状态，其特点是工作在不连续导电模
式时，电感电流峰值正比于输入电压，输入电流
Ｔｃｎｌｇ，ｕｙｎ１０６ＨｎｎＣｉａｅｈｏｏｙＹｅａｇ４４０，ｕａ，ｈｎ）
பைடு நூலகம்
Ａｂｔａｔｈａｅｎｒｄｃｓａｓｆ—ｗｉｈｎｉｇｅｐａｅｐｗｒｆｃｏｏｒｃｉｎｃｒｕｔＢｏｓｓｒｃ：Ｔｅｐｐｒｉｔｕｅｏｔｔｉｇｓｎｌｈｓｏｅａｔｒｃｒｅｔｉｃｉｏｓｃｏ－ｏｔ

硕士学位论文单相 boost 功率因数校正技术研究

2.3.1 MC56F8013 芯片特点与资源介绍 ............................................................................ 8 2.3.2 电路工作状态.............................................................................................................. 8 2.3.3 电感电流断续时的导通比与输入功率因数................................................................ 9 2.3.4 DCM电感的设计....................................................................................................... 12 2.3.5 控制程序...................................................................................................................... 13 2.3.6 实验结果.................................................................................................................... 14 2.4 电感电流临界连续模式BCM功率因数校正技术 ............................................................... 15 2.4.1 MC34262 芯片的特点与基本性能........................................................................... 17 2.4.2 BCM的约束关系（开关周期公式）....................................................................... 18 2.4.3 电路参数设计............................................................................................................ 19 2.4.4 实验结果与分析........................................................................................................ 21 2.5 本章小结 ............................................................................................................................... 22

开关电源有源功率因数校正电路的设计与仿真研究_毕业设计论文

开关电源有源功率因数校正电路的设计与仿真研究摘要本文对Boost型功率因数校正技术进行了分析、设计和研究。

详细分析了有源功率因数校正器的基本工作原理，通过比较几种不同拓扑的PFC变换器主电路的优缺点，和比较控制电路的几种不同控制方法的优缺点，明确本文所要研究的对象为平均电流控制（ACM）的Boost型功率因数校正器。

在此基础上对Boost主电路和控制电路进行数学建模，得出其状态方程和传递函数，运用仿真软件MATLAB中的Simulink工具，建立了Boost主电路和控制电路的Simulink仿真模型，并得出其仿真结果。

本文根据Boost变换器的特点和要求，设计了一个具体、实用的带PFC功能的开关电源电路，并给出了具体设计步骤和电路参数的计算。

平均电流控制的单相Boost功率因数校正电路，完全能够达到整流、高输入功率因数、升压、稳压、低纹波的目标，具有广阔的应用前景。

关键词：功率因数校正；Boost变换器；仿真AbstractBased on the summary of the fruits of the research of the Active Power Factor Correction, the PFC system, which adopts Boost power converter circuit and Average Current Mode control scheme, is well studied in this thesis.According to the principle and the discussion of the single-phase active power correction, concluding different structures of the main circuit and methods of the controllers, the PFC system, which adopts Boost power converter circuit and Average Current Mode control scheme is indicated as the developing direction of PFC and regarded as PFC system structure.Then, the state differential equations of ideal Boost converter and the general transfer functions of PWM converter are deduced and the simulation models of ideal converter are showed using MATLAB.Besides, we design a practical circuit with the function of PFC, giving discrete design steps and the calculation of the circuit parameters.Finally, we can conclude that the PFC system which adopts Boost power converter circuit and Average Current Mode control scheme can achieve good performance, which can be used widely in the future.Key words: PFC (power factor correction); Boost converter; Simulation目录第1章绪论 (1)1.1 课题研究意义 (1)1.2 功率因数 (1)1.3 功率因数校正方法 (2)1.4 本文所做的主要工作 (4)第2章有源功率因数校正技术 (5)2.1 APFC原理 (5)2.2APFC技术分类 (6)2.3有源功率因数校正的主电路拓扑 (6)2.4有源功率因数校正技术的工作模式 (7)2.5有源功率因数校正技术的控制策略 (9)第3章APFC电路的设计 (14)3.1APFC电路的选择 (14)3.2APFC电路的参数设计 (15)3.3本章小结 (20)第4章APFC电路的仿真分析 (21)4.1MATLAB简介 (21)4.2APFC主电路的仿真 (22)4.3Boost型APFC电路的仿真 (25)4.4APFC电路的优化设计 (30)4.5本章小结 (33)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (36)第1章绪论1.1 课题研究意义随着电子科学技术的发展和应用，电子设备的种类越来越多，其中电源已经成为这些电子设备不可缺少的一部分。

