1、 仪器科学与电气工程学院仪器科学与电气工程学院 本科毕业论文（设计）开题报告 题题 目：目：单相单相有源功率因数校正电路有源功率因数校正电路的设计与实现的设计与实现 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专专 业：业： 电电 话：话： 电气工程及其自动化电气工程及其自动化 指导教师：指导教师： 2013 年年 3 月月 5 日日 开题报告评审意见开题报告评审意见 论文题目论文题目：单相单相有源功率因数校正电路有源功率因数校正电路的设计与实现的设计与实现 学生姓名：学生姓名： 学学 号：号： 专专 业业：电气工程及其自动化电气工程及其自动化 指导教师：指导教师： 指导教师对学生开题报告的评语：指
2、导教师对学生开题报告的评语： 指导教师签字：指导教师签字： 年年 月月 日日 评审组意见：评审组意见： 组长签字组长签字： 年年 月月 日日 注：用注：用 16K 纸打印或填写纸打印或填写 一、研究目的与意义 常规开关电源功率因数低的根源是整流电路后面的滤波电容使输出电压平滑， 但却使输入电流变为尖脉冲，产生一系列奇次谐波，对电网造成污染，可能会造成 电子设备损坏。谐波电流的危害： 1) 谐波电流的 “二次效应” ， 即电流流过线路阻抗而造成的谐波压降反过来使电网 电压(正弦波)波动，发生畸变。 2) 谐波电流引起电路故障，损害设备。比如可以使线路和配电设备过热、引起电 网 LC 谐振等。 3
3、) 谐波电流对自身及同一系统中的其他电子设备产生恶劣的影响，如引起电子设 备误操作，引起通信噪声等。 采用有源功率因数校正技术是解决上述问题的有效途径。 图 1 单相整流电路 图 2 滤波电容引起的输入电流尖脉冲 二、主要工作内容和预期达到的目标 2.1 了解功率因数定义 功率因数的定义是指输入有功功率(P)和视在功率(S)的比值, 线性电路功率因 数可 cos用表示，为正弦电流与正弦电压的相位差。但是由于整流电路中二极管 的非线性， 导致输入电流为严重的非正弦波形， 仅仅用用 cos已不能表示整流电路 的功率因数。在电力电子电路中，用 PF 表示功率因数。 1111 222 12 cosco
4、scos cos rm s rm sinin n VIPII PF SVII III （I1基波电流有效值；In（n2）n 次电流谐波有效值；Iin输入电流有 效值；Vrms电网电压有效值；cos基波电压和基波电流的相移因数） 1 I/ in I= 1 I/ 222 12n III被称为电流的畸变因数， 总谐波畸变 （total harmonic distortionTHD）的定义是所有谐波分量的有效值与基波分有效值的比。 THD= 222 21 / n III，THD 用来衡量电网的污染程度。由此可见功率因数是位 移因数和畸变因数的乘积。欲提高电路的功率因数,，不仅要减小电压与电流的相位 差
5、，还必须最大限度地抑制输入电流的波形畸变,实现真正的正弦输入电流。 如果在整流滤波后不加滤波电路,仅为阻性负载时,输入电流即为正弦波.并且 与电源电压同相位,功率因数为 1.因此,功率因数校正电路的基本思想就是将整流 电路与滤波电容隔开,使整流电路由电容性负载变成电阻性负载。 2.2 熟悉有源功率因数校正原理 有源功率因数校正电路（Active Power Factor Correction 简称 APFC）其实就 是一个 DC-DC 变换器.它是利用脉冲波宽度调变(PWM)技术来调整输入功率的大小, 以供应适当的负载所需的功率.脉冲波宽度调变器控制切换开关将直流输入电压变 换成一串电压脉冲波
6、,随后利用变压器和快速二极管将其转换成平滑的直流电压输 出.这个输出电压随即与一个参考电压进行比较,所产生的电压差反馈至 PWM 控制器. 这个误差电压信号用来改变脉冲波宽度的大小.如果输出电压过高,脉冲波电压会减 小,进而使输出电压降低,使输出电压恢复至正常输出值. PFC 电路就是利用这个方法,但是加入了一个电路,使的来自交流电源的电流是 一个正弦波并与交流电压同相位.此时误差电压信号的调变是由整流后的交流电压 和输出电压的变化来控制的,最后误差电压信号反馈至 PWM 控制器.也就是说,当交 流电压高时,PFC 电路就从交流电源吸取较多的功率;反之若交流电压较低,则吸收 较少的功率,这样就可以抑制交流电流谐波的产生. 图 3 APFC 的基本原理框图 2.3 功率因数校正电路方法分类 有源功率因数校正电路结构分为： 1) 降压式：因噪声大，滤波困难，功率开关管上电压应力大，控制驱动电平
