《功率因数校正(PFC)功能的实现》由会员分享，可在线阅读，更多相关《功率因数校正(PFC)功能的实现（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第1 页功率因数校正（功率因数校正（PFC）功能的实现）功能的实现C10L18 PFC 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第2 页课程目标课程目标学习完本课程后，您将能够：学习完本课程后，您将能够： 理解在电源变换中，dsPICDSC 如 何实现不同的拓扑结构 学习如何设计及实现一个单阶的交错 式功率因数校正器-IPFC 知晓在升压式电源变换器中，如何利 用dsPICDSC 来实现各种数字环 观摩Microc
2、hip的交错式功率因数校正 器参考设计的演示 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第3 页课程安排课程安排功率因数在电源变换系统中的意义功率因数在电源变换系统中的意义如何实现功率因数校正？如何实现功率因数校正？单阶的交错式功率因数校正器的设计单阶的交错式功率因数校正器的设计基于基于dsPICDSC的数字环的实现的数字环的实现调节器设计及负载均衡技术调节器设计及负载均衡技术演示演示 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第4 页课程安排课程安排功率因数
3、在电源变换系统中的意义功率因数在电源变换系统中的意义如何实现功率因数校正如何实现功率因数校正? 单阶的交错式功率因数校正器的设计单阶的交错式功率因数校正器的设计基于基于dsPICDSC的数字环的实现的数字环的实现调节器设计及负载均衡技术调节器设计及负载均衡技术演示演示 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第5 页伺服电源系统之伺服电源系统之 典型结构框图典型结构框图AC I/PPFC 变换器变换器初级变换器初级变换器次级变换器次级变换器光电光电 耦合器耦合器隔离层隔离层整流后的整流后的 正弦电压正弦电压POLPOL高压（
4、高压（HV）隔离式）隔离式DC2DC转换器转换器数字控制器数字控制器整流器整流器O/P 1O/P 2初级初级次级次级数字控制器数字控制器 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第6 页有用功率？有用功率？施加的电压施加的电压视在电流视在电流无用功率无用功率施加的电压施加的电压视在电流视在电流有用功率有用功率 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第7 页情形情形1情形情形2情形情形3有相移的正弦电流有相移的正弦电流无相移的非正弦电流无相移的非正弦电流有
5、相移的非正弦电流有相移的非正弦电流施加的电压施加的电压施加的电压施加的电压施加的电压施加的电压产生的电流产生的电流产生的电流产生的电流产生的电流产生的电流低功率因数的几种原因 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第8 页电流谐波电流谐波基波基波 二次谐波二次谐波三次谐波三次谐波实际电流消耗实际电流消耗 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第9 页功率因数功率因数PF的完全定义的完全定义视在功率视在功率Ps(VA)有功功率有功功率Pa(W) 无功功率
6、无功功率PrVAR实际消耗电能实际消耗电能(KWH)未作功电能未作功电能KVARHPF表示为有功功率表示为有功功率Pa与视在功率与视在功率Ps之比：之比：PF = Pa / PsPF = Pa / Ps = Pa / (Pr+ Pa) 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第10 页功率因数功率因数PF的完全定义的完全定义定义基波电流为定义基波电流为I I1，谐波电流分别为，谐波电流分别为I I2、I I3、 I I4PF可另表示为：可另表示为：THD：总谐波比：总谐波比22142132121cos.11*cos THD
7、II II IIPF += += 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第11 页影响功率因数的环节发电厂发电厂传输传输分配及使用分配及使用PRIME MOVER 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第12 页提高功率因数的意义谐波分量谐波分量标准及法规标准及法规能量损耗能量损耗成本成本功率因数功率因数 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第13 页谐波电流的危害谐波电流的危害
8、谐波电流可能会谐波电流可能会引发器件的误动作干扰相邻的电子电气设备导致变压器和电机等相关设备出现过热现象基波基波 二次谐波分量二次谐波分量三次谐波分量三次谐波分量输入电流输入电流 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第15 页成本成本电力公司只依据有功功率收费，但是电力公司只依据有功功率收费，但是低功率因数往往会导致用户费用增大低功率因数往往会导致用户费用增大 发电厂、电力传输和电力分配设备的容量 更大 电力传输，分配的损耗加大 过热，谐波电流冲击导致设备寿命缩短 用户端的设备，器件容量更大 2009 Microchip