功率因数校正(论文)

有源功率因数校正技术是在整流器和滤波电容之间增加一个DC/DC开关变换器。其主要思想如下:选择输入电压为一个参考信号，使得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同频同相的波形，以提高功率因数和抑制谐波:同时采用电压反馈，使输出电压为近似平滑的直流输出电压。简而言之，有源功率因数校正技术的目的是使输入电流跟踪输入电压，并使输出电压稳定。
Keyword:powerfactor correction, rectifier,UC3854
第一章引言
1.1
随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通和家庭中的应用日益广泛，而谐波所造成的危害也日益严重，这己经严重阻碍了电力电子技术的发展。
从220V交流电网经整流供给直流是电力电子技术及电子仪器中应用极为广泛的一种基本变流方案。在含有AC/DC变换器的电力电子装置中，DC/DC变换器或DC/AC变换器的供电电源一般是由交流市电经整流和大电容滤波后得到较为平直的直流电压。大家都知道整流器——电容滤波电路是一种非线性元件和储能元件的结合，因此，虽然输入交流电压是正弦波，而输入交流电流却是一个时间很短、峰值很高的周期性尖峰电流，波形严重畸变。对这种畸变的输入电流进行傅立叶分析，它除含有基波外，还含有大量的高次谐波分量。这些高次谐波倒流入电网，引起严重的谐波“污染”，造成严重危适应了电力电子技术的发展方向，近年来受到广泛重视。目前，国内外在PFC控制技术、数学模型的建立、检测手段等方面都作了大量的研究。对于小功率(100 W以下)AC-DC开关电源，现在国内外正在研究单级高功率因数电路(APFC电路和开关电源只用一级电路构成)，功率因数可达0.9，而成本只增加5%。
国际产业界也开发研制出许多专用APFC控制芯片，UNITRODE，TOKO、MICROLINER，MOTOROLA等国际知名IC公司生产的APFC控制IC达64种之多，极大的简化了有源功率因数电路的设计，推动了APFC技术的发展和应用。

单相有源功率因数校正电路仿真

单相有源功率因数校正电路仿真摘要：传统的AC-DC 变换器的广泛应用对电网产生了大量的谐波污染。

有源功率因数校正技术(APFC)是抑制谐波电流、提高功率因数的行之有效的办法。

本文论述了单相功率因数校正APFC 的原理和方法，通过对Boost 型滞环控制的DC-DC 变换器采用Matlab 进行仿真，获得了最后校正的功率因数结果，说明这种PFC 方案的能获得良好的效果，适用于多种场合。

关键词：有源功率因数校正，Boost 电路，滞环控制1 绪论功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系。

功率因数可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电能利用率越高。

交换式电源供电器上的功率因数校正器的运作原理是通过控制调整交流电电流输入波形，使其与直流电电压波形尽可能一致，让功率因数趋近于1.折对于电力需求量达到某一个水平的电子设备而言是很重要的，否则，电力设备系统消耗的电能可能超出其规格，极可能干扰同系统的其他电子设备。

2 功率因数的定义和校正原理根据电工学的基本理论功率因数（PF ）的定义：交流输入有功功率（P ）与视在功率（S ）的比值，用公式表示为：1111cos cos cos rms rmsU I I P PF S U I I φφγφ==== (1) 式中：1U 表示输入基波电流有效值；cos φ表示基波电压与基波电流之间的位移因数；γ表示输入电流畸变因数；rms I 表示输入电流有效值。

