电力电子装置故障诊断技术课件.ppt

1、电力电子装置故障诊断技术电力电子装置故障诊断技术(2)(2)单单 梁梁自动化学院电气工程系自动化学院电气工程系slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-142查新报告要求：查新报告要求：针对课程中讲述的任一种电力电子装置：针对课程中讲述的任一种电力电子装置：1 1）开关电源）开关电源2 2）逆变器）逆变器 3 3）UPS UPS 4 4）直流直流变流装置）直流直流变流装置 5 5）交流交流变流装置）交流交流变流装置 6 6）电力系统用装置）电力系统用装置 查新最新的

2、研究成果撰写研究论文一篇，查新最新的研究成果撰写研究论文一篇，15001500字以上。字以上。文后附上文后附上2 2篇以上的相关参考文献。篇以上的相关参考文献。提交最后时间：提交最后时间：20092009年年4 4月月1818日日 提交纸质材料。提交纸质材料。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-1432.1.1 高频开关电源的发展高频开关电源的发展1）线性稳压电源）线性稳压电源 2.1 高频开关电源概述高频开关电源概述第二章第二章 高频开关电源高频开关电源线性

3、稳压电源线性稳压电源，是指调整管工作在线性状态下的直流稳压，是指调整管工作在线性状态下的直流稳压电源。线性稳压电源是比较早使用的一类电源。线性稳压电源是比较早使用的一类AC/DCAC/DC稳压电源。稳压电源。线性稳压直流电源的特点：线性稳压直流电源的特点：输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小输出电压比输入电压低；反应速度快，输出纹波较小；工作产生的噪声低；效率较低；发热量大（尤其是大功；工作产生的噪声低；效率较低；发热量大（尤其是大功率电源），间接地给系统增加热噪声。一般来说，线性稳率电源），间接地给系统增加热噪声。一般来说，线性稳压电源由压电源由调整管调整管、参考电压、取样电路、误

4、差放大电路等、参考电压、取样电路、误差放大电路等几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路，几个基本部分组成。另外还可能包括一些例如保护电路，启动电路等部分。启动电路等部分。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-1442.1.1 高频开关电源的发展高频开关电源的发展 调整管调整管是稳压电源中的输出功率管。它在稳压电源是稳压电源中的输出功率管。它在稳压电源电路中相当可调电阻，随输入电压的波动，由取样电路中相当可调电阻，随输入电压的波动，由取样管取样后随时调整

5、该管的导通程度，以达到输出电管取样后随时调整该管的导通程度，以达到输出电压稳定的目的。该管的导通程度不同。调整管压稳定的目的。该管的导通程度不同。调整管CECE间间的电压也不同。输入电压高时调整管的电压也不同。输入电压高时调整管CECE间的电压高间的电压高。输入电压低时调整管。输入电压低时调整管CECE间的电压就低。间的电压就低。1）线性稳压电源）线性稳压电源(续续)slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-1452.1.1 高频开关电源的发展高频开关电源的发展2）

6、开关电源）开关电源 2.1 高频开关电源概述高频开关电源概述第二章第二章 高频开关电源高频开关电源 传统的大功率晶体管上同时有一定的电压和电流，因传统的大功率晶体管上同时有一定的电压和电流，因此功率损耗比较大。现代此功率损耗比较大。现代AC/DCAC/DC变换器的电力电子器件工变换器的电力电子器件工作在开关模式，功率损耗大大减少，称为作在开关模式，功率损耗大大减少，称为开关电源。开关电源。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-1462.1.1 高频开关电源的发展

7、高频开关电源的发展 2 2）开关电源的优缺点）开关电源的优缺点优点：优点：开关电源的输入端直接将交流电整流变成直流电，再在高频振荡电路的开关电源的输入端直接将交流电整流变成直流电，再在高频振荡电路的作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流。在电感（高频作用下，用开关管控制电流的通断，形成高频脉冲电流。在电感（高频变压器）的帮助下，输出稳定的低压直流电。由于变压器的磁芯大小与变压器）的帮助下，输出稳定的低压直流电。由于变压器的磁芯大小与他的工作频率的平方成反比，频率越高铁心越小。这样就可以大大减小他的工作频率的平方成反比，频率越高铁心越小。这样就可以大大减小变压器，使电源减轻重量和体积。

