課程設(shè)計(jì)--dcm-boost功率因數(shù)校正電路仿真

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計(jì)</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　題 目: DCM-BOOST功率因數(shù)校正電路仿真</p><p><b>　　初始條件：</b></p><p>　　輸入交流電源：?jiǎn)蜗?20V

2、，頻率50Hz。</p><p>　　要求完成的主要任務(wù): （包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求）</p><p>　　1、輸入功率因數(shù)達(dá)到0.99。</p><p>　　2、輸出直流電壓：400V，輸出功率250W。</p><p>　　4、建立功率因數(shù)校正電路Matlab仿真模型或者saber模型。</p>

3、;<p>　　5、進(jìn)行仿真，得到交流側(cè)輸入電壓電流波形。</p><p><b>　　時(shí)間安排：</b></p><p>　　課程設(shè)計(jì)時(shí)間為兩周，將其分為三個(gè)階段。</p><p>　　第一階段：復(fù)習(xí)有關(guān)知識(shí)，閱讀課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，搞懂原理，并準(zhǔn)備收集設(shè)計(jì)資料，此階段約占總時(shí)間的20%。</p><p>　　

4、第二階段：根據(jù)設(shè)計(jì)的技術(shù)指標(biāo)要求選擇方案，設(shè)計(jì)計(jì)算。</p><p>　　第三階段：完成設(shè)計(jì)和文檔整理，約占總時(shí)間的40%。</p><p>　　指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日</p><p>　　系主任（或責(zé)任教師）簽名： 年 月 日</p><p><

5、;b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求2</p><p><b>　　1.1初始條件2</b></p><p><b>　　1.2主要任務(wù)2</b></p><p&

6、gt;　　2 功率因數(shù)校正的原理3</p><p>　　2.1功率因數(shù)校正的必要性3</p><p>　　2.2功率因數(shù)（PF）4</p><p>　　2.3功率因數(shù)和諧波的關(guān)系5</p><p>　　2.4改善開關(guān)電源功率因數(shù)及諧波問題的方法5</p><p>　　2.5 CCM Boost功率因數(shù)校正原理

7、6</p><p>　　2.6有源功率因數(shù)校正控制方法7</p><p>　　3 UC3854芯片介紹10</p><p>　　3.1 UC3854簡(jiǎn)介10</p><p>　　3.2 UC3854引腳功能概述11</p><p>　　4功率因數(shù)校正電路原理圖14</p><p>　

8、　5基于UC3854的PFC電路的仿真15</p><p>　　5.1仿真模型的建立15</p><p>　　5.2電路參數(shù)15</p><p>　　5.3仿真結(jié)果及分析16</p><p><b>　　小結(jié)思考18</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)19</

9、b></p><p>　　本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　當(dāng)前單相APFC技術(shù)已完全成熟，應(yīng)用到開關(guān)電源中可提高功率因數(shù)至0.98以上，成為許多開關(guān)電源的必備前級(jí)，應(yīng)用日益廣泛?？焖俑咝У卦O(shè)計(jì)出滿足系統(tǒng)要求的APFC已成為工程技術(shù)人員必須面對(duì)的問題。MATLAB強(qiáng)大的信號(hào)分析處理能力

10、對(duì)高效地設(shè)計(jì)APFC及整定各個(gè)環(huán)節(jié)的參數(shù)帶來了極大便利。</p><p>　　根據(jù)功率因數(shù)校正的原理和特點(diǎn)，建立了一種基于Matlab的功率因數(shù)校正電路的仿真模型，詳細(xì)介紹了模型的建立過程并給出了具體的算法，最后對(duì)功率因數(shù)校正電路進(jìn)行了參數(shù)仿真，并對(duì)建立的模型作了驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，運(yùn)用Matlab中的SimPowerSystems模塊對(duì)復(fù)雜的電路進(jìn)行仿真分析和研究，不失為一種準(zhǔn)確、直觀有效的方法。</p&