可见PF 由电流畸变因数γ和位移因数cos φ决定，cos φ小表示用电设备的功率大，在有功功率不变的情况下实在功率增加，线路总电流增大，线路传输压降也将增大，倒是电气设备容量增加，利用率低，导线、变压器绕组损耗大，严重影响电网的供电质量，变化快时甚至可以导致电网崩溃。

输入电流即便因数γ值低，表示输入电流谐波分量大，将造成输入电流波形畸变，对电网造成污染，使用电设备产生机械振动、噪声、过电压，损坏电子设备。

CCM单相boost功率因数校正系统的分析与研究 (2)

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基于CCM的单相Boost-PFC电路的设计与仿真

基于CCM的单相Boost-PFC电路的设计与仿真基于CCM的单相Boost PFC电路的设计与仿真摘要近年来，为了避免“电网污染”，如何抑制谐波电流、提高功率因数成了备受关注的问题，而有源功率因数校正技术正是行之有效的方法。

尤其是在单相Boost型电路中得到了广泛的应用。

它是在桥式整流器与负载接一个DC-DC变换器，应用控制电路的电压电流双环反馈，使电网输入电流波形趋于正弦化且相位保持与输入电压相同，从而大幅降低THD,使得PF接近于1。

交流输入电压通过全桥后，得到全波整流电压，再经过MOS 管的开关控制使输入电流自动跟随输入电压基准的正弦化脉动，并获得稳定的升压输出，给负载提供直流电压源。

本文先简要介绍了功率因数校正技术的现状与发展，着重讨论了有源功率因数校正的原理、拓扑结构、控制方式等内容，然后对控制器UC3854进行了简单的构造分析，最后设计出基于UC3854芯片CCM工作模式的Boost PFC电路。

关键词：有源功率因数校正，Boost变换器，电流连续模式，平均电流控制，UC3854ABSTRACTIn recent years, in order to avoid "grid pollution", how to suppress the harmonic current, improve the power factor has become a concern, and active power factor correction technology is an effective method. Especially in single-phase Boost-type circuit has been widely used. It is in the bridge rectifier and the load connected to a DC-DC converter, the application of the control circuit voltage and current double loop feedback, so that the grid input current waveform tends to be sinusoidal and phase to maintain the same with the input voltage, thereby significantly reducing the THD, making PF close In 1. AC input voltage through the full bridge, the full-wave rectifier voltage, and then through the MOS tube switch control so that the input current automatically follows the input voltage reference sinusoidal pulsation, and obtain a stable boost output to the load to provide DC voltage source.In this paper, the present situation and development of power factor correction technology are briefly introduced. The principle, topology and control mode of active power factor correction are discussed emphatically. Then, the simple structure analysis of controller UC3854 is carried out. Finally, Chip CCM operating mode Boost PFC circuit.Keywords: Active Power Factor Correction, Boost converter, Current Continuous Mode, Average current control, UC3854目录1绪论 (1)1.1 功率因数校正的背景意义 (1)1.2 功率因数校正的发展概述 (1)1.3功率因数校正的实现方法分类 (2)1.3.1按PFC电路使用的元器件分类 (2)1.3.2 按供电方式分类 (2)1.3.3 按PFC电路的级联方式分类 (2)1.3.4 按PFC电路的电路拓扑结构分类 (2)1.4 本文所做的主要工作 (2)2 功率因数校正原理 (4)2.1 功率因数 (4)2.1.1 功率因数的定义 (4)2.1.2 功率因数与总谐波失真系数（THD）的关系 (4)2.1.3功率因数校正的任务 (4)2.1.4电源电流波形失真原因简析 (5)2.2 有源功率因数校正的基本原理 (5)2.3 有源功率因数校正的拓扑结构 (6)2.4 有源功率因数校正的工作模式及控制方式 (7)2.4.1电流断续模式（Discontinuous Current Mode,DCM） (8)2.4.2电流临界模式（Boundary Conduction Mode,BCM） (8)2.4.3电流连续模式（Continuous Current Mode,CCM） (9)3 PFC主电路主要元器件的参数设计 (13)3.1本PFC电路的设计指标 (13)3.2 Boost变换器的工作原理 (13)3.3主电路元器件的参数设计 (15)3.1.1开关频率的选择 (15)3.1.2升压电感的选择 (15)3.1.3输出电容的选择 (16)3.1.4开关管和二极管的选择 (16)4基于UC3854控制电路的设计 (17)4.1 UC3854控制器概述 (17)4.2 UC3854控制器的内部结构和功能特点 (17)4.2.1 UC3854控制器的内部结构 (17)4.2.2 UC3854控制器的功能特点 (18)4.3 UC3854控制电路各参数设计 (20)4.3.1 电流感测电阻的选择 (20)4.3.2 峰值电流限制 (20)4.3.3 前馈电压信号 (20)4.3.4 乘法器的设定 (21)4.3.5 乘法器的输入电流 (21)4.3.6 乘法器的输出电流 (21)4.3.7 振荡器的频率 (22)4.3.8 电流误差放大器的补偿 (22)4.3.9 电压误差放大器的补偿 (23)4.3.10 前馈电压滤波电容 (23)4.4 UC3854的仿真电路及仿真波形展示 (24)总结 (29)致谢 (30)参考文献.................................................................................................................... 错误!未定义书签。