8、电源的效率比线性电源高很多，节省变压器，使电源减轻重量和体积。电源的效率比线性电源高很多，节省了能源。了能源。缺点：缺点：电路复杂，维修困难，对电路的污染严重。电源噪声大，不适合用于某电路复杂，维修困难，对电路的污染严重。电源噪声大，不适合用于某些低噪声电路。些低噪声电路。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-1472.1.1 高频开关电源的发展高频开关电源的发展 3 3）开关电源发展综述）开关电源发展综述 晶闸管（晶闸管（SCRSCR）于）于19561956年

9、问世，接着以它为核心的派生器年问世，接着以它为核心的派生器件投入市场。件投入市场。进入进入2020世纪世纪8080年代，由于电力电子技术和微电子技术的年代，由于电力电子技术和微电子技术的应用相结合，而向市场推出了高频化全控功率集成器件。功应用相结合，而向市场推出了高频化全控功率集成器件。功率率MOSMOS管、管、IGBTIGBT、场控晶闸管（、场控晶闸管（MCTMCT）等全控型电子器件，具）等全控型电子器件，具有较高的效率和工作频率，从而使开关电源整机体积变小而有较高的效率和工作频率，从而使开关电源整机体积变小而重量变轻，达到提高功率密度的目的。重量变轻，达到提高功率密度的目的。目前，高频开关

10、电源采用的功率器件通常有：目前，高频开关电源采用的功率器件通常有：功率功率MOSFETMOSFET管、管、IGBTIGBT、功率功率MOSFETMOSFET与与IGBTIGBT混合管、功率集成器件混合管、功率集成器件。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-1482.1.1 高频开关电源的发展高频开关电源的发展 4 4）开关电源发展状况（续）开关电源发展状况（续）A A）高频化高频化采用高频开关调制，容易实现功率等级密集化。一般采用采用高频开关调制，容易实现功率等

11、级密集化。一般采用10KHz10KHz100KHz100KHz的高频调制。的高频调制。B B）电源电路的）电源电路的模块化和集成化模块化和集成化模块化：其一是功率期间的模块化，其二是电源单元的模块模块化：其一是功率期间的模块化，其二是电源单元的模块化。化。C C）绿色化绿色化其一是节电；其二是减小对电网及其他电器的污染。其一是节电；其二是减小对电网及其他电器的污染。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-1492.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组

12、成 高频开关电源高频开关电源主要由输入环节、功率变换电路和控制驱动保主要由输入环节、功率变换电路和控制驱动保护电路护电路3 3大部分组成。大部分组成。1.1.开关电源的输入环节开关电源的输入环节1 1）输入浪涌电流抑制（）输入浪涌电流抑制（inrush currentinrush current）浪涌电流浪涌电流是指电网中出现的短时间象是指电网中出现的短时间象“浪浪”一样的高电压引一样的高电压引起的大电流。当某些大容量的电气设备接通或断开时间，由起的大电流。当某些大容量的电气设备接通或断开时间，由于电网中存在电感，将在电网产生于电网中存在电感，将在电网产生“浪涌电压浪涌电压”，从而引发，从而引

13、发浪涌电流。浪涌电流。输入浪涌电流产生原因输入浪涌电流产生原因：在合闸的瞬间，由于输入滤波电容：在合闸的瞬间，由于输入滤波电容的充电，在交流电源端会呈现非常低的阻抗，产生大的浪涌的充电，在交流电源端会呈现非常低的阻抗，产生大的浪涌电流。电流。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14102.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 输入浪涌电流抑制措施：输入浪涌电流抑制措施：A A）限流电阻加开关，将限流电阻串接于交流线路中或整流桥限流电阻加开关，将

14、限流电阻串接于交流线路中或整流桥之后的直流母线上，开关与限流电阻并联，当滤波电容充满之后的直流母线上，开关与限流电阻并联，当滤波电容充满电后，开关导通，短接电阻；电后，开关导通，短接电阻；B B）采用负温度系数热敏电阻采用负温度系数热敏电阻NTCNTC，此电路不需要开关。合闸，此电路不需要开关。合闸瞬间，瞬间，NTCNTC阻值很大。阻值很大。NTCNTC流过电流后，温度上升，阻值迅速流过电流后，温度上升，阻值迅速减小，既可以限制浪涌电流，又可以保证输入环节在稳态工减小，既可以限制浪涌电流，又可以保证输入环节在稳态工作时不消耗太大的功率。作时不消耗太大的功率。slshan1008 Staff R

