低諧波、高功率因數AC/DC開(kāi)關(guān)電源變換器設計

隨著(zhù)生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，特別是各種具有整流入端的電力電子負載的廣泛應用，即各種非線(xiàn)性的、時(shí)變的負載和設備的大量涌現，電力系統中產(chǎn)生大量諧波并對電力系統的安全運行產(chǎn)生威脅。電力系統的諧波問(wèn)題和低功率因數問(wèn)題，主要由各種中小負載和設備的電子電源和電力電子裝置造成的，它們是最嚴重的污染源。

因此應采用有效的措施，降低電子電源和電力電子裝置的諧波，提高功率因數。目前絕大部分電子電源都采用如圖1-a所示的非控二極管整流、濾波大電容和開(kāi)關(guān)穩壓電路結構，把AC電源變換成DC電源。這種AC/DC變換電路的輸入電壓雖為正弦波，但輸入電流卻發(fā)生了畸變，如圖1-b所示，造成電網(wǎng)側輸入電流嚴重的非正弦化輸入電流非正弦化必然導致電流總諧波失真(THD)高和功率因數(PF)低(這種AC/DC變換器線(xiàn)路功率因數一般只有0.5～0.7，造成的諧波含量很高，僅3次諧波就達6O以上)，影響整個(gè)電力系統的電氣環(huán)境及用電設備的安全經(jīng)濟運行。

有源功率因數校正(APFc)原理

提高電子電源的功率因數，抑制其電流諧波畸變，目前有無(wú)源校正和有源校正兩種方案。無(wú)源校正是在電路中串聯(lián)(或并聯(lián))無(wú)源LC諧振回路，使電路入端電流接近正弦波;有源校正是在電路中加入有源控制電路，使入端電流在一定程度上可控，從而校正電流波形，實(shí)現低諧波，高功率因數;有源校正電路比無(wú)源校正電路在效率、重量和成本等方面均有優(yōu)勢。因此對中小功率應用，最有效的措施是采用有源功率因數校正技術(shù)。有源校正方案在實(shí)現過(guò)程中，有降壓變換型、升壓變換型和反激變換型。其中降壓變換型功率因數校正電路的輸出電壓難于控制}而反激變換型功率因數校正電路的峰值電流比較高，所以功率容量差;升壓型功率因數校正電路的輸入電壓范圍寬，一般認為是最合適的電子電源功率因數校正電路。

升壓型有源功率因數校正技術(shù)主要是控制已整流后的電流，使之在對濾波大電容充電之前，能與整流后的電壓波形同相，從而避免了電流脈沖的形成，達到改善功率因數的目的。電路原理如圖2-1所示，在工作過(guò)程中，輸入電感L。中的電流受到連續監控和調節，使之能跟隨并與整流后單相正弦電壓成比例。通過(guò)乘法器實(shí)現由輸入誤差信號V和輸入電壓來(lái)調控正弦基準電流I的幅度，從而達到調整輸出電壓的目的。有源功率因數校正電路盡管作用明顯，但控制電路比較復雜，隨著(zhù)電子技術(shù)的發(fā)展，專(zhuān)用于A(yíng)PFC的Ic電路已對設計高功率因數、低諧波失真的各類(lèi)電子電路提供了技術(shù)支持。

MC34261的電路結構與特點(diǎn)

MC34261單片Ic主要采用雙列直播式8腳塑封，其引腳定義如圖3-1所示。

其中腳1(VFB)為反饋電壓輸入端}腳2(COMP)為誤差放大器輸入端，與腳1接有補償元件;腳3(MULTIN)為乘法器輸入端;腳4(c.S+)為電流傳感輸入;腳5(I一)為零電流檢測輸入;腳6(GND)為接地腳;腳7(V。)為PWM驅動(dòng)輸出端，直接驅動(dòng)MOSFET;腳8(V)提供正電源電壓。MC34261由內部電源、欠壓鎖定、誤差放大器、一象限乘法器、電流傳感比較器、零電流檢測器、電流檢測邏輯及驅動(dòng)輸出等單元電路組成。內部功能框圖如圖3-2所示。