11、gt;<p>　　功率因數(shù)校正PFC（Power Factor Correction）是治理諧波污染的一種有效方法。論文介紹了有源功率因數(shù)校正（APFC）電路的工作原理。該電路采用平均電流模型UC3854，它通過脈寬調(diào)制輸出的一連串脈沖信號(hào)來控制電路中開關(guān)晶體管的導(dǎo)通與截止，從而將輸入電流與輸出電壓的相位重新調(diào)整到同相狀態(tài)，最終達(dá)到功率因數(shù)校正的目的。仿真與試驗(yàn)結(jié)果表明，該Boost功率因數(shù)校正器設(shè)計(jì)合理，性能可靠，功率因

12、數(shù)可達(dá)到0.99，而且與當(dāng)今通用的PFC控制電路兼容。</p><p>　　關(guān)鍵詞：功率因數(shù) 模型 仿真 校正 </p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求</b></p><p><b>　　1.1初始條件</b></p><p>　　輸入交流電源：?jiǎn)蜗?20V，

13、頻率50Hz。</p><p><b>　　1.2主要任務(wù)</b></p><p>　　1、輸入功率因數(shù)達(dá)到0.99。</p><p>　　2、輸出直流電壓：400V，輸出功率250W。</p><p>　　4、建立功率因數(shù)校正電路Matlab仿真模型或者saber模型。</p><p>　　5、

14、進(jìn)行仿真，得到交流側(cè)輸入電壓電流波形。</p><p>　　2 功率因數(shù)校正的原理</p><p>　　2.1功率因數(shù)校正的必要性</p><p><b>　　圖1 整流電路圖</b></p><p>　　輸入為單相交流的開關(guān)電源，其輸入整流濾波環(huán)節(jié)電路采用單相橋式不可控整流濾波電路，如圖1所示。輸入220V交流電，整流

15、后直接接濾波電容，以獲得較為平滑的直流電壓。但是此整流濾波電路存在輸入功率因數(shù)低的缺點(diǎn)，通常電容濾波二極管整流器輸入功率因數(shù)只能達(dá)到0.65左右，而且輸入電流的畸變使得整流器輸入電流額定值增大，導(dǎo)致效率降低。</p><p>　　由于整流二極管的非線性和濾波電容的儲(chǔ)能作用，導(dǎo)致整流二極管只有在輸入電壓峰值附近的瞬時(shí)值大于濾波電容兩端的短時(shí)間內(nèi)才導(dǎo)通，其他大部分時(shí)間里，二極管被反向偏置而處于截止?fàn)顟B(tài)。這樣一來，是輸

16、入電流成為一個(gè)時(shí)間很短、峰值很高的周期性尖峰電流，如圖2所示。</p><p>　　圖2 整流電路輸入電壓電流仿真圖</p><p>　　輸入交流電壓雖然是正弦的，但輸入交流電流波形卻嚴(yán)重畸變，呈脈沖狀，其結(jié)果可以由如圖1所示的整流電路的仿真結(jié)果得到驗(yàn)證。從圖2可以看出，輸入電流發(fā)生了嚴(yán)重畸變。因此，大量應(yīng)用整流電路，要求電網(wǎng)供給嚴(yán)重畸變的非正弦電流，造成的嚴(yán)重后果是：諧波電流對(duì)電網(wǎng)有危害

17、作用，另外輸入端功率因數(shù)下降。為了消除電流諧波和提高功率因數(shù)，必須在電路整流后加入功率因數(shù)校正電路。</p><p>　　2.2功率因數(shù)（PF）</p><p>　　功率因數(shù)是電源對(duì)電網(wǎng)供電質(zhì)量的一個(gè)重要衡量指標(biāo)。根據(jù)電路基本理論，功率因數(shù)（Power Factor）定義為有功功率（P）和視在功率（S）的比值，用公式表示為：</p><p><b>　　式

18、中：</b></p><p><b>　　P：輸入有功功率</b></p><p><b>　　S：視在功率</b></p><p>　　：電網(wǎng)電流有效值，，其中，，為輸入電流各次諧波有效值；</p><p>　　：輸入電壓基波有效值</p><p>　　I1：輸

