毕业论文 300w功率因数校正器设计.doc
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毕业论文 300w功率因数校正器设计,摘要本论文研究的主要内容是300w有源功率因数校正器的设计，并针对其种类及控制方法进行比较和分析，最终以桥式整流器和升压式变换器为主电路，采用单周期控制模式，降低输入电流谐波，并使输入电流与电压同相，达到提高功率因数的目的。本论文提出的单周期控制有源功率因数校正器具有以下优点：(1)结构简单；(2)控制精度高；(3)响...
内容介绍
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摘 要
本论文研究的主要内容是300W有源功率因数校正器的设计，并针对其种类及控制方法进行比较和分析，最终以桥式整流器和升压式变换器为主电路，采用单周期控制模式，降低输入电流谐波，并使输入电流与电压同相，达到提高功率因数的目的。
本论文提出的单周期控制有源功率因数校正器具有以下优点：(1)结构简单；(2)控制精度高；(3)响应速度快；(4)控制性能不受电源参数变化。
本论文针对如何改善交直流转换器输入端的电流波形、降低电磁干扰及设备容量、减少谐波成份与提高功率因数，提高电力能源使用效率等问题，以有源功率因数校正器为主要的研究对象，在深入分析有源功率因数校正器原理的基础上，在单周期控制方式上作了基础性研究。主要内容为：
(1)枚举各类功率因数校正器，包括其优点、缺点及应用范围。
(2)介绍单周期控制技术的一些优点，具体阐述单周期控制技术在单相Boost结构APFC中的工作原理，推导出APFC单周期控制方程，给出实现这种控制的主要控制电路及稳定条件。
(3)分析基于IR1150的有源功率因数校正器的特点和其硬件电路的设计。
(4)最后在实现有源功率因数校正原理的基础上，详细分析了300W APFC变换器参数设计过程。包括主回路中高频输入电容、Boost升压电感、输出电容，以及控制电路中输出电压分压电阻、过压保护分压电阻、频率设定等若干参数的设计。
关键词：功率因数；APFC；Boost变换器；单周期控制；谐波
Design of the 300W Power Factor Correction
Abstract
The thesis discussed the design of the active power factor corrector (APFC).Various types of APFC topologies and several control schemes are also discussed and compared. Finally, bridge rectifier and boost converter based “one-cycle control” mode is adopted. The main objective is to reduce the input current harmonics and to improve power factor.
The main advantages for the proposed corrector are simple structure, high control accuracy, quick response speed, and stable control performance.
In this thesis, how to improve the AC-DC converter input current waveform，reduce electromagnetic interference and equipment capacity, reduce the harmonic components and improve power factor, improve energy efficiency in the use of electricity have been discussed. Besides, the basic principles of APFC has been in-depth analyzed, the “one-cycle control” mode is basically researched. The main results are as follows:
1. Enumerate various types of PFC, including advantages, disadvantages, and theirs application ranges.
2. Introduce the advantages of “one-cycle control” technology. Elaborate the “one-cycle control” technology in detail for the work principles of single-phase Boost structure in APFC. Derive the equations of “one-cycle control” APFC and this control is given to achieve the main control circuit and the stability conditions.
3. The analysis of the IR1150 features and its circuit design.
4. Analysis of the 300W APFC converter parameter design process in detail, based on the realization of the principle of active power factor correction, including high-frequency input capacitance, boost inductor, output capacitance in main circuit, and output voltage dividing resistor, overvoltage protection resistor divider, frequency setting etc. in control circuit.