单相功率因数校正的仿真研究.

学号14051400645毕业设计（论文）题目：单相功率因数校正电路的仿真研究作者王任届别 2009届系别机械与电气工程系专业自动化指导教师荣军职称讲师完成时间 2009年5月21日摘要现代开关电源技术所面临的最重要课题之一就是功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)。

在各种单相PFC电路拓扑结构中，Boost升压型功率因数校正电路由于具有主电路结构简单，变换效率高，控制策略易实现等优点而得到广泛应用。

本文叙述了有源功率因数校正(APFC)的原理和方法，对硬开关和软开关主电路的主要元器件参数进行设计，并在软件环境下搭建了功率因数校正电路Boost变换器与Boost-ZVT变换器的仿真模型，分别对输入电压与输入电流、开关管驱动波形、输出电压与输出电流进行仿真，并对仿真结果进行分析和比较，指出了它们各自的优点与缺点。

关键词：开关电源；功率因数校正；OrCAD/PSpice仿真ABSTRACTOne of the most important issue in modern switching power technology is the Power Factor Correction(PFC). Among a variety of single-phase PFC circuit, Boost boost power factor correction has been widely used as a result of the simplicity of the main circuit structure, high conversion efficiency and easy control strategy achievement. This paper considers the principle and method of the Active Power Factor Correction(APFC) and designs the parameters of main circuit components of hard switching and soft switching. Meanwhile, it establishs the PFC Boost converter circuit and the Boost-ZVT converter simulation model by utilizing software. Moreover, it simulates the waveform of input voltage and current together with the drive waveform of the switch tube and the waveform of output voltage and output current respectively. At last, it analyzes the simulation results, then makes a comparison, pointing out their advantages and disadvantages respectively.Key words: Switching Power; PFC; OrCAD/PSpice simulation目录摘要 (I)ABSTRACT........................................................... I I 目录............................................................. I II 1 绪论. (1)1.1开关电源概述 (1)1.2功率因数校正概述 (2)1.3软开关单相升压功率因数校正 (3)2 有源功率因数校正APFC的基本工作原理与应用 (3)2.1功率因数校正（PFC）的定义及意义 (3)2.1.1 功率因数校正的定义 (3)2.1.2 功率因数校正的意义 (4)2.2有源功率因数校正技术的研究现状 (6)2.3功率因数校正实现方法 (6)2.4有源功率因数校正技术的分类 (6)3 BOOST变换器功率因数硬开关校正电路的仿真 (8)3.1主电路的设计及工作波形图 (8)3.2B OOST变换器基本原理 (8)3.3主电路主要元器件的参数设计 (9)3.3.1 高功率因数校正硬开关AC/DC变换电路技术指标 (9)3.3.2 升压电感的设计 (9)的设计 (10)3.3.3 输出电容CO3.4主电路的仿真与分析 (11)4 BOOST型ZVT-PWM功率因数软开关校正电路的仿真 (13)4.1主电路的设计及工作波形图 (13)4.2B OOST型ZVT-PWM变换器工作原理 (14)4.3B OOST型ZVT-PWM变换器运行模式分析 (14)4.4硬开关技术的缺点 (16)4.5B OOST型ZVT-PWM变换器的优缺点 (19)4.6软开关技术的特性 (19)4.7主电路主要元器件的参数设计 (20)4.7.1 高功率因数校正软开关AC/DC变换电路技术指标 (20)4.7.2 谐振电感Lr的设计 (21)4.7.3 谐振电容Cr的设计 (22)4.8主电路的仿真与分析 (22)5 全文总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)1 绪论1.1 开关电源概述电源是所有用电设备的心脏，为设备提供动力。

