内容发布更新时间 : 2024/12/22 22:32:08星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

摘要

摘要

近几十年来，由于大功率电力电子装置的广泛使用，使公用电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重，功率因数低，电能利用率低。为了抑制电网的谐波，提高功率因数，人们通常采用无功补偿﹑有源﹑无源滤波器等对电网环境进行改善。近年来，功率因数校正技术作为抑制谐波电流，提高功率因数的行之有效的方法，备受人们关注。

功率因数校正(简称PFC)技术是电力电子技术的重要组成部分，并已经在越来越多的领域得到应用。上世纪九十年代以来，PFC控制技术越来越多的引起人们的关注。许多控制策略运用于PFC电路中，如平均电流控制﹑峰值电流控制﹑滞环控制等。

本文在参阅国内为大量文献的基础上，综合了近年来国内外功率因数校正的发展状况，简要分析了无源功率因数与有源功率因数的优﹑缺点，并详细分析了有源功率因数校正的基本原理和控制方法，选择BOOST变换器为主电路拓扑，采用MC34261峰值电流控制器。

本文功率因数校正电路的设计，使电路的功率因数得到了明显改善，达到了设计要求，同时电路的总谐波畸变因数控制在了一定的范围，减少了对电网的污染。

关键词 功率因数校正 BOOST变换器 峰值电流控制

I

燕山大学本科生毕业设计（论文）

Abstract

The harmonic for voltage and current,lower power factor and lower power efficiency of public power system is serious increasingly because of much big power electronic equipment in resent years.Usually,reactive compensation,filters for active of power system.But the power factor correction technique is research because it is an effective method to control harmonic and improve power factor by recent years.

Nowadays PFC(Power Factor Correction)inverters that are being used in many filds play an important role in the life.It is used in many applications.During the last decade, there has being a large interest in PFC.Many control methods are explored,including average control, peak current control,hysteretic control,etc. The development for power factor correction both here and abroad in recent years is summarized and the good and bad characteristics for reactive and active power factor correction is analyzed briefly and the basic principle and control methods of active power factor correction is analyzed detailed after read a mass of literatures both here and abroad.The main BOOST converter and MC34261 controller is designed and top of main and control circuit.

The power factor of circuit is improved obviously and satisfied design require after power factor correction and the total harmonic distortion for current is controlled in a band,so the harmonic for voltage and current is reduced.The cicuit was simulated based on MATLAB according to these parameters and correctness of the design is proved firstly after used compare simulation waves.

Keywords PFC（power factor correction） BOOST converter Top current

control

II

目 录

摘要 ....................................................................................................................... I Abstract ................................................................................................................ II 第1章 绪论 ........................................................................................................ 1

1.1 课题背景 .............................................................................................. 1 1.2谐波电流对电网的危害 ....................................................................... 2 1.3 研究的主要内容 .................................................................................. 3 第2章 功率因数校正 ........................................................................................ 4

2.1 功率因数 .............................................................................................. 4 2.1.1 功率因数的定义 .......................................................................... 4 2.1.2功率因数校正的基本原理 ........................................................... 6 2.2功率因数校正的一般方法 ................................................................... 7 2.2.1无源功率因数校正 ....................................................................... 7

2.2.2有源功率因数校正 ....................................................................... 8 2.3功率因数校正技术的发展趋势 ......................................................... 10 2.3.1 APFC控制电路硬件的发展趋势 ............................................... 10 2.3.2两级PFC技术的现状和发展趋势 .............................................. 11 2.3.3单级PFC技术的现状和发展 ...................................................... 11 2.3.4三相PFC技术的发展 ................................................................. 12

III

第1章 绪论

第1章 绪论

1.1 课题背景

随着工业现代化和电气化的进展，人们对电能质量的要求越来越高。计算机、电子设备、仪器仪表、通信设备和家用电器等对电能质量有一定的要求，电能质量低可能导致机器无法正常工作甚至不能工作。功率因数的高低直接影响着电能质量的好坏。用电设备过低的功率因数将使电网波形畸变，线路损耗大；降低整个供电系统的功率因数，增大系统供电量；降低用电设备的使用寿命；干扰仪器仪表。

电力能源在人们生产生活中的作用越来越重要，各种各样的用电设备也应运而生，然而大多数的用电设备不是直接使用通用的交流电网提供的交流电作为直接的供电能源，而是通过一定的形式对其进行电压电流的变换，从而得到各自所需的电能形式。电能的主要变换电路形式有AC-DC、DC-DC、DC-AC和AC-AC四大类。其中，AC-DC变换电路俗称整流电路，也就是将交流电能变换为直流电能的电路。整流的方式应用最为广泛，例如家用电器设备电源供电、不间断电源UPS、汽车工业、化工工业、医疗、航天等人类社会活动的各个领域之中。整流电路可以直接为要求较低的电力电子装置提供直流电能。整流电路作为电网与电力电子装置的接口电路，构成直流稳压电源，为电力电子装置提供高质量的直流电能。

功率因数是电力系统的一个重要的技术指标，伴随着电力电子技术的广泛应用，开关器件越来越多地用在各种电能变换装置中。开关器件的引入一方面提高了装置的变换效率，另一方面也带来了谐波污染和功率因数低下等问题。为了消除谐波污染、改善装置的功率因数，功率因数校正技术应运而生。由于环保意识和可持续发展的观念已深入人心，高效率、高品质、无污染地使用电能，已经成为当今世界范围内的潮流，因此功率因数校正技术成为当今功率电子技术领域中的前沿和热点。

鉴于低功率因数带来的危害，功率因数校正变得非常必要，成为电力电子学研究的重要方向之一。改善用电设备功率因数的工作的重点主要是功率因数校正电路拓扑结构的研究和功率因数校正控制集成电路（如

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