單相AC-DC變換電路的研究

作者 / 肖瑞、吳趙盼，江西科技師范大學(xué)

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單相AC-DC變換電路的研究

作者 / 肖瑞、吳趙盼，江西科技師范大學(xué)

有源功率因數(shù)校正（Active Power Factor Correction ，簡(jiǎn)稱APFC）技術(shù)因能提高電力電子裝置電網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)，并且通過(guò)減少電網(wǎng)諧波污染的方法，提高電網(wǎng)供電質(zhì)量。在電力電子行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用有源功率因數(shù)校正（APFC）方法，利用UCC28019作為變換器主控制芯片，提高了電源的功率因數(shù)，并且采用MCU對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)從布局布線和濾波等方面消除電磁干擾，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出電壓、電流、功率因數(shù)的測(cè)量及中文顯示功能。

APFC；AC-DC轉(zhuǎn)換；UCC28019；顯示；

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，家用電器和工廠用電一般都是對(duì)220V交流進(jìn)行直接整流獲得直流電壓。由于這種方法比較簡(jiǎn)單、實(shí)用，因而得到普遍使用。但是該整流電路在工作時(shí)導(dǎo)通角小于180度，使得電路在工作時(shí)產(chǎn)生大量的電流諧波，導(dǎo)致整個(gè)電路的功率因素降低，并且該諧波一旦串?dāng)_到電網(wǎng)中會(huì)損害其他電器的使用。因此高功率因素整流電路得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1. 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用專門的APFC芯片進(jìn)行功率因素校正，使用MCU控制電路的輸出電壓值和顯示當(dāng)前輸出功率大小。其電路設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

主電路部分采用專門的功率因素控制芯片UCC28019，它是一款8引腳的連續(xù)導(dǎo)電模式控制器，只需要外接少量元件就可做到PFC調(diào)整器。采用專門的PCF電路能從根本上消除諧波源。該器件具有較高的輸入范圍，可利用平均電流控制模式使輸入電流波形畸變較低，其硬件電路圖如圖2所示。

圖1 系統(tǒng)總體方案框架圖

圖2 UCC28019控制功率因數(shù)校正電路圖

圖3 軟件設(shè)計(jì)的流程圖

2. 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)分為兩大部分，包括輸出檢測(cè)及顯示；功率因數(shù)檢測(cè)。設(shè)計(jì)流程如圖4所示。

3. 系統(tǒng)測(cè)試

■3.1 負(fù)載調(diào)整率測(cè)試

負(fù)載采用200Ω/3A 可調(diào)變阻器，用萬(wàn)用表監(jiān)測(cè)輸出電壓。數(shù)據(jù)如表1所示。

表1：負(fù)載調(diào)整率測(cè)試表

由上表可根據(jù)以下公式求得負(fù)載調(diào)整率：

■3.2 輸入功率因數(shù)測(cè)試

負(fù)載采用50Ω/2A可調(diào)滑線變阻器，使系統(tǒng)達(dá)到額定狀態(tài)，用數(shù)字式單相電參數(shù)測(cè)量?jī)x測(cè)功率功率因數(shù)。記錄因數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)如表2所示。

表2：輸入功率因數(shù)測(cè)試

4. 結(jié)論

通過(guò)以上的結(jié)論可以看出。該控制電路具有良好的負(fù)載調(diào)整率和功率因素，由于該控制電路采用專門的單相APFC控制芯片，使得電路的輸入電流完全跟隨輸出電流的變化。并且輸出電壓恒定。因而在實(shí)際應(yīng)用中得到了廣泛的應(yīng)用。

＊ ［1］ 譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)/譚浩強(qiáng)著.-3版.-北京：清華大學(xué)出版社，2005

＊ ［2］謝維成，楊家國(guó).單片機(jī)原理與應(yīng)用及c51程序設(shè)計(jì). 清華大學(xué)出版社，2009.7

＊ ［3］ 臧鐵鋼，唐才峰，陳學(xué)鋒.ProtelDXP電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：中國(guó)鐵道出版社，2005，5

＊ ［4］ 康華光，陳大欽，張林.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2012，3

＊ ［5］ 周志敏，周紀(jì)海，紀(jì)愛(ài)華.開(kāi)關(guān)電源功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用.北京：人民郵電出版社，2004，11

＊ ［6］ 【 美】Sanjaya Maniktala著 王志強(qiáng) 等譯 ，精通開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì). 北京：人民郵電出版社，2008，10

＊ ［7］ 郭天祥，51單片機(jī)C語(yǔ)言教程.北京：電子工業(yè)出版社，2009，1