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1、湖南大学毕业设计(论文) 第 页 HUNAN UNIVERSITY毕 业 论 文论文题目 学生姓名学生学号专业班级2011级电子信息工程二班学院名称电气与信息工程学院指导老师学院院长2015年5 月 25 日41湖南大学毕业设计(论文) 第 页 摘要4Abstract5第一章 绪论61.1谐波的来源61.2传统桥式整流输入的变换器与带有PFC级的变换器的比较71.3功率因数校正技术概述91.3.1谐波含量与功率因数91.3.2功率因数校正电路的分类10第二章 有源PFC电路设计基础112.1四种电路的简介112.1.1无源PFC电路和有源PFC电路112.1.2单级PFC转换器和两级PFC转换
2、器112.1.3无源、有源单级、有源两级性能比较122.2有源功率因数校正（APFC）工作原理122.3 Boost PFC 拓扑132.3.1传统Boost PFC 拓扑132.3.2无桥Boost PFC 拓扑142.4有源功率因数校正的控制方案16第三章 硬件电路设计203.1主电路的设计203.2 控制电路的设计和参数计算233.2.1频率设定电阻233.2.2电流环补偿电容233.2.3输出电压分压电阻243.3 芯片UC3854简介24第四章 软件设计264.1软件开发环境简介264.2软件总体结构274.3中断程序设计294.4子程序设计30第五章 Matlab 仿真31总结和展
3、望34致谢35参考文献37附录 部分程序代码38摘要 功率因数校正技术这些年来受到了很多很多的的关注，它是提升功率因数、抑制谐波电流的非常好用的技术。本文不仅介绍了有源功率因数校正（APFC）的基本原理，而且还对有源功率因数校正（APFC）的主电路拓扑进行了一些分析与比较，并总结了他的特点；对三种电路：第一种无源功率因数校正(PFC)电路、第二种有源单级功率因数校正(PFC)电路、第三种有源两级功率因数校正(PFC)电路进行了许多分析和性能的对比，并给出了它们分别适合用的地方。 通过比较分析，主电路拓扑的方式我们最重选择了Boost变换器，采用UC3854控制器，设计了一个容量为300W的单相
4、有源功率因数校正电路，并给出了具体电路参数的计算。其中包括电容、电感、电阻等的计算，此外还对UC3854控制器进行了一些介绍，在硬件电路的设计上，采用双闭环和乘法器的方式对电路进行了控制，在硬件电路的基础上，编写了大量的程序，其中包括主程序、中断程序和各种各样的子程序，并画出了流程图，在软件编写完成后利用了matlab对其进行了仿真，其中运用了双闭环算法，对仿真的结果进行了一些个人的分析，提出了自己的见解，并对实验的结果进行了一些分析。 在这次试验里，电流调节器是我们使用的控制电路的重要部分，它由三部分组成，第一部分为线性乘法器，第二部分为电流误差放大器，第三部分为PWM比较器。在电流调节器的
5、使用下，输入电流模仿输入电压最重呈现正弦波形，并且两者同相位。这整个系统使用的控制方案是电压外环、电流内环的双闭环模式。电路简单，容易实现，有利于减小体积和成本。对无桥Boost传感器的原理进行了详细的分析，并进行了仿真，结果证明了原理电路的可行性。在进行仿真时我们特意在频率、电感、阻抗等参数方面进行了多组实验数据图像的采集，通过这些图像我们可以很清楚的看到频率、电感、阻抗对电路性能的影响。这可以为我们以后的试验积累很好的经验，方便我们对电路的各个性能的了解。本次研究课题通过软件和硬件两个方面对PFC校正做了一个详细的试验，并通过仿真证实了自己的想法。关键词：功率因数校正，boost 拓扑，双
6、闭环，乘法器Abstract Power factor correction technology is all effective method of restraining harmonic currents and increasing power factor,which has been attended more and more in recent yearsMain circuit technologies and control methods are analyzed and compared on the basis of the principle of Active
7、Power Factor Correction (APFC)，which characteristics are summarizedPassive Power factor correction circuit，twostage and single-stage APFC circuits are researched，which applications are given by comparison of their performance Through comparative analysis, we chose to Boost converter main circuit top
8、ology, using UC3854 controller is designed with a capacity of 300W single-phase active power factor correction circuit, and the calculation of specific circuit parameters. Including the calculation of capacitance, inductance, resistance, etc., in addition to a number of UC3854 controller introduced
9、in the hardware design, using double-loop and multiplier circuits are controlled manner, on the basis of hardware circuit, prepared a number of programs, including the main program, interrupt program and a variety of routines, and draw a flow chart, after the completion of software development, its
10、use of Matlab simulation, which use a double-loop algorithm, the results of the simulation analysis of some individuals, put forward their own views, and the results of the experiment carried out some analysis. In this trial where we used the core control circuit is the current regulator, the linear
11、 multiplier, the current error amplifier and PWM comparator. Under current regulator role, the input current to track the input voltage sinusoidal shape, and in phase with the input voltage. The system uses the current loop, double loop control scheme outer voltage. Circuit is simple, easy to implem
12、ent, will help reduce the size and cost. Boost for non-bridge sensor principle a detailed analysis, and simulation results prove the feasibility of the principle of the circuit. We deliberately conducting simulation parameters of frequency, inductance, impedance, etc. multiple sets of experimental d
13、ata image acquisition, through these images we can clearly see the frequency, inductance, impedance effect on circuit performance. This can be for us a good test after accumulating experience, to help us understand the various performance circuits.The research by the software and hardware aspects of
14、 PFC correction made a detailed test Keywords：Power factor correction, boost topology, double-loop, multiplier第一章 绪论 近10年来，电力电子装置在军事、工业、农业、生活及高新技术领域的应用日趋广泛，电力电子技术已成为工程技术领域的关键技术之一。但电力电子装置的大量应用和整流器、电源开关等非线性负载的增加给电力系统注入了越来越多的谐波，致使电网中的谐波污染日益严重，导致电网功率因数过低，并影响到电网供电质量和用户使用的安全性。伴随着各类电器从电网中汲取的电能越来越多以及国际组织对于电
15、能质量的规范愈发严格，信息时代对电能质量的高要求，电网谐波污染的治理问题受到了越来越多的关注，抑制谐波提高电力电子设备的功率因数成为一个十分重要的课题。1.1谐波的来源 220V交流电压经过整流滤波后变为直流，然后提供直流供电，在电力电子技术及电子仪器中这种方式是应用非常普遍的一种基本的变流技术。传统ACDC变换器是通过将两种元件结合在一起使用，第一种为电解电容滤波电路，第二种为二极管桥式整流，如图1.1(a)所示。降低输出电压的纹波是大容量电容主要的任务，并且当系统掉电的时候大容量内容为可以负载补充必须的储能。但是因为输入整流脉动电压只有当大于电容电压的刹那才会对电容进行充电，所以我们看到的输入电流才会是尖峰脉冲形状的。 下面我们对这一种呈现脉冲形状的输入电流开展傅立叶分解运算，运算后我们可以有如下的表达式子： Ii=
