APFC自動(dòng)調壓電路設計方案
加入技術(shù)交流群
引言
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/186352.htm由于各種原因的影響，電網(wǎng)中存在著(zhù)電流諧波，由于電網(wǎng)阻抗的存在，諧波電流流過(guò)電網(wǎng)阻抗，會(huì )使負載端電壓波形也出現畸變。此時(shí)系統的功率因數小于1，這樣會(huì )給電網(wǎng)帶來(lái)“污染”，同時(shí)也會(huì )影響超聲發(fā)生器的輸出電壓和系統的正常工作。因此需要設計特殊電路來(lái)對諧波進(jìn)行抑制，PFC電路就是其中之一。PFC輸出的電壓一般是恒定的，但是在有些場(chǎng)合些要對輸出電壓進(jìn)行調節，利用調節輸出電壓來(lái)控制輸出功率等等。因此對PFC輸出電壓的控制策略的研究具有一定的實(shí)際意義。
單相PFC技術(shù)
PFC（PowerFactorCorrection）就是對電流脈沖的高度進(jìn)行抑制，使電流波形盡量接近正弦波。單相PFC根據采用的具體方法不同可以分為無(wú)源功率因數校正和有源功率因數校正兩種。
圖1單相無(wú)源功率因數校正電路
圖2單相APFC電路及主要波形
APFC電路利用電阻分壓組成的恒定電壓反饋網(wǎng)絡(luò )可以控制輸出恒定的電壓。根據這一原理，本文巧妙地利用APFC電壓反饋網(wǎng)絡(luò )來(lái)進(jìn)行電壓控制，即通過(guò)改變電阻分壓網(wǎng)絡(luò )的電阻R2來(lái)調節輸出電壓。R2發(fā)生變化使得電壓反饋信號隨之變化，電壓比較器與電壓給定進(jìn)行比較，比較輸出的誤差控制PWM發(fā)生裝置，從而調解驅動(dòng)信號的脈寬，使得輸出電壓在一定范圍內進(jìn)行線(xiàn)形的調節。通過(guò)這種方式就可以根據實(shí)際要求調節逆變器的輸入電壓。應用在功率控制的場(chǎng)合時(shí)，當負載增大的時(shí)候，輸出電流瞬時(shí)減小，功率隨之減小，此時(shí)調節R2使電壓上升，那么輸出電流也隨之上升，直至電壓與電流乘積（即輸出功率）與給定的參考一致，從而實(shí)現了輸出功率的調節。
但是如果單一的調節R2會(huì )造成危險隱患，例如若R2短路，R1就直接接地，輸出電壓會(huì )一直上升；若R2斷路，電壓反饋被拉高到母線(xiàn)電壓，可能會(huì )造成無(wú)輸出。因此要設計的電壓反饋網(wǎng)絡(luò )必須防止出現上訴狀況，本文設計的電壓反饋網(wǎng)絡(luò )中，R3與R2串聯(lián)防止R2短路，R4與R2、R3并聯(lián)防止短路狀態(tài)的發(fā)生。圖3為初步設計的電壓調節反饋網(wǎng)絡(luò )。
圖3電壓反饋網(wǎng)絡(luò )
在初步設計中R2是一個(gè)可調節的電位器，是需要人工手動(dòng)調節，但是這種方法不僅精確度不夠，而且操作麻煩，自動(dòng)化程度低。因此本文在設計中采用單片機控制數字電位器代替的機械式電位器R2的策略來(lái)進(jìn)行自動(dòng)調節。
本文采用的是非易失性數字電位器，它是一種可在計算機控制下，通過(guò)編程來(lái)實(shí)現自動(dòng)操作的智能化器件。它不像機械或模擬電位器那樣可以連續調節，但階梯式的阻值變化卻具有調節精度高和阻值穩定的特點(diǎn)。其阻值分辨的臺階越多，阻值變化越精細，調整的靈敏度越高[2][3]。本文采用的數字電位器是Xicor公司生產(chǎn)的100節非易失性數字電位器X9312。X9312的原理圖如圖4所示[3]。
圖4X9312原理圖
APFC自動(dòng)調壓電路理論設計
圖5是本文設計的利用數字電位器實(shí)現電壓自適應控制的原理圖。圖中檢測信號就是電壓反饋信號，其輸出經(jīng)過(guò)A/D轉換后作為控制信號，并由單片機根據控制關(guān)系和特性給出調整信號和計數脈沖，使數字電位器改變阻值而作用于電平控制電路（即APFC電路），以達到調節輸出電壓的要求。
圖5電壓控制原理圖
采用單片機控制的軟件流程如圖6所示。圖中A1為，A2為，A3為，A4為封鎖信號。A1、A2、A3控制數字電位器X9312，A4是防止輸出過(guò)大控制失效的封鎖信號。由A4控制輸入的保護電路，在輸出失控時(shí)，封鎖輸入，保護整個(gè)電路的安全。
圖6單片機軟件控制流程圖
根據上訴的電壓調節原理，最終確定實(shí)際應用單片機控制數字電位器實(shí)現APFC輸出電壓自適應控制的電路如圖7所示。
圖7電壓控制電路
結論
利用APFC電路實(shí)現輸出電壓的調節，既提高了整個(gè)電路的功率因數，又能實(shí)現對輸出電壓的控制。在此基礎上應用單片機控制數字電位器來(lái)調節電壓，實(shí)現了數字化控制，精度高、安全性好、自適應效果良好。這種控制策略可以應用在對逆變電路母線(xiàn)電壓控制以及對輸出功率控制系統中。
更多資訊請關(guān)注：21ic模擬頻道
評論