19、入電流基波有效值</p><p>　　：輸入電流的波形畸變因數(shù)</p><p>　?。夯妷汉突娏鞯奈灰埔驍?shù)</p><p>　　稱為畸變因數(shù)，它表示基波電流有效值在總的輸入電流有效值中所占的比例。</p><p>　　稱為位移因數(shù)，它反映了輸入電流與輸入電壓之間的相位差。</p><p>　　功率因數(shù)是畸變因數(shù)

20、和位移因數(shù)的乘積，很顯然，當(dāng)輸入電流與輸入電壓是同頻同相的正弦波時(shí)，有PF=1。</p><p>　　2.3功率因數(shù)和諧波的關(guān)系</p><p>　　為了衡量高次諧波對(duì)總輸入電流的影響，定義總諧波畸變(Toatl Harmonic</p><p>　　Distortion，THD)為:</p><p>　　則與THD的關(guān)系為：，</p&

21、gt;<p>　　因此，又可推知得到功率因數(shù)的另一表達(dá)式：</p><p>　　上式便是功率因數(shù)與總諧波畸變之間的關(guān)系，必需注意的是，上式的關(guān)系僅當(dāng)輸入電壓為正弦波，且輸入電流的基波與輸入電壓之間相位差為零時(shí)才成立。</p><p>　　2.4改善開關(guān)電源功率因數(shù)及諧波問題的方法</p><p>　　功率因數(shù)校正的一般方法：</p>&l

22、t;p>　　1.無源功率因數(shù)校正：利用電感、電容和電阻的組合設(shè)計(jì)構(gòu)成的濾波電路，可濾除某一次或多次諧波，最普通易于采用的無源濾波器結(jié)構(gòu)是將電感與電容串聯(lián)，可對(duì)主要次諧波（3、5、7）構(gòu)成低阻抗旁路；無源濾波器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、運(yùn)行可靠性較高、EMI小等優(yōu)點(diǎn)；主要缺點(diǎn)是尺寸、質(zhì)量大，那一得到接近1的功率因數(shù)（一般可提高到0.8-0.9），工作性能與頻率、負(fù)載變化及輸入電壓變化有關(guān)，電感和電容之間充放電電流較大等。</p&g

23、t;<p>　　2.有源功率因數(shù)校正:采用電流反饋，使輸入端電流波形跟蹤交流輸入正弦電壓波形，可以使輸入端電流波形接近正弦。從而使輸入電流的THD小于10%，功率因數(shù)可提高到0.99或更高。由于這個(gè)方案中應(yīng)用了有源器件，故稱之為有源功率因數(shù)校正，簡(jiǎn)稱APFC。它的優(yōu)點(diǎn)是可以得到較高的輸入功率因數(shù)；THD小；可在較寬的輸入電壓范圍和寬頻帶下工作；體積、質(zhì)量??；輸出電壓也可保持恒定。缺點(diǎn)是：電路復(fù)雜、MTBF下降、成本高、EM

24、I高、效率有所降低。</p><p>　　2.5 CCM Boost功率因數(shù)校正原理</p><p>　　CCM Boost PFC變換器的主電路由單相橋式整流橋和Boost變換器組成?？刂齐娐钒妷赫`差放大器VA及基準(zhǔn)電壓Ur，電流誤差放大器CA，乘法器M，PWM比較器和驅(qū)動(dòng)器等。CCM Boost PFC變換器電路原理圖如圖3所示。</p><p>　　圖3

25、CCM Boost PFC電路控制原理圖</p><p>　　圖3所示的電路工作原理是：輸入電流即電感電流iL有電流采樣電阻Rs檢測(cè)，將檢測(cè)到的信號(hào)送入電流誤差放大器CA中。乘法器M有兩個(gè)輸入，即Um和Kvindc。變換器的輸出采樣電壓Vf和基準(zhǔn)電壓Ur進(jìn)行比較，其差值通過電壓誤差放大器VA，VA的輸入信號(hào)為Um；整流后的輸入電壓u1的檢測(cè)值即為Kvindc。乘法器的輸出iMO作為電流反饋控制的基準(zhǔn)信號(hào)，與電感電