Key Words: power factor; APFC; boost converter; one-cycle control; harmonic wave
目 录
主要符号表
1 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 国内外相关研究情况 2
1.3.1 国外相关研究情况 2
1.3.2 国内相关研究情况 2
2 功率因数校正原理 4
2.1 功率因数与总谐波失真系数的定义 4
2.2 功率因数校正电路简介 6
2.2.1 桥式整流电路 6
2.2.2 功率因数校正电路的种类 7
2.3 功率因数校正器 8
2.3.1 无源功率因数校器 8
2.3.2 有源功率因数校器 9
3 单相单周期控制Boost结构APFC的工作原理 12
3.1 引言 12
3.2 单周期控制Boost结构APFC 12
3.2.1 Boost变换器功率级输入输出关系 12
3.2.2 单周期控制的Boost结构APFC的工作原理 14
4 单周期控制BOOST结构APFC电路设计 17
4.1 IR1150芯片功能 17
4.2 300W-APFC电路主要参数的设计过程 19
4.2.1 IR1150 APFC电路原理图 19
4.2.2 最大输入功率和电流计算 19
4.2.3 主回路电路参数设计 19
4.2.4 控制电路设计 21
4.3 本章小结 31
5 结 论 32
参考文献 33
致 谢 34
毕业设计（论文）知识产权声明 35
毕业设计（论文）独创性声明 36
附录1 IR1150 APFC电路原理图 37
附录2 印制电路板图 38
本论文研究的主要内容是300W有源功率因数校正器的设计，并针对其种类及控制方法进行比较和分析，最终以桥式整流器和升压式变换器为主电路，采用单周期控制模式，降低输入电流谐波，并使输入电流与电压同相，达到提高功率因数的目的。
本论文提出的单周期控制有源功率因数校正器具有以下优点：(1)结构简单；(2)控制精度高；(3)响应速度快；(4)控制性能不受电源参数变化。
本论文针对如何改善交直流转换器输入端的电流波形、降低电磁干扰及设备容量、减少谐波成份与提高功率因数，提高电力能源使用效率等问题，以有源功率因数校正器为主要的研究对象，在深入分析有源功率因数校正器原理的基础上，在单周期控制方式上作了基础性研究。主要内容为：
(1)枚举各类功率因数校正器，包括其优点、缺点及应用范围。
(2)介绍单周期控制技术的一些优点，具体阐述单周期控制技术在单相Boost结构APFC中的工作原理，推导出APFC单周期控制方程，给出实现这种控制的主要控制电路及稳定条件。
(3)分析基于IR1150的有源功率因数校正器的特点和其硬件电路的设计。
(4)最后在实现有源功率因数校正原理的基础上，详细分析了300W APFC变换器参数设计过程。包括主回路中高频输入电容、Boost升压电感、输出电容，以及控制电路中输出电压分压电阻、过压保护分压电阻、频率设定等若干参数的设计。
关键词：功率因数；APFC；Boost变换器；单周期控制；谐波
Design of the 300W Power Factor Correction
Abstract
The thesis discussed the design of the active power factor corrector (APFC).Various types of APFC topologies and several control schemes are also discussed and compared. Finally, bridge rectifier and boost converter based “one-cycle control” mode is adopted. The main objective is to reduce the input current harmonics and to improve power factor.
The main advantages for the proposed corrector are simple structure, high control accuracy, quick response speed, and stable control performance.
In this thesis, how to improve the AC-DC converter input current waveform，reduce electromagnetic interference and equipment capacity, reduce the harmonic components and improve power factor, improve energy efficiency in the use of electricity have been discussed. Besides, the basic principles of APFC has been in-depth analyzed, the “one-cycle control” mode is basically researched. The main results are as follows:
1. Enumerate various types of PFC, including advantages, disadvantages, and theirs application ranges.
2. Introduce the advantages of “one-cycle control” technology. Elaborate the “one-cycle control” technology in detail for the work principles of single-phase Boost structure in APFC. Derive the equations of “one-cycle control” APFC and this control is given to achieve the main control circuit and the stability conditions.
3. The analysis of the IR1150 features and its circuit design.
4. Analysis of the 300W APFC converter parameter design process in detail, based on the realization of the principle of active power factor correction, including high-frequency input capacitance, boost inductor, output capacitance in main circuit, and output voltage dividing resistor, overvoltage protection resistor divider, frequency setting etc. in control circuit.
Key Words: power factor; APFC; boost converter; one-cycle control; harmonic wave
目 录
主要符号表
1 绪 论 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究意义 2
1.3 国内外相关研究情况 2
1.3.1 国外相关研究情况 2
1.3.2 国内相关研究情况 2
2 功率因数校正原理 4
2.1 功率因数与总谐波失真系数的定义 4
2.2 功率因数校正电路简介 6
2.2.1 桥式整流电路 6
2.2.2 功率因数校正电路的种类 7
2.3 功率因数校正器 8
2.3.1 无源功率因数校器 8
2.3.2 有源功率因数校器 9
3 单相单周期控制Boost结构APFC的工作原理 12
3.1 引言 12
3.2 单周期控制Boost结构APFC 12
3.2.1 Boost变换器功率级输入输出关系 12
3.2.2 单周期控制的Boost结构APFC的工作原理 14
4 单周期控制BOOST结构APFC电路设计 17
4.1 IR1150芯片功能 17
4.2 300W-APFC电路主要参数的设计过程 19
4.2.1 IR1150 APFC电路原理图 19
4.2.2 最大输入功率和电流计算 19
4.2.3 主回路电路参数设计 19
4.2.4 控制电路设计 21
4.3 本章小结 31
5 结 论 32
参考文献 33
致 谢 34
毕业设计（论文）知识产权声明 35
毕业设计（论文）独创性声明 36
附录1 IR1150 APFC电路原理图 37
附录2 印制电路板图 38
