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2kW有源功率因数校正电路设计

时间:2021-09-11 04:17
本文摘要:1章节目录 现阶段电器产品的输出功率前面多应用二极管全桥整流器方法,这不容易造成 电力网谐波电流环境污染,功率因数升高,力阻份量关键为古志谐波电流,在其中三次谐波力度大概为基波力度的95%,五次谐波电流力度大概为基波力度的70%.七次谐波电流力度大概为基波力度的45%。古志谐波电流不容易对电力网造成不良影响,用以电气设备的输出尾端功率因数升高,并且造成较强的干扰信号(EMI),对电力网和别的用电量机器设备的安全系数经营造成 潜在性伤害。

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1章节目录  现阶段电器产品的输出功率前面多应用二极管全桥整流器方法,这不容易造成 电力网谐波电流环境污染,功率因数升高,力阻份量关键为古志谐波电流,在其中三次谐波力度大概为基波力度的95%,五次谐波电流力度大概为基波力度的70%.七次谐波电流力度大概为基波力度的45%。古志谐波电流不容易对电力网造成不良影响,用以电气设备的输出尾端功率因数升高,并且造成较强的干扰信号(EMI),对电力网和别的用电量机器设备的安全系数经营造成 潜在性伤害。  数字功放功率因数校准电路(ActivePowerFactorCorrector,APFC)可将电源的输出电流变换为与输出电压同震幅的正弦波形,进而提高电气设备的功率因数,提升对电力网的谐波电流环境污染。理论上,变压式(Buck)、降血压式(Boost)、升/变压式(Boost-Buck)及其反激式(Flyback)等SPWM流形都可以做为APFC的主电路。

在其中,BoostAPFC是比较简单电流型操控,功率因数偏高,总谐波电流杂讯小,高效率,但键入工作电压小于输出电压,仅限于于75~2000W输出功率电源,运用于广泛。由于降血压式APFC的电感器电流到数,储能技术电感器可做为过滤器诱发频射阻拦(RFI)和EMI噪音,并防止电力网对主电路的高频率暂态冲击性.电路有降血压换流器电路,键入工作电压低于输出电压最高值,电源允许的输出电压范畴不断发展,一般来说均值90~270V,提高电源的适应能力,且降血压式APFC操控比较简单,仅限于的输出功率范畴长。因而,这儿明确指出了一种根据Boost电路流形,以TDA16888为操控关键的2mW数字功放功率因数校准电路,该电路可将功率因数提高到O.99之上。

  2BoostAPFC电路基本原理  常见于搭建BoostAPFC的操控方式有下列3种:  (1)电流最高值操控电源頻率同样,工作中在电流到数方式(CCM)下,应用Boost电路构造,根据检验电源开关电流操控。该方式电感器电流的最高值(操控的标准)对噪音敏感,更非常容易造成操控出现偏差的原因。  (2)电流滞环控制电源頻率星形,工作中在CCM下,应用Boost电路构造,根据检验电感器电流操控。

该方式的特性阻抗尺寸对电源頻率的危害较小,因为电源頻率的变化幅度大,设计方案键入过滤器时,需按小于电源頻率充分考虑,故没法得到 容积和净重超过的设计方案。  (3)均值电流操控电源頻率同样,工作模式给出,根据检验电感器电流操控,务必放缩电流出现偏差的原因数据信号。

这类方式的直流电流的最高值是高频率电流的均值,高频率电流的最高值比直流电流的最高值高些,总谐波电流崎变(THD)较小,对噪音不敏感,电感器电流最高值与均值中间的出现偏差的原因小,可工作中于CCM和DCM方式下,合适于一切流形。  综合性充分考虑,本设计方案应用工作电压电流双闭环控制的均值电流操控方式,图1为其电路原理图。