26、流iL的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行比較，經(jīng)過電流誤差放大器CA放大后，輸出控制信號(hào)Vc，Vc被鋸齒波調(diào)制成PWM信號(hào)，再由驅(qū)動(dòng)電路控制開關(guān)S的導(dǎo)通和關(guān)斷，從而使整流輸入電流iL跟蹤整流電壓u1的波形，使得電流諧波大為減少，提高了輸入端功率因數(shù)，由于功率因數(shù)校正器同時(shí)保持輸出電壓恒定，使后級(jí)DC-DC或DC-AC的電路設(shè)計(jì)更容易些。</p><p>　　2.6有源功率因數(shù)校正控制方法</p><p>&l

27、t;b>　　(1)平均電流型</b></p><p>　　如ML4832、UC3854，工作頻率恒定，采用連續(xù)調(diào)制模式(CCM) 。這種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是恒頻控制；工作在電感電流連續(xù)狀態(tài)，開關(guān)管電流有效值小、EMI濾波器體積小；能抑制開關(guān)噪聲；輸入電流波形失真小。主要缺點(diǎn)是控制電路復(fù)雜；須用乘法器和除法器；須檢測(cè)電感電流；需電流控制環(huán)路。</p><p><b>

28、　　(2)滯后電流型</b></p><p>　　如CS3810,工作頻率可變,電流達(dá)到滯后帶內(nèi)發(fā)生功率開關(guān)通與斷操作,使輸入電流上升、下降。電流波形平均值取決于電感輸入電流。</p><p><b>　　(3)峰值電流型</b></p><p>　　如ML4831、MC34262，工作頻率可變，采用不連續(xù)調(diào)制模式(DCM)。DCM

29、采用跟隨器方法具有電路簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)是功率因數(shù)和輸入電壓與輸出電壓的比值有關(guān)，即當(dāng)輸入電壓變化時(shí)，功率因數(shù)PF值也將發(fā)生變化，同時(shí)輸入電流波形隨輸入電壓與輸出電壓的比值的加大而總諧波失真系數(shù)變大；開關(guān)管的峰值電流大( 在相同容量情況下,DCM中通過開關(guān)器件的峰值電流為CCM的兩倍)，從而導(dǎo)致開關(guān)管損耗增加。所以在大功率APFC電路中, 常采CCM方式。</p><p>　　綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用電壓

30、電流雙閉環(huán)的平均電流控制模式，圖4為其原理圖。 </p><p>　　圖4 用平均電流控制的Boost PFC電路原理圖</p><p>　　其工作原理的實(shí)質(zhì)是:借助功率開關(guān)管有規(guī)律的通斷，通過整流橋?qū)㈦娫炊搪?，使得電感L不斷地儲(chǔ)存能量，并且將全部?jī)?chǔ)能或者部分儲(chǔ)能釋放到直流側(cè)的電解電容C0，目標(biāo)是獲得與電源電壓同步的正弦輸入電流波形和穩(wěn)定的直流輸出電壓。 </p><

31、p>　　控制方式采取雙環(huán)控制，“外環(huán)”電壓環(huán)和“內(nèi)環(huán)”電流環(huán)。乘法器負(fù)責(zé)將電壓誤差放大器輸出、輸入電壓參考波形與電源電壓有效值二次方的倒數(shù)相乘，得到綜合的電流參考信號(hào)。電源電壓有效值二次方的倒數(shù)可以用來調(diào)節(jié)輸入電壓范圍，以滿足寬范圍電壓供電的要求。電壓閉環(huán)負(fù)責(zé)將給定電壓與實(shí)際電壓進(jìn)行誤差放大，目標(biāo)是維持輸出電壓穩(wěn)定。電流閉環(huán)負(fù)責(zé)將電流參考信號(hào)與實(shí)際檢測(cè)電流信號(hào)相比較后進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，并產(chǎn)生最終控制信號(hào)，與三角載波比較后得到實(shí)際PWM

