文档介绍：目录
1 前言 1
2 方案论证 1
3 设计要求 2
4 系统总体框图 2
5 硬件电路的设计 3
3
PFC校正电路 3
4
5
5
7
7
9
11
PWM控制电路 11
12
结束语 12
致谢 12
参考文献 13
1 前言
随着社会的进步,电子技术得到了很大的发展,人们的生活水平在不断的提高,电子产品在人们生产和生活中的应用越来越多,尤其是家用电器越来越多,用户对电能质量的要求日益提高,其中最基本的一条是电压的稳定[1]。然而,电网电压不稳定尤其是农村电网电压的不稳定给用户带来很大的麻烦。电网电压过低时,使很多用电器设备无法正常工作,电压过高时极有可能损坏电器设备,甚至造成更大的危害。在农村由于输电线路比较远,用户离变压器越远电压就越低,从而导致家用电器无法正常运行,特别是在夏季用电负荷需求较大时,家用电器就无法运行。因此,各种电子设备都要求有稳定的交流电源供电,偏远的农村更是需求有稳定的交流电源供电,交流稳压电源的出现解决了这一问题。
目前空间技术、计算机、通信、雷达及家电中的电源逐渐被开关电源取代。开关电源是利用现代电力电子技术控制功率开关管(MOSFET,IGBT)开通和关断的时间比率来稳定输出电压的一种新型稳压电源。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域,计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。现在一般应用的串联调整稳压电源,是连续控制的线性稳压电源。这种传统的串联稳压器,调整管总是工作在放大区,流过的电流是连续的,这种稳压器的缺点是承受过载和短路的能力差、效率低,一般只有35~60%。由于调整管上损耗较大的功率,所以需要采用大功率调整管并装有体积很大的散热器。开关电源的调整管工作在开关状态,功率损耗小,效率可达70~95%,稳压器体积小、重量轻,调整管功率损耗较小,散热器也随之减小。此外,开关频率工作在几十KHz,滤波电感、电容可用较小数值的元件,允许的环境温度可以大大提高。
交流稳压电源形式有很多种,近年来,随着对用电设备性能指标要求的不断提高,有源功率因数校正电路APFC,这一技术成为电力电子领域研究的热点,也得到了广泛的实际应用。本文就是以研究经过功率因数校正的交流稳压电源,从而有效的利用能源,并实现稳压功能。
2 方案论证
方案一:调整参数(谐振)实现稳压,稳压的基本原理是 LC 串联谐振,早期出现的含有磁饱和型稳压器的稳压电源就属于这一类。它的优点是结构简单,所需元器件较少,稳压范围相当宽,可靠性高,抗干扰和抗过载能力强。缺点是能耗大、噪声大、笨重且造价高。
方案二:以伺服电机带动炭刷在自耦变压器的的绕组滑动面上移动,改变输出电压(Vo) 对输入电压(Vi) 的比值,以实现稳压电源输出电压的调整和稳定。它的特点是结构简单,造价低,输出波形失真小。但由于炭刷滑动,接点易产生电火花,造成电刷损坏以至烧毁而失效,且电压调整速度慢。
方案三:将自耦变压器做成多个固定抽头,通过继电器或可控硅(固态继电器)作为开关器控件,自动改变抽头位置,从而实现输出电压的稳定。这种类型的稳压电源,优点是电路简单,稳压范围宽( 130V-280V ),效率高(≥ 95% ),价格低。缺点是稳压精度低(± 8 ~ 10% )工作寿命短。
方案四:开关型交流稳压电源应用于高频脉宽调制技术,与一般开关电源的区别是它的输出量必须是与输入端同上频、同相的交流电压。它的输出电压波形有准方波、梯型波、正弦波等。市场上的不间断电源( UPS )抽掉其中的蓄电源和充电器,就是一台开关型交流稳压电源。开关型交流稳压电源的稳压性好,控制功能强,易于实现智能化,是非常具有前途的交流稳压电源。
通过对以上几种方案的比较,我们选择方案四,即开关型交流稳压电源。
3 设计要求
(1)整流滤波电路的设计;
(2)PFC电路的设计;
(3)变换电路的设计;
(4)PWM控制电路设计;
(5)辅助电源的设计;
4 系统总体框图
整流
滤波
P F C校
正电路
变换
电路
输出
滤波
辅助
电源
PWM控
制电路
市电
220V
本系统先把市电电压经整流滤波变为平滑的310V直流电压,再由PFC功率因数校正电路校正、升压获得功率因数较高的380V直流电压后输入变换电路[2]。变换电路是由EPWM斩波式脉冲调制控制电路来进