  图1中,检验到电感器电流iL,则得到 数据信号iLR1,将该数据信号送至电流误差放大器CA中,电流基准值由乘法器键入z,乘法器有两个输出,一个为x,是键入工作电压Vo/H与标准工作电压Vref中间的出现偏差的原因数据信号;另一个输出y,为工作电压DC的参考值VDC/K,VDC为输出正弦交流电工作电压的全波整流值。  均值电流法的电流的环调整输出电流均值,使其与输出整流器工作电压同震幅,类似正弦波形。输出电流数据信号被必需检验,与标准电流比较后.其高频率份量的转变根据电流误差放大器,被平均化应急处置。放缩后的均值电流出现偏差的原因与锯齿状波陡坡比较后,给电源Tr驱动器数据信号,并规定其頻率,进而迅速而精确地校准电流出现偏差的原因。

因为电流的环具有较高的增益值一视频码率(gain-banelwidth),使跟踪出现偏差的原因造成的崎变超过1%,更非常容易搭建类似于1的功率因数。校准后的输出电压Vi、电流ii的波型如图2下图。  2APFC电路设计方案  这儿应用Siemens企业的PFC操控元器件TDA16888设计方案APFC电路。

设计方案的关键指标值主要参数有:沟通交流输出电压为90~380V;交流电键入工作电压为220V;输出输出功率小于2mW;功率因数低于0.99;SPWM高效率小于90%。BoostAPFC电路电路原理图如图所示3下图。  主电路应用Boost电路构造,关键由电感器L2,二极管VD1、VD2,电源管VQ1,键入主线任务耦合电容C14组成。

输出电路由滤波电感L1、耦合电容C1、整流管B1、氧化锌压敏电阻R4、热敏电阻器R1组成。L11和C3包括过滤互联网。操纵电路由TDA16888以及外界元器件组成,外场电路还包含电流检验电路(由R9组成),输出电压取样电路(由R6、R7组成),键入工作电压系统对电路(由R17、R18、R19和R20组成),系统对电路为PI控制板,工作电压环PI控制板由C9、C10、R24组成,电流环PI控制板由C6、C7、R22组成。控制板输出功率由电阻器R26规定,R26值越大,则其输出功率就越小,R26给出51k,输出功率为100kHz。

  依据输出功率回绝,输出功率电路的电力电子器件随意选择以下:Boost电感器L2给出470H;电源管VQ1为IRFP460,其基本参数为:溢-源趋于超过透过工作电压500V,溢-源极的仅次通断电阻器为O.27,仅次通断电流20A;整流二极管VD1选择肖特基二极管STFA806,其基本参数为:偏位工作标准电压600V,反过来均值工作中电流8A。键入电容器C14给出2200F/450V。

  4实验結果  在特性阻抗为2mW时PFC电路的工作中波型如图4~图5下图。图4为沟通交流输出直流电压、电流波型及电流谐波分析,图上沟通交流输出直流电压波型地下隧道为4、电流波型地下隧道为3,电流的谐波分析結果为D。

由图4可显出,重进PFC电路后,沟通交流输出电流波型由较宽单脉冲变为正弦波形,与输出电压同相互之间,BoostSPWM近似于为显电阻器,输出电流总谐波电流量为4.5%。图5为电源驱动器波型与电路的输出电流波型。

数字示波器地下隧道1为电源管的驱动器波型.地下隧道2为输出电流波型,由图5由此可见,输出电流经数字功放功率因数校正器的校准后,波型彻底超出规范的正弦波形,用以单相电功率因数表(DB3-PF01)测得功率因数高达0.99,超出设计方案回绝。在输出电压的全部范畴内及特性阻抗转变的状况下也得到 类似結果。  5结果  根据实验显出,应用工作电压电流双闭环控制的均值电流操控方式基本原理必须搭建电气设备的功率因数校准。

在某变频中央空调自动控制系统降低该功率因数校准电路后,系统软件的功率因数明显增强,在保持原输出输出功率稳定的状况下,主电路的耦合电容由本来的3000F升高为2200F,功率模块额定值电流升高大概70%,进而提高了元器件的使用率。另外,系统软件的EMC指标值也得到 提升 ,超出GB4343-1995和GB17625.1-1998所要求的规范。

该结构设计也仅限于于别的同种类APFC操控元器件的电路搭建,具有广泛的工程项目实用价值。


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