Boost结构单周期控制的有源功率因数校正电路设计

电力自动化设备Electric Power Automation EquipmentVol．31No．12Dec.2011第31卷第12期2011年12月0引言随着电力电子装置应用的日益广泛，公共电网谐波污染也日趋严重［1-3］，由电力电子装置产生的大量谐波注入公共电网，严重影响了供电质量，增加了电网损耗，严重时还可能造成某些设备不能正常工作甚至损坏。

另外，许多电力电子装置的功率因数很低，给电网带来额外负担。

如何消除电力电子装置的谐波污染并提高其功率因数，已成为电力电子技术研究的一项重大课题，是目前国内外研究的热点［4-7］。

在各种电力电子装置中，整流装置所占的比例最大。

目前，常用的整流电路几乎都采用晶闸管相控整流电路或二极管整流电路的非线性电路，但工频二极管和晶闸管整流器存在2个缺点：一是从公共连接点吸取高峰值脉冲电流，使网侧功率因数降低，网损增加；二是给电网注入大量的谐波，造成严重的谐波污染。

抑制谐波和提高功率因数有2种方法：一是对电网实施谐波补偿的被动方法，装设补偿装置对谐波进行补偿，即采用无源滤波或有源电力滤波电路来旁路或消除谐波；二是对电力电子设备自身进行改进的主动方法，在整流器内部采取有源功率因数校正（APFC ）技术。

后者是一种更积极的方法，也是目前的研究热点之一［8-10］。

本文设计了单相单周期控制Boost 结构APFC 电路，给出电路参数选择方法，并对设计电路进行了仿真［11-13］，对样机进行了测试。

1单周期控制的Boost 结构APFC 电路的工作原理和稳定性分析1.1工作原理单周期控制的Boost 结构APFC 电路的原理图如图1所示，主电路由单相Boost 变换器构成，控制电路采用IR1150控制芯片控制。

电路控制目标为：通过合适变量的控制，使电网提供给电路的电流i in 与电网电压u in 同相位且波形相同，即整流桥整流后的输出电流i L 与其输出电压U in 相位相同且波形相同，从而保证电网输出电流是正弦波。

单级boost型apfc电路控制方法的研究及仿真

单级boost型apfc电路控制方法的研究及仿真单级boost型apfc电路是一种广泛应用于交流电源的电路拓扑结构，用于改善功率因数和提高电源效率。

在单级boost型apfc电路中，功率因数校正 (Power Factor Correction，PFC) 是一项重要的任务，因为交流电源在工作过程中往往会产生较大的谐波电流，会对电网造成较大的污染。

因此，研究和仿真单级boost型apfc电路的控制方法，对于改善电源质量和提高能量利用率具有重要的意义。

1. 输入电流控制：为了提高功率因数和减小谐波电流，需要对输入电流进行控制。

可以采用hysteresis current control或average current control等控制方法，通过调节开关器件的导通时间来控制输入电流。

