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1、螺栓与螺钉的扭矩试验机的设计目 录绪论11.1 数字式功率因数测量技术的背景11.1.1 仪表相位差测量功率因数的方法21.1.2 数字式功率因数测量的大致流程图21.2 功率因数校正技术的背景21.2.1 功率因数校正（PFC）的意义32 功率因数测量部分42.1 被测电路的电路图及一些技术指标42.2 数字式功率因数测量的电路原理图52.2.1 数字式功率因数测量的电路分析原理流程图62.2.2 功率因数测量电路的一些主要电子器件62.2.3 功率因数测量电路的分析62.3 测量电路芯片atmega48v-10pu72.3.1 测量电路芯片ATmega48V-10PU的各引脚功能说明72.
2、4 多路输出直流稳压电源电路的设计（采用5V）83 功率因数校正部分83.1 无源PFC校正技术83.2 无源功率因数校正技术理论的大致电路:93.3 功率因数自动动校正的大致方案及主电路103.4 功率因数手动校正电路的采用113.5 用L6562组成的两种功率因数校正电路123.5.1 L6561功率因素校正芯片133.5.2 桥式整流加标准Boost升降压变换器的相关知识134 一些电子器件的选择144.1 电阻的选择144.2 电容的选择144.3 二极管的选择145 测试结果与校正后的电路功率因数14结论15致 谢16参考文献171功率因数测量和自动校正电路设计和制作12301010
3、1 张三（宋体五号, 空两个字符）浙江胜达机械厂生产设备开发部 工程师 章魏（企业导师，没有可不写）绍兴职业技术学院 机电工程学院 指导教师：陈科行（改成自己的内容）摘 要：在当今的社会中我们都知道功率因数这个概念，它会直接影响电网的供电质地。其中它在电力供电系统中的所扮演的比重越来越重，很明显它是供电系统中是一个重要的参数。在如今电力电子器件如此发达成长的时代，种种开关器件在产业中得到了很大的应用。但与此同时，所给社会带来的危害性也是相当的大，就如会使电网高次谐波相当浑浊，污染极端严重，乃至直接影响到了功率因数的测量。因此，为了抑止电网谐波，进一步升高功率因数，在现实生活中，我们经常采用的方
4、法是无功补偿，无源，有源这些滤波器来对电网情况开始改良 。由此可见，功率因数校正电路的制作获得了光鲜的关注。本文是针对一种数字式功率因数测量电路并且要求能对LR串联电路进行功率因数校正的设计，设计一种数字式功率因数测量电路并能对所给定的电路进行功率因数校正。测量任意负载或电路的功率因数并用数字显示，设定电路的功率因数，根据设定进行自动校正。后面首先介绍了L6562功率因素校正技术的一些基本理论和实现方法，但用L6562芯片来校正功率因素达不到本课题所要求的指标。在此基础上，又采用桥式整流加标准Boost升降压变换器。升降压电路的输入电流等于升压电感电流，因此可以通过控制电感电流跟踪输入电压变化
5、来降低输入电流畸变，手动校正来调节电感改变电压，从而来改变它的磁饱和，从而使功率因数接近于0.9或者1。关键词：数字式功率因数测量；功率因数手动校正；L6562；Boost升降压变换器；绪论1.1 数字式功率因数测量技术的背景数字功率因数测量是电流互感器电压互感器接入电压信号的原理，可以访问的电流信号，通过电压互感器电压信号，整形电路分为两路输入数字输入模块，一个周期性测量的电压信号的道路上，用于检测信号的上升沿的电压的方式，然后输入可编程计算机控制器，通过电流互感器的电流信号，整形电路后输入数字输入模块，用于检测电流信号的上升沿，再次输进去到可与通讯接口相连接的可编程计算机控制器，而数字式功
