基于单片机控制高效率有源功率因数校正电路设计开题报告.docxVIP

毕业设计开题报告学 生 姓 名：xx学 号：xxxxxx学 院：计算机与控制工程学院专 业：电气工程及其自动化设 计 题 目：基于单片机控制的高效率有源功率因数校正电路的设计指 导 教 师:xx2015年 4 月 2 日毕 业 设 计 开 题 报 告1．选题依据：文献综述1 本课题的选题背景意义 随着电力电子技术的发展,从20世纪60年代开始,电力电子装置大量出现和工业及生活领域。如整流装置、电子整流器等接到电网时,电网电流将产生非正弦畸变,致电网电压产生畸变和高次谐波,影响其他用电设备、通信的正常运行,严重时还影响到发电设备的安全运行。因此,如何改善电力电子装置的输入电流波形和功率因数,成为电力电子产品开发[1]。 伴随着我国经济的发展，现代工业得到快速发展，各种各样的换电流设备使用越来越多、容量也越来越大，再加上一些非线性电设备也接入到电网，将其产生的谐波电流注入到电网中，使公用电网的电压波形发生畸变，严重地污染了电网的环境，造成电能质量下降，也严重地威胁着电网中各种电气设备的安全运行，因此必须限制高次谐波污染[2]。 目前常用的解决电力电子设备谐波污染问题的方法有两种：（1）对电网采用滤波补偿[3]；（2）对电力电子设备本身进行改造，即进行功率因数校正。两者相比较，功率因数校正能够更有效地消除整流装置的谐波，具有更广泛的前景，已经成为电力电子技术的一个重要的研究方向[4]。 谐波对电网的影响：?（1）谐波会导致电源的有功功率降低，功率因数会降低，负载上的实际功率也会随着降低[5]；?（2）谐波会引起电磁干扰和射频干扰，导致一些精密电子设备（包括电子式电能表），不能正常工作，甚至会毁坏[6]；?（3）谐波将引起线路欧姆热，导致整流器过热效率下降，也会引起设备老化，缩短设备使用寿命，甚至损坏设备；?（4）谐波电流的存在会引起电网电压的畸变，并可能引发振荡，引起电网和用电设备的安全[7]；（5）谐波将会引起继电保护装置误动或拒动，从而直接危及电网的安全运行[8]；? 为了减少谐波的污染，提高功率因数，设计基于单片机控制的高效有源功率因数校正电路，使电路效率在95%以上，功率因数在0.98以上[9]。2 本课题的发展历程和现状2.1 有源功率因数校正电路的发展历程 为了提高AC/DC变换器输入端功率因数,人们最早采用无源校正技术,即采用电感和电容器构成的无源网络进行功率因数校正[10]。由于采用低频电感和电容进行输入滤波,工作性能与频率、负载变化及输入电压变化有关;电感和电容间有大的充放电电流等,因此它比较适用于功率小于30OW、对体积和重量要求不高、价格敏感的应用场合[11]。 进入上世纪 70 年代以后，随着功率半导体器件的发展，开关变换器突飞猛进。到 80 年代，现代有源功率因数校正技术应运而生，它是在负载的整流电路与滤波电路之间增加一个功率变换电路，这就是有源功率因数校正（ Active power factor correction,简称 APFC）电路[12]。80 年代是现代有源功率因数校正技术发展的初级阶段，此间的研究工作主要是基于 BOOST 变换器，围绕连续导电模式或不连续导电模式的理论研[13]。 90年代以来,有源功率因数校正技术取得了长足的进展。自1992年起设立了单相PFC专题,这被看作是单相有源PFC技术发展的里程碑[14]。从此,不断有新颖的功率因数校正原理、拓扑结构及控制方法出现[15]。有源PFC控制器从分体电路发展到集成电路极大地简化了有源功率因数校正电路的设计,PFC技术由理论研究发展到实用阶段[16]。 近年来,功率因数校正技术的研究热点集中在:新拓扑的提出、把DC/DC变换器中的新技术(如软开关技术和开关电容功率网络等)应用于PFC电路中、新的控制方法的提出以及单级PFC变换器的研究[17]。2.2 有源功率因数校正电路的发展现状：2.2.1 国外发展现状 1986年美国公布《功率因数等于1的电源》的专利,这是最早的较完整的升压式PFC电路。八十年代是现代有源功率因数校正技术发展的初级阶段,此间的研究工作主要是基于BOOST变换器,工作方式围绕连续导电模式或不连续导电模式的理论研究[18]。 自1992年起,PESC设立了单相功率因数校正技术专题,这被看作是单相有源功率因数校正技术发展的里程碑。从此,不断有新颖的功率因数校正原理、拓扑结构和控制方法出现[19]。APFC控制器由分体电路发展到集成电路,PFC技术由理论研究也逐渐发展到实用化,已有部分商业化产品出现[20]。有源 PFC 控制器从分体电路发展到集成电路，Unitrode, Motorola,Silicon,Simens 等公司相继推出了各种有源功率因数校正控制芯片，极大地简化了有源功率因数校正