32、信號(hào)，驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)管，Rs為檢測(cè)電流用低阻值無感電阻，流過它的電流即升壓電感L的電流，作為電流閉環(huán)PI調(diào)節(jié)器的一個(gè)輸入。電感L的電流經(jīng)過輸入電容C的吸收之后得到紋波電流比較低的正弦輸入電流，且與輸入電壓同步。</p><p>　　平均電流型有源PFC電路工作頻率固定，輸入電流連續(xù)（CCM），波形圖如圖5所示。</p><p>　　圖5 平均電流控制時(shí)電感電流波形圖</p>&

33、lt;p>　　3 UC3854芯片介紹</p><p>　　3.1 UC3854簡(jiǎn)介</p><p>　　利用UC3854構(gòu)成的有源功率因數(shù)校正電路可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能，減小交流輸入市電電流的諧波畸變。UC3854芯片結(jié)構(gòu)包括：電壓放大器VA、模擬乘法器/除法器M、電流放大器CA和固有頻率脈寬調(diào)制器PWM、功率MOS管的門極驅(qū)動(dòng)器、7.5V基準(zhǔn)電壓（1%誤差），以及軟啟動(dòng)、輸入電

34、壓前饋、輸入電壓鉗位和過電流保護(hù)的比較器等。</p><p>　　UC3854利用平均電流控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)恒頻電流控制，具有工作穩(wěn)定性好和畸變小的優(yōu)點(diǎn)。不像電流峰值性控制，利用平均電流型控制技術(shù)可以在不采用諧波補(bǔ)償?shù)那疤釛l件下，使交流市電輸入電流波形為正弦波，并且抗干擾能力強(qiáng)。</p><p>　　UC3854的高基準(zhǔn)電壓值和高幅值的振蕩波形提高了它的抗干擾能力，而快速PWM控制電路可以使它

35、的工作頻率高于200KHz，UC3854可應(yīng)用于交流輸入供電電壓范圍為75~275V、電源的供電頻率范圍為50~400Hz的有源功率因數(shù)校正場(chǎng)合，由于UC3854的工作電流小，所以簡(jiǎn)化了UC3854的供電電路部分的設(shè)計(jì)。</p><p>　　UC3854的引腳圖和內(nèi)部框圖如圖6和圖7所示。</p><p>　　圖6 UC3854的引腳圖</p><p>　　圖7 U

36、C3854的內(nèi)部框圖 </p><p>　　3.2 UC3854引腳功能概述</p><p>　　Gnd：所有的電壓測(cè)量都以地電平Gnd腳為參考基準(zhǔn)。供電腳VCC和基準(zhǔn)電壓腳REF均應(yīng)接一只。</p><p>　　PKLMT：即峰值電流限制腳。它的門限電平應(yīng)為零值(0.01 V )。經(jīng)該腳接入的負(fù)電壓加到圖中電流檢測(cè)電阻器上。用一個(gè)電阻器由2腳接REF腳，以補(bǔ)償負(fù)極

37、性電流檢測(cè)信號(hào)，使之升到(Gnd)地電平。</p><p>　　CA Out：電流放大輸出腳。該腳是寬頻帶工作放大器的輸出端，它檢測(cè)電網(wǎng)電流，并控制脈寬調(diào)制器PWM來校正電流波形。該輸出腳的振幅可接近地電平，當(dāng)必要時(shí)允許PWM實(shí)現(xiàn)零占空比。</p><p>　　ISENSE：即電流檢測(cè)負(fù)號(hào)端。該腳是電流放大器的反相輸入端。該腳同非反相輸入的乘法器輸出，維持功能直到零值或低于地電平。引腳電壓