6、率测量的这部分程序已经装到了可编程计算机控制器的存储单元，通过相位差测量的同时测量，因素和产生的信号周期和功率。1.1.1 仪表相位差测量功率因数的方法仪表相位差测量功率因数的大致技术内容是利用线电流与线电压之间相位关系来反映相电流与相电压的相位关系，以此来检测三相对称不同性质负载的功率因数。且相敏整流，磁电系仪表，在调整中，检测误差这些是仪表相位差测量功率因数的关键技术。主要的技术环节可以分为以下几部分：仪表相位差测量电路，仪表电流与相位角之间的数学关系（积分关系），检测仪表的调整（电流，&， cos&的换算关系），误差简析。选用大部分的半导体器件构成一种电路是这种功率因数测量电路的最大特点
7、，它同古老的电动机相位表对比，构造上大大的简化不少，损耗小。只要上述措施的采取，误差大大减小，可以检测到在不同的负载功率因数。1.1.2 数字式功率因数测量的大致流程图1.2 功率因数校正技术的背景如今的社会中对功率因数校正的研究很必然的成为了一个及其重要研究内容。以下是对各类功率因素校正器的研究近况做一系统的简述。传统的开关电源用很多不可控整流器和电解电容器电源，道钉网侧电流的波形，输入电流的波形将会得到严重失真，功率因数只有0.5 到 0.7左右。为了达到IEC5552的国际标准技术性指标，采纳功率因数的校正技术显然是非常有必要的。校正 PFC 技术在发展的方向上呈现出两个极端。一个是电源
8、利用对双水平式校正技术的高精度、高电源PFC控制芯片的特殊因素，该方法具有良好的控制性能，而且成本高，对一些一般的中小功率电源来说是接受不起；另一种是用于校正电路小功率单级功率因数，在DCM模式，不连续工作模式 DCM PFC电路通过适当的设计使得输入电流能自动伴随输入电压的变化来实现功率因数校正。该电路可以实现高功率密度和易于控制，成本低，功率因数可以达到更高的要求。1.2.1 功率因数校正（PFC）的意义如今社会的发展真的很快，同人们的生活和工作密切相关的电力电子设备已经在电力、工业、通信和家电等领域得到了广泛的应用。这些设备的功能是不同的，形状千姿百态，但他们有一个共同点，即都需要电源正
9、常工作。大家都知道，是全桥整流的AC电源可以得到，直流电源。如下面的图 1（a）所示。图 1 (a) 整流电路 (b) 输入电压电流波形 (c) 输出电压波形图 1 (a) 整流电路 (b) 输入电压电流波形 (c) 输出电压波形其中，C为输出储能电容。为使图 1中Vout的纹波比较小，C的值需要取得比较大。当Vin小于Vout时，由储能电容C为负载R提供能量；当Vin大于Vout时，由Vin为负载R提供能量，并同时为储能电容C补充之前消耗的能量。从图1-1(b)中输入电压和电流的波形可以看出，Vin仅在其峰值处为负载电路提供电流。虽然Vin为正弦波形，Iin却呈脉冲状，波形畸变严重。脉冲波形
10、中含有大量谐波，回流到电网中的谐波电流，会造成严重的谐波“污染”，其他电气设备造成的危害：(1) 当在输电线路上流过谐波电流时，电压降落于传输线的阻抗，电网电压因此得以发生畸变，影响其它电气设备的正常用电；(2) 输电线路故障引起的谐波电流的危害，电气设备。例如，流经一个传输线或变压器的谐波电流，会使传输线的加热和输电线路和变电站设备电热损伤；(3) 谐波电流影响用电设备本身用电。例如，电机，除了损失增加线的谐波电流，有额外的谐波转矩，使电机的机械振动；(4) 电压和电流的谐波之间的相位差越小，功率因数，降低发电，输电和发电效率。因为只有基波分量的平均电力系统谐波成分的增加，在没有电力系统发电