2. 输出电压控制：在单级boost型apfc电路中，输出电压是稳定工作的关键。

通过控制开关器件的开关频率和占空比，可以实现精确的输出电压控制。

3.功率因数校正控制：为了提高功率因数，需要控制输出电流与输入电压之间的相位差。

可以通过添加控制回路，对电流进行定相控制，使其与输入电压同相或基本同相，从而达到功率因数校正的目的。

仿真是研究和优化单级boost型apfc电路控制方法的一种有效手段。

可以利用软件如MATLAB/Simulink进行仿真，建立电路模型并进行参数调节和信号分析，从而获得电路的性能和特点。

通过对单级boost型apfc电路控制方法的研究和仿真，可以优化电路的性能和效率，提高电源质量和能量利用率，满足现代电力系统对电源稳定性和能量节约的要求。

基于PSpice的单相Boost功率因数控制器仿真及实现

供电能。
感、开关频率固定等优点。而Ｕ１５Ｂ是一种专用于Ｃ８４
功率因数校正的控制器，它包含了平均电流型控制所需的全部功能，其特点是：制Ｂｏｔ压Ｐ控ｏｓ升ＷＭ变换器的输入端功率因数达到０９；制电网电流失真小．９限
带，合理的相角裕度，并具有抑制开关噪声的能力。
其工作原理为：比于输入全波整流电压的电流正ＩＣ和误差放大器输出电压ＶＯＴ，前馈电压ＡＡＵ及ＶＭＳ在乘法器中相乘，生基准电流信号ＩＲ产ＭＯ，ＭＯＩ在电阻ＲＭＯ上所产生的压降具有与输入整流电压相同的波形，输入电流ｉＬ通过电流采样电阻Ｒ，Ｓ产生电流采样电压Ｖ，与ＲＳ它ＭＯ上的电压相减后加在电流
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第３７卷
第２期
航空计算技术
ＡｅｏａｔｃｌＣｏｒｎｕｉａｍｐｕｉｇＴｅｈｎｑｔｎｃｉｕｅ
Ｖ０．７Ｎｏ．１３２Ｍａ．Ｏｏｒ２７
２００７年３月
基于ＰｐｃＳｉｅ的单相Ｂｏｔ率因数控制器仿真及实现ｏｓ功
靠ＰＷＭ开关电路来完成的，电流误差放大器输出电
压与一个三角波电压在ＰＷＭ比较器中比较后产生一个ＰＷＭ触发脉冲，驱动功率ＭＯＦＴ，宽调制的去ＳＥ脉高频开关电流在升压电感Ｌ的作用下全周期向负载提

CCM单相boost功率因数校正系统的分析与研究

CCM单相boost功率因数校正系统的分析与研究摘要本文设计了一种高功率因数、低电磁干扰的单级CCM-BOOST功率因数校正电路。

首先对有源功率因数校正电路进行了详细的分析。

基于对有源功率因数校正电路的双级式和单级式结构的特点比较，本文采用了单级式的电路结构。

选择Boost电路为有源功率因数校正电路的主电路，给出了Boost电路的组成并分析了它的工作过程。

在此基础上本文采用连续导电工作模式(CCM)和平均电流控制策略，并应用DSP作为有源功率因数校正电路的控制芯片。

对TMS320LF2407A芯片的工作原理及各引脚功能作了介绍，对相应的控制部分的控制输入、乘法器、电压环和电流环部分进行了详细的分析。

最后，在上述对有源功率因数校正电路做了优化基础上，在输入电压为市电220V/50Hz条件下，对有源功率因数校正电路进行优化，输出400V直流电，并应用MATLAB软件进行了仿真计算。