38、應(yīng)高于-0.5V。</p><p>　　Mult Out：即乘法器輸出端和電流檢測(cè)器正輸入端。模擬乘法器的輸出端和電流放大器的非反相輸入端，被連接在一起作為Mult Out腳。由于乘法器的輸出是一個(gè)電流值，它作為一個(gè)高阻抗輸入與ISENSE腳相似，所以電流放大器構(gòu)成差分放大器以抑制地線噪聲。</p><p>　　IAC：交流電流輸入端。該腳輸入到模擬乘法器的是一個(gè)電流。從該電流IAC腳輸入

39、到Mult Out端，乘法器被制成很低的失真，所以該腳只是乘法器的輸入端，應(yīng)用時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)電壓。引腳的設(shè)定電壓為6V。</p><p>　　VA Out：放大器輸出。該腳是調(diào)節(jié)輸出電壓的工作放大器輸出端。像電流放大器那樣，若IC因ENA或VCC失效，電壓放大器將停止工作。也就是說，由于瞬時(shí)的失效周期，跨接在放大器的大反饋電容器將停止充電。電壓放大器的輸出電平低于1V時(shí)，將禁止乘法器輸出。電壓放大器的輸出端在IC內(nèi)部

40、被限制在5.8V左右，以防止過沖。</p><p>　?。弘娋W(wǎng)電壓有效值。升壓PWM的輸出值是與輸入電壓成比例的。所以當(dāng)輸入低帶寬升壓PWM電壓調(diào)節(jié)器的電網(wǎng)電壓變化時(shí)，其輸出將立刻變化，并緩慢的恢復(fù)到調(diào)節(jié)電平。若器件接的電壓與輸入的電網(wǎng)電壓有效值成正比，那么輸入就能補(bǔ)償電網(wǎng)電壓的變化。當(dāng)最佳控制時(shí)，應(yīng)停留在1.5~3.5V之間。</p><p>　　VREF：電壓基準(zhǔn)輸出。VREF是一個(gè)精

41、確值為7.5V的電壓基準(zhǔn)輸出。該輸出腳能提供10mA給外圍電路，并在IC內(nèi)部受短路電流的限制。當(dāng)VCC是低電平或者當(dāng)ENA為低電平時(shí)，VREF則失效，并維持在0V值。為了有良好的穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)用一只0.1uf或更大的陶瓷電容將VREF對(duì)地旁路。</p><p>　　ENA：使能控制端。ENA是一個(gè)邏輯輸入，為PWM輸出電壓基準(zhǔn)和振蕩器的使能控制端。ENA還能解除軟啟動(dòng)箝位，允許SS腳升高電壓。當(dāng)該腳不用時(shí)，應(yīng)把EN

42、A接到+5V電源上，或者用一只22K電阻器拉高其電位。ENA并非指定用于高速關(guān)閉去PWM輸出。</p><p>　　VSENSE：是電壓放大器的反相輸入端。該腳通常接反饋網(wǎng)路，并經(jīng)一個(gè)分壓器網(wǎng)絡(luò)接到升壓變換器的輸出。</p><p>　　：是振蕩器充電電流和乘法器限制設(shè)置端。將一只電阻器從接到地，將調(diào)節(jié)振蕩器的充電電流，并讓乘法器輸出為最大。乘法器輸出電流在接地的電阻分壓器上的電壓值不會(huì)超

43、過3.75 V。</p><p>　　SS：軟啟動(dòng)。當(dāng)IC無效或VCC太低時(shí)，SS將維持在地電平。當(dāng)VCC和IC均正常有效時(shí)，SS腳電壓將被IC內(nèi)部一個(gè)14A的電流源提高超過8V。若SS低于REF， SS充當(dāng)電壓放大器的基準(zhǔn)輸入。用一只大電容器接SS腳到地，電壓調(diào)節(jié)放大器大的基準(zhǔn)電壓將緩慢升高，并將緩慢地減小PWM的占空比。萬一發(fā)出禁止指令或電源跌落，SS將快速放電到地并使PWM無效。</p>&l