11、，输电和消费的过程，而且还增加了额定容量的电气设备的要求；(5) 谐波电流使额外的谐波误差测量仪。(6) 谐波电流干扰的通信电路。在高频率成分的谐波电流，高频成分会通过电耦合影响通信电路，磁耦合等方式；自上世纪八十年代开始，这些问题已经引起了人们的重视，因此该技术的发展，以减少电流谐波，提高功率因数，以确保安全和可靠的电力网格。2 功率因数测量部分2.1 被测电路的电路图及一些技术指标因为是针对一种数字式功率因数测量电路并且要求能对LR串联电路进行功率因数校正的设计，从而要求本课题要完成以下要求和具体任务：(1) 功率测量电路如图1所示的数值（开关的打开和关闭）；(2) 用数字显示功率因数；图
12、1 L .R 串联电路2.2 数字式功率因数测量的电路原理图图 2数字式功率因数测量电路图24V的电压输入对电压取样05A电流输入电源电路对电流取样4位数码显示显示转换模块数据分析计算处理A/D转换模块2.2.1 数字式功率因数测量的电路分析原理流程图它的工作流程：通过AD转换输入后，判断到电压和电流的不同的过零点，再通过不同的时间的过零点来得到相位差。最后计算出功率因数。2.2.2 功率因数测量电路的一些主要电子器件 芯片型： ATmega48V-10PU微电压互感器二毫安/可视化模型：spt204 性能指标：额定输入电流 2mA 最大电流 常通10mA 额定0毫安的线性限制输出电流为10m
13、A（Ri5%日） 匝数比1:1的温度- 50 65 精度 1% 相对湿度 90% 相移 小于2018A电流互感器 电流互感器上的电阻R10K 与二极管串联的大电阻电阻R110K 4位数码管；整流二极管：耐压二极管；常用电容电阻。2.2.3 功率因数测量电路的分析由上面的电路图可分析：(1) 电压采集电路上的大电阻为110K，电压通过电阻分压，采用的是电阻分压得到。(2) 电流采集电路，通过电流互感器的电流，该电流转换成电压信号。(3) 电源电路上的二极管是为了防止电源接反而损坏芯片，以此来达到保护芯片的作用。(4) 上面那块是芯片及其外围电路。2.3 测量电路芯片atmega48v-10pu(
14、1) 性能高且功耗低的8 位AVR 微型处理器。(2) 先进的RISC。 结构131 条指令 大多数指令的执行时间为单个时钟周期32 x 8 通用工作寄存器 全静态操作，只需两个时钟周期的硬件乘法器。(3) 非易失性的程序和数据存储器。对系统编程的实现程序，真正的读写操作。256字节的EEPROM（方式），清除：100000 次 512K 字节的片内SRAM (ATmega48)可以对锁定位进行编程以实现用户程序的加密。(4) 外设特点。两个具有独立预分频器和比较器功能的8 位定时器/ 计数器。有独立片内振荡器的可编程看门狗定时器。引脚电平变化可引发中断及唤醒MCU。(5) 微控制器的特征。可
15、编程的掉电检测还有能上电复位。中断源通过校准的片上振荡器的片上/下。省电模式，掉电模式，空闲模式，其噪声抑制模式和待机模式五是一个睡眠模式。(6) I/O 口与封装。23个可编程的I/O 口线 28引脚PDIP, 32 引脚TQFP 与32 引脚MLF 封装(7) 工作电压:ATmega48V：1.8 - 5.5V。ATmega48：2.7 - 5.5V。(8) 工作温度限度:40C 到85C之间。(9) 工作速度等级:ATmega48V: 0 - 4 MHz 1.8 - 5.5V, 0 - 10 MHz 2.7 - 5.5V。(10) 和非常低的功率消耗。普通模式：1兆赫，1.8V：240一；32 kHz, 1.8V: 15A ( 包括振荡器)掉电模式:1.8V， 0.1A。2.3.1 测量电路芯片ATmega48V-10PU的各引脚功能说明(1) VCC：数字电路的电源。(2) G