15、oomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14112.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2 2）输入瞬态电压（）输入瞬态电压（input transient voltageinput transient voltage）抑制）抑制通常在交流线路间并联压敏电阻或者瞬态电压抑制二极管来抑制输入瞬通常在交流线路间并联压敏电阻或者瞬态电压抑制二极管来抑制输入瞬态电压。态电压。瞬态电压抑制二极管瞬态电压抑制二极管TVSTVS，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作，当承受一个高能量的瞬时过

16、压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低，允许大电流通过，并将电压钳制到预定水平，应阻抗能立即降至很低，允许大电流通过，并将电压钳制到预定水平，应用效果相当于稳压管。用效果相当于稳压管。3 3）线路滤波器）线路滤波器为防止开关电源和电网相互干扰，应该在输入线路上加入滤波器。为防止开关电源和电网相互干扰，应该在输入线路上加入滤波器。4 4）输入整流滤波）输入整流滤波高频开关电源输入不用工频变压器，一般采取桥式整流、电容滤波直接高频开关电源输入不用工频变压器，一般采取桥式整流、电容滤波直接对交流电进行整流滤波。对交流电进行整流滤波。slshan1008 Staff RoomAutomation Scho

17、olNanjing University of Science&Technology2022-12-14122.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2.功率变换电路功率变换电路功率变换电路是开关电源的核心部分功率变换电路是开关电源的核心部分。TL+C0CiUiU0+_+_DBuck变换器拓扑(降压)slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14132.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2.功率变换电路（续）功率变换电路（续）TL

18、+C0CiUiU0+_+_DBoost变换器拓扑(升压)slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14142.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2.功率变换电路（续）功率变换电路（续）TL+C0CiUiU0+_+_DBuck/Boost变换器拓扑slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14152.1.2 高频开关电源

19、的基本组成高频开关电源的基本组成 2.功率变换电路（续）功率变换电路（续）TN1+C0CiUiU0+_+_D正激变换器拓扑LN2*slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14162.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2.功率变换电路（续）功率变换电路（续）TN1+C0CiUiU0+_+_D反激变换器拓扑N2*RLslshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science

20、&Technology2022-12-14172.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2.功率变换电路（续）功率变换电路（续）T1N1+UiU0+_+_D1推挽变换器拓扑N2T2D2Lslshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14182.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 推挽式变换器特性：推挽式变换器特性：优点：优点：1 1）输出功率较大，导通期间高频变压器原边两绕组）输出功率较大，导通期间高频变压器原边两绕组的总电压是两倍输入

21、电源电压的总电压是两倍输入电源电压2Ui2Ui，整流电压幅值为，整流电压幅值为Ui/nUi/n。2 2）驱动电路简单，两个开关管的发射极相连，驱动）驱动电路简单，两个开关管的发射极相连，驱动电路无需隔离绝缘，从而简化了驱动电路。电路无需隔离绝缘，从而简化了驱动电路。缺点：缺点：1 1）会因磁心饱和出现集电极电流尖峰而导致晶体管）会因磁心饱和出现集电极电流尖峰而导致晶体管损坏。这主要由于两个开关管特性不一致，单向偏磁。损坏。这主要由于两个开关管特性不一致，单向偏磁。2 2）高频变压器利用率差，原边每个绕组只工作一半）高频变压器利用率差，原边每个绕组只工作一半时间。时间。3 3）对功率开关管的耐压

22、要求高。）对功率开关管的耐压要求高。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14192.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2.功率变换电路（续）功率变换电路（续）T1N1+UiU0+_+_D3半桥型变换器拓扑N21T2D4L+C1C2C3*N22RLC4*slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14202.1.2

23、高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 半桥型变换器特性：半桥型变换器特性：优点：优点：1 1）高频利用率高，原边绕组在正负半周均工作。）高频利用率高，原边绕组在正负半周均工作。2 2）截止开关管极间承受的电压低，等于）截止开关管极间承受的电压低，等于UiUi。3 3）抗不平衡能力强。）抗不平衡能力强。缺点：缺点：1 1）输出功率小，与输出电流）输出功率小，与输出电流I0I0相同的推挽式电路相相同的推挽式电路相比，输出功率小一半。比，输出功率小一半。2 2）原边绕组上的电压是电容）原边绕组上的电压是电容C1C1和和C2C2的端电压，放电的端电压，放电过程中电压逐渐减小，因此输出脉冲电压的