44、t;p>　　CT：振蕩器定時(shí)電容器。從CT腳接地的電容器將設(shè)置振蕩器的頻率，它按如下關(guān)系式計(jì)算： </p><p>　　VCC：正極性電源電壓。在正常工作時(shí)接電源VCC的穩(wěn)定電流至少為20mA ，高于17V 。在VCC腳也接旁路電容接地，用于吸收對(duì)外部MOSFET柵極電容充電時(shí)產(chǎn)生的電源電流尖峰。為了防止不適當(dāng)?shù)臇艠O驅(qū)動(dòng)信號(hào)，IC將阻斷輸出，直到VCC高于欠壓鎖定門限并維持在高于較低的門

45、限電平。</p><p>　　： PWM輸出是一個(gè)圖騰柱式MOSFET柵極驅(qū)動(dòng)器()信號(hào)。該輸出被IC內(nèi)部箝位在15V，所以IC可工作在高于35V電壓值。采用最小為的柵極串聯(lián)電阻器，可防止柵極阻抗與柵極驅(qū)動(dòng)器輸出之間的互相作用影響，它會(huì)引起輸出過沖太大。當(dāng)驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載時(shí)，某些輸出的過沖總是會(huì)出現(xiàn)的。</p><p>　　4功率因數(shù)校正電路原理圖</p><p>　　

46、基于CCM-BOOST方式的功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)包括主電路的設(shè)計(jì)和控制電路的設(shè)計(jì)。主電路主要包括工頻整流橋，輸入電感，開關(guān)管，續(xù)流二極管，輸出濾波電容等；控制電路主要是PWM電流控制芯片UC3854集成電路。</p><p>　　圖8 功率因數(shù)校正電路原理圖</p><p>　　5基于UC3854的PFC電路的仿真</p><p>　　5.1仿真模型的建立</

47、p><p>　　建立基于UC3854的平均電流控制型PFC的SIMULINK的仿真電路圖，如圖9所示。</p><p>　　圖9 平均電流控制型PFC的Simulink的仿真圖</p><p>　　其中解算選項(xiàng)設(shè)置為:最大步長(zhǎng)為1e-6s ，相對(duì)精度為1e-3s，算法選擇ode23tb其他選項(xiàng)選擇缺省值。</p><p><b>　　5

48、.2電路參數(shù)</b></p><p>　　主電路介紹:圖中VS1為標(biāo)準(zhǔn)單相正弦電壓源，電壓有效值為220V。RLC1為輸入濾波電容，RLC2為升壓電感，RLC3為橋后直流側(cè)并聯(lián)電阻，RLC4為功率級(jí)無感電阻，負(fù)責(zé)檢測(cè)電感電流瞬時(shí)值，RLC5為電解電容，RLC6為電阻負(fù)載，RLC7與RLC8為分壓電阻，構(gòu)成1: 80 的比例，提供電壓反饋信號(hào)。D1~D4構(gòu)成單相整流橋，MOSFET1為功率開關(guān)，F(xiàn)RD1

49、為反向快恢復(fù)功率二極管。</p><p>　　控制電路介紹:三角波發(fā)生電路由時(shí)鐘Clock、采樣保持器ZOH、復(fù)合器MUX以及通用表達(dá)式Fcn3構(gòu)成鋸齒波。電壓濾波器由常數(shù)Constant、加法器Addl、傳遞函數(shù)Transfer Fcnl、飽和器Satuation2組成，完成對(duì)負(fù)載電壓的檢測(cè)與給定電壓的比較、濾波和放大。輸入交流電壓波形檢測(cè)部分由正弦波發(fā)生器Sine Wave、求絕對(duì)值器Abs、通用表達(dá)式Fcn

50、4組成，其中Sine Wave的幅值為0.05V，與電源Vs波形和相位完全一致，F(xiàn)cn4負(fù)責(zé)補(bǔ)償過零失真。上述兩者結(jié)果經(jīng)過乘法器Product相乘后的乘積為輸入?yún)⒖茧娏餍盘?hào)，與電壓表VM2檢測(cè)得到的電感電流信號(hào)相比較作為電流PI調(diào)節(jié)器的輸入。電流PI調(diào)節(jié)器由傳遞函數(shù)Transfer Fcn2、飽和器Satuation2、通用表達(dá)式Fcn5組成，F(xiàn)cn5負(fù)責(zé)改善輸入電流波形，得到的結(jié)果通過復(fù)合器MUX和通用表達(dá)式Fcn3與鋸齒披相比較得到