9、 Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第16 页能量损耗能量损耗几乎所有元器件皆消耗能量 更大的等效电流与峰值电流更大的等效电流与峰值电流不做功器件也消耗能量 无功能量返送至电网无功能量返送至电网电力传输与电力分配 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第17 页我们需要改善功率因数我们需要改善功率因数功率因数校正功率因数校正 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第18 页功率因数校正的目标功率因数校正的目
10、标合格的功率因数校正器具备以下特征：合格的功率因数校正器具备以下特征： 能调节输入电流，并使相位和波形与输入能调节输入电流，并使相位和波形与输入电压保持一致电压保持一致减小电流各谐波分量，改善THD减小无功功率的往返降低器件额定电流的标准 可调节输出电压 符合相关标准，法规 降低运行成本 系统损耗低 视在功率的利用率高 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第19 页课程安排课程安排功率因数在电源变换系统中的意义功率因数在电源变换系统中的意义如何实现功率因数校正如何实现功率因数校正?单阶的交错式功率因数校正器的设计单阶的交
11、错式功率因数校正器的设计基于基于dsPICDSC的数字环的实现的数字环的实现调节器设计及负载均衡技术调节器设计及负载均衡技术演示演示 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第20 页PF的基本概念及的基本概念及PFC的实现的实现PFC的实现的实现 无源PFC主要由无源元件组成主要由无源元件组成 电感续流型 电容倍压型 有源PFC模拟有源模拟有源PFC数字有源数字有源PFC 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第21 页无源无源PFC电感续流型电感续流
12、型ACAC电容倍压型电容倍压型 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第22 页无源无源PFC无源无源PFC的缺点的缺点 适用于功率应用 通用性不高 体积大，重量大 PF改善性能有限 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第23 页有源有源PFC之功能框图之功能框图全桥整流全桥整流PFC控制器控制器负载负载交流输入交流输入VacIacVdcPWMPFC所用关键元件所用关键元件拓扑结构选择拓扑结构选择功率开关管功率开关管电感电感电容电容二极管二极管PF
13、调节方式调节方式 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第24 页PFC的实现方式的实现方式降压型降压型升压型升压型组合型组合型V1SDLC-+-iV2SDLC-+-iV1V2S DLC-+-+iV1V2V1V1V1iiiV2 V1V2 V1000-tttttt 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第25 页选择合适的选择合适的PFC电路电路三种拓扑结构的比较：三种拓扑结构的比较：电路类型电路类型输出电压极性输出电压极性交越失真交越失真电感电流特性电
14、感电流特性降压型降压型正极性正极性有有不连续型不连续型升压型升压型正极性正极性无无连续型连续型*混合型混合型负极性负极性无无不连续型不连续型* 与负载特性及电感选择相关与负载特性及电感选择相关 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第26 页电感电流模式电感电流模式非连续模式非连续模式电感电流电感电流临界模式临界模式连续模式连续模式电感电流 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第27 页PFC升压转换器升压转换器+-VacC2R1R2R4R5R3R6
15、Rsense-HV_BUS+HV_BUSC1C4L1Q1D1PWM1H|VAC| 检测检测VDC检测检测IAC检测检测C3初级初级LIVE_GND PFC MOSFET升压二极管升压二极管PFC电感电感 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第28 页控制策略之平均电流控制控制策略之平均电流控制ILISID升压型升压型PFCIL平均电流控制平均电流控制控制流经电感的平均电流IL，使其跟随瞬时输入电压,并将谐波抑制到最低， 同时能根据负载状况，自动调节平均电流幅值，并抑制输出电压波动。SDLC-+-v1ILID IS控制流经
16、电感的平均电流控制流经电感的平均电流tON 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第29 页电流控制策略电流控制策略电感电流电感电流 iL模型（整流前）模型（整流前）电感电流电感电流 iL模型（整流后）模型（整流后）其中：其中： Km：电流幅度vout：直流输出电压 vac-rms：交流电压有效值 wo：交流电压频率)sin(*0tvvKirmsacoutmL=)sin(*0tvvKirmsacoutmL= 2009 Microchip Technology Incorporated. 版权所有。C10L18 PFC第30 页数字数字PFC
