1、本科毕业设计 (论文 )开题报告 电气工程及自动化 基于单相功率因数校正电路设计 一、 课题研究意义及现状 许多电力 电子装置、电磁和电子设备等非线性负载使电网产生谐波电压和电流，未采取功率因数校正 ( PFC )技术的 AC-DC 整流电路的输入电流波形呈尖脉冲状。因此，交流网侧功率因数只有 0.5 0.7, 电流的总谐波畸变 ( THD )很大 ,可超过 100% (功率因数为 0.999时 , THD 约为 3% )。为防止电网的谐波污染 , 或限制电子设备向电网发射谐波电流 , 国际上已制定了许多电磁兼容标准 , 有 IEEE 519、 IEC 10003-2 等 。因此 , 提高功率
2、因数 , 减少谐波的含量的 PFC 技术成为开关电源领域中非常重要的研究方向。 PFC 根据相数的不同可以分为单相 PFC 电路和三相 PFC 电路。本文对单相 PFC 电路的发展现状做了简单的综述 , 主要对中大功率场合和低压输入的 PFC 电路进行分析和比较 , 并展望了该应用领域 PFC 技术的发展方向。 符合 IEC 1000-3-2， EN 61000-3-2 谐波标准，功率因数校正（ PFC）技术已得到高度重视，在最近几年 .无源，分两个阶段，单级功率因数校正是有源电力滤波器典型的办 法，提高功率因数，减少总谐波失真（ THD）为低功耗应用（通常低于 200 瓦特），单级的做法是有
3、吸引力的，由于其成本低 .单级转换器通常集成了加强与反激式 DC-DC 转换器 。在这些拓扑结构，开关两端的高电压尖峰，在开关关闭的隔离变压器的漏感引起的，前端，提出几个再生钳位电路，钳在单级 PFC 变换器的电压尖峰，开关管电压应力仍然是非常高（单端反激式或提出配置超过 700V），单级单相 PFC 与两个变压器初级绕组建议 ，这种拓扑结构结合了两个初级绕组正向转换器的升压转换器。它提供了一个自动夹紧时主开关是关闭的。然而，由于从 常规的正向转换器的 DC-DC 转换器的操作非常不同，是需要特别考虑在控制电路的设计 近年来 , 国内外对 PFC 的研究在于如何改善中大功率 Boost 电路的
4、性能 , 主要集中在如何减少 Boost电路中的二极管的反向恢复损耗和 MOSFET 的开通损耗 , 从而提高转换效率和减少 EM I。由于 Boost 电路是升压电路 , 如输入电压为 90 265 V, 输出基本固定为 380 400 V。在高频电力电子 PFC 电路中 , 功率二极管用快恢复二极管 , 而快恢复二极管的一个重要参数是反向恢复特性。换句话说 , 快恢复二极管在正偏时 流过电流 , 反偏时则需要加载一段时间的反偏电压才能恢复反向截止功能。在这段时间内 , 二极管流过反向恢复电流。 二、课题研究的主要内容和预期目标 本设计的主要内容和基本要求如下： 学习功率因数校正的各种基础知
5、识，学习各种提高电路输入功率因数的电路和工作原理，学习各种常见的功率因数校正控制芯片；在此基础上，设计并制作一台单相高功率因数整流电源，输入单相交流电压有效值为 220V， 50Hz，输出电压为直流 36V，输出功率为 100W，具体要求如下： （ 1）输入电流波形为基本正弦； （ 2）输入电压为 220V 10%， 50Hz 时，输出电压 36V 2%； （ 3）当输入电压为 220V，负载电流从 0A 2.8A 时，输出电压 36V 5%； （ 4）具有过流保护 (输出电流 3.5A 时动作 ),保护时无直流电压输出； （ 5）输出纹波电压峰 -峰值 1V（满负荷下）。 本设计要求完成一款
6、单相高功率因数整流电源的设计与制作 三、课题研究的方法及措施 利用 单相功率因数校正 电路进行研究和设计， 采用 Boost 升压电路将输入的 220V 升压到 400V,利用芯片 L6561，生成的 400V 电压再通过 Bock 降压电路使原有的 400V 降为输出电压 36V。 L6561 主要特点： 1 具磁滞的欠电压锁住功能。 2低启动电流，可减低功率损失。 3内部参考电压于 25时只有 1以内的误差率。 4 除能（ Disable）功能，可将系统关闭，降低损耗。 5 两级的过电压保护。 6内部启动及零电流侦测功能。 7 具乘法器，对于宽范围的输入电压，有较佳的 THD 值。 8 在
7、电流侦测输入端，具备内部 RC 滤波器。高容量的图腾级输出，可以直接驱动 MOSFET 系统设计原理示意图如右： 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2011 年 6 月 7 日至 2012年 4月 21日。 2011 年 7月 1 日至 2011年 11月 12 日 :明确任务，查找资料，确定系统总体设计方案； 2011 年 7 月 10 日至 2011 年 11 月 1 日 :写文献综述，外文翻译 2011 年 11 月 1 日至 2011 年 11 月 12 日：完成开题报告，准备开题答辩 2011 年 11 月 15 日至 2011 年 11 月 25 日：完成 单相功率因数校正
8、电路设计和仿真； 2011 年 12月 1 日至 2011年 12月 10 日：完成整流电路控制系统硬件和检测电路设计； 2011 年 12月 15 日至 2011年 12月 20 日：完成控制系统的软件设计，同时通过实验模拟测试； 2012 年 1 月 1 日至 2012 年 4 月 21 日：撰写毕业论文 ，完善与修改毕业论文；做好论文答辩的 PPT 资料，准备答辩，并提交所有电子文档材料。 五、参考文献 1 张明霞 .有源功率因数校正电路的研究 J.机电信息 ,2011,6:80-81. 2 毛兴武，祝大卫 .功率因数校正原理与控制 IC 及其应用设计 M.北京 :中国电力出版社 ,20
9、07 年 . 1 吴江 .一种新型简便功率因数校正电路的设计 J.通信电源技术 ,2008,25(3):42-47. 4 张卫平 .绿色电源现代电能变换技术及其应用 M.北京 :科学 出版社 ,2001 年 . 5 吴小斐 ,王 归新 ,陶鑫等 .基于有源功率因数校正的高功率因数电源设计 J.现代电子技术 ,2010,2:195-197. 6 蒋龙浩，李岩 . 单相有源功率因数校正电路的设计与仿真 J. 电力自动化设备， 2007，27 (7):93-94， 115 7 康光华 . 模拟电子技术 M.北京：清华大学出版社， 1997 8 王纪周 . 单级 PFC 的研究 D. 杭州 : 浙江大
10、学 ,2005. 9 杨旭，王兆 . 开关电源技术 M.北京：机械工业出版社俐， 1999 10 周志敏，周纪海 .开关电源使用技术 设计与应用 M.北京：人民邮电出版社， 2003.8 11 王志强，郑俊杰 .开关电源设计与优化 M.北京 : 电子工业出版社 ,2006.12 12 Chongming Qiao,Keyue M.Smedley. A Universal Input Single-Stage Power Supply with Power Factor Correction and Automatic Voltage Clamping Passive PFC for Flyback ConvertorsJ.PESC,2001.