51、PWM脈沖，驅(qū)動(dòng)Mosfet開通與關(guān)斷。</p><p>　　5.3仿真結(jié)果及分析</p><p><b>　　仿真結(jié)果如下:</b></p><p>　　圖10 系統(tǒng)從啟動(dòng)到穩(wěn)定時(shí)輸入電流的波形縮略圖</p><p>　　圖11 系統(tǒng)穩(wěn)定后閉環(huán)輸入電流波形細(xì)節(jié)圖</p><p>　　圖12 閉環(huán)

52、直流輸出電壓波形</p><p>　　在仿真過程中看出,在開環(huán)時(shí)輸入電流波形電流連續(xù)，類似與正弦波，但還存在較大畸變，功率因數(shù)較低。由圖10、圖11及圖12可以看出，經(jīng)過功率校正后輸入電流已幾乎接近正弦波，交流輸入電流能良好跟蹤交流輸入電壓；系統(tǒng)穩(wěn)定后的輸入電流波形和理論波形（見圖5）基本相似，電流連續(xù)，類似與正弦波；輸出電壓穩(wěn)定；因此表明提高了功率因數(shù)；達(dá)到了功率因數(shù)校正的目的。</p><

53、p><b>　　小結(jié)思考</b></p><p>　　這次的課程設(shè)計(jì)讓我能通過使用MATLAB軟件來應(yīng)用學(xué)過的電力電子技術(shù)的知識(shí)，深化了對(duì)知識(shí)的理解。我在本文分析了平均電流控制型功率因數(shù)校正電路的工作原理和實(shí)現(xiàn)方法，并采用MATLAB中的Power System工具箱建立了主電路的模型，對(duì)基于UC3854的功率因數(shù)校正電路進(jìn)行了仿真研究。通過MATLAB對(duì)基于UC3854的PFC電路進(jìn)

54、行設(shè)計(jì)和仿真，加深了對(duì)知識(shí)的理解，從仿真結(jié)果可以看出，運(yùn)用功率因數(shù)校正，使輸入電流能很好地跟蹤輸入電壓波形，挺高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，穩(wěn)定了系統(tǒng)輸出電壓，符合功率因數(shù)校正的要求。另外，在功率因數(shù)校正電路中，電路元件參數(shù)的選取，對(duì)提高功率因數(shù)同樣很重要。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)也讓我明白了在做設(shè)計(jì)之前要查找充分的資料，并在設(shè)計(jì)中也勤查資料，只有這樣才能全面的、準(zhǔn)確的完成課程設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中有很多是我們所不熟知的部分，

55、查找資料并且學(xué)習(xí)資料上的東西不僅可以讓我們拓寬視野，而且有利于我們把設(shè)計(jì)做的更出色。</p><p>　　另外，此次課程設(shè)計(jì)讓我清楚地知道了細(xì)心的重要性。在Simulink仿真過程中，要注意電路的連線，不然容易導(dǎo)致錯(cuò)誤出現(xiàn)，不能出現(xiàn)預(yù)期的曲線。這就要求我們要細(xì)心對(duì)待，了解每一個(gè)設(shè)計(jì)步驟的意義，每一步程序書寫的正確性。 </p><p>　　這次課程設(shè)計(jì)讓我受益頗多。雖然這個(gè)過程中我犯了很多

56、錯(cuò)誤，但是通過我自己的努力和同學(xué)們的幫助，我了解了自己錯(cuò)誤的原因，并且改正了錯(cuò)處。同時(shí)，我也鞏固了自己學(xué)過的知識(shí)，鍛煉了自己的能力，為以后的發(fā)展打下了基礎(chǔ)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]王兆安、黃俊，電力電子技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社（第四版），2004</p><p>　　[2]路秋生，功率因數(shù)校正技術(shù)與