关键词：功率因数校正PFC技术；MATLAB仿真；Boost电路AbstractA single stage CCM-BOOST power factor correction circuit with high power factor and low electromagnetic interference is designed in this paper. First of all, the active power factor correction circuit is analyzed in detail. Based on the comparison of the two stage and single stage structures of the active power factor correction (APFC) circuit, a single stage circuit is adopted in this paper. The Boost circuit is selected as the main circuit of the active power factor correction circuit, and the composition of the Boost circuit is given and its working process is analyzed. On this basis, the continuous conduction mode (CCM) and the average current control strategy are adopted in this paper, and DSP is used as the control chip of active power factor correction circuit. The working principle of TMS320LF2407A chip and the functions of each pin are introduced. The control input, multiplier, voltage loop and current loop part of the control part are analyzed in detail. Finally, based on the above optimization of active power factor correction circuit, the active power factor correction circuit is optimized under the condition of input voltage of 220V/50 Hz, and 400V DC power is output, and the simulation is carried out by using MATLAB software.Key words: power factor correction (PFC) PFC technology; MATLAB simulation; Boost circuit目录摘要 (I)Abstract (II)1、前言 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.2研究价值 (1)1.3国内外研究现状 (1)1.4研究方法 (3)2、基于DSP的PFC数字系统采样硬件设计 (4)2.1数字控制平台选取及外围电路设计 (4)2.1.1 DSP控制器的选用 (4)2.1.2 时钟模块硬件电路 (6)2.1.3 复位电路 (7)2.1.4DSP控制器晶振电路 (8)2.2数字控制器的主电路设计 (8)2.2.1有源功率因数校正电路的原理 (8)2.2.2采样算法和采样频率的选择 (9)2.2.3 PWM信号的产生 (11)2.2.4 PFC升压转换器的结构 (14)2.3 Boost型功率因数校正器的设计与实现 (14)2.3.1前馈电压环节(Fcn(qk))的设计 (14)2.3.2电压反馈环节(Fcn(bk))的设计 (15)2.3.3电流环（Fcn(I)）的设计 (16)3、单相有源功率因数校正电路仿真 (17)3.1 建立仿真模型 (17)3.2 仿真结果分析 (18)3.3 对系统进行分析 (23)总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附录 (28)1、前言1.1研究背景及意义随着功率半导体开关器件技术有了一定的进步，促使了电力电子变流装置技术的飞速发展，同时也出现了基础以脉宽调制(PWM)控制的各种变流装置：比如高频开关电源、变流器、逆变电源以及各类特种变频器等等，电力电子装置在整个国民经济各个领域中得到了广泛的应用。

单相有源功率因数校正电路的设计与仿真.

第27卷第7期电力自动化设备 V01.27No.7 2007年7月 Electric Power Automation Equipment Jul.2007《黟单相有源功率因数校正电路的设计与仿真蒋龙浩1,李岩2(1.烟台机场民航站,山东烟台264007;2.海军航空工程学院控制工程系,山东烟台264001摘要:有源功率因数校正(APFC技术成为抑制谐波电流、提高功率因数的有效方法。

研究了APFC 的原理和方法,通过采用Boost型DC—DC变换器作为功率级.UC 3854芯片控制脉冲宽度调制器 (PWM的占空比,并直接驱动MOSFET,使输入电流跟踪输入电压,使输入电流与输入电压接近同相位.以提高功率因数。

根据设计目标要求对1.2kW 400V平均电流控制的单相Boost型APFC电路的主电路及UC3854外围电路参数进行了设计和计算,使功率因数达到了0.9984,并在Orcad环境下进行仿真研究.取得了理想效果。

关键词:有源功率因数校正;谐波;UC3854中图分类号:TM 919文献标识码:B 文章编号:1006—6047(200707一0093—02随着电力电子技术的飞速发展和计算机、通信及IT网络的广泛应用,使大量电力电子装置投入电网.非线性整流电源迅速取代早期的电动机和变压器等,成为电网中主要的电力公害m 51。

设计的1.2kW 400V直流电源,通过采用平均电流控制的Boost变换器,使功率因数A达到了0.9984,并在Orcad环境下进行了仿真分析.达到了设计目标要求施J51。

1电路工作原理根据设计指标的要求,采用Boost型DC—DC变换器作为功率级,由Unitrode公司的UC 3854芯片控制脉冲宽度调制器(PWM的占空比,并直接驱动 MOSFET。

该电路正是通过调整占空比,使输入电流跟踪输入电压.达到提高功率因数的目的。

电路原理如图1所示。

Z ∑ 2‰峪d鞘二‘1产中[叫见中= Z ∑ 2图1UC3854构成的APFC电路原理图Fig.1Schematic diagram of APFC with UC 3854图1中,Boost变换器直流输出电压经检测电阻 R,、兄。