24、顶部呈倾斜状过程中电压逐渐减小，因此输出脉冲电压的顶部呈倾斜状态。态。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14212.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2.功率变换电路（续）功率变换电路（续）T3N1+UiU0_+_D5全桥型变换器拓扑N21T4D6LC1*N22RLC4*T1T2+D2D1D3D4slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Tech

25、nology2022-12-14222.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 全桥型变换器特性：全桥型变换器特性：优点：优点：1 1）保持有半桥变换器中开关管截止时承受电压低的）保持有半桥变换器中开关管截止时承受电压低的特点。特点。2 2）具有推挽型电路输出电压高、输出功率大的优点。）具有推挽型电路输出电压高、输出功率大的优点。因此全桥电路在因此全桥电路在DC/DCDC/DC变换器中应用较多。变换器中应用较多。缺点：缺点：所用功率开关管较多，驱动电路复杂。所用功率开关管较多，驱动电路复杂。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing

26、 University of Science&Technology2022-12-14232.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 3.控制及保护电路控制及保护电路开关电源的主要控制方式为开关电源的主要控制方式为PWM1）PWM电压控制模式电压控制模式电压模式控制原理图锁存器PWM比较器 误差放大器refU0UEU振荡器CRURRsTslshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14242.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 电压前馈模

27、式控制原理图锁存器PWM比较器 误差放大器refU0UEU振荡器RsT1RffCffRcCcT2PWMPWM电压前馈控制模式电压前馈控制模式slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14252.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 2）PWM峰值电流控制模式峰值电流控制模式主要用于能周期出现电流峰值的电路。电流控制模式是一种固定时钟开启主要用于能周期出现电流峰值的电路。电流控制模式是一种固定时钟开启、峰值电流关断的控制方法。、峰值电流关断的控制方法。

28、PWMPWM脉冲的开通时刻由振荡器脉冲决定，关断时刻由误差电压放大器输出脉冲的开通时刻由振荡器脉冲决定，关断时刻由误差电压放大器输出UEUE与代表电流峰值的信号与代表电流峰值的信号UsUs决定。决定。峰值电流控制模式比电压控制模式瞬态响应速度快，而且可以限制电路的峰值电流控制模式比电压控制模式瞬态响应速度快，而且可以限制电路的峰值电流。峰值电流。电流模式控制原理图锁存器PWM比较器 误差放大器refU0UEUCRUsRsT振荡器slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-1

29、2-14262.1.2 高频开关电源的基本组成高频开关电源的基本组成 3）开关电源的保护）开关电源的保护 开关电源保护一般有过压、欠压、过流、过温及短路开关电源保护一般有过压、欠压、过流、过温及短路保护。常采用各种检测电路，一旦超出规定值，封锁保护。常采用各种检测电路，一旦超出规定值，封锁PWMPWM的的脉冲输出，关断功率开关管，达到保护开关电源的目的。脉冲输出，关断功率开关管，达到保护开关电源的目的。slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14272.2 单端反

30、激开关电源单端反激开关电源2.2.1单端反激开关电源基本关系式单端反激开关电源基本关系式 根据副边绕组放电时间不同，单端反激电源分为根据副边绕组放电时间不同，单端反激电源分为3 3种工作模式：种工作模式：不连续、临界和连续工作模式。不连续、临界和连续工作模式。当初级电感大于临界电感时，电源工作在连续模式（当初级电感大于临界电感时，电源工作在连续模式（CCMCCM），当），当初级电感小于临界电感时，电源工作在不连续模式下（初级电感小于临界电感时，电源工作在不连续模式下（DCMDCM）。）。这种变换器负载不能开路，只适应恒定负载或负载变化不大的场这种变换器负载不能开路，只适应恒定负载或负载变化不大

31、的场合。合。TN1+C0CiUiU0+_+_D单端反激电源N2*RL1i2i0islshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14282.2.2 自激型单端反激开关电源自激型单端反激开关电源1.1.基本原理基本原理自激型单端反激开关电源又称为自激型单端反激开关电源又称为RCCRCC电路电路。022UitL102CEiNUUUNTN1+C0UiU0+_+_D自激型单端反激电源N2*R01i2i0i*NfRstD1RwCzcdRzcd 这种电路不宜用在负载变化剧烈的场合，因

32、为负载很轻或这种电路不宜用在负载变化剧烈的场合，因为负载很轻或者空载会使工作频率很高，设计复杂。者空载会使工作频率很高，设计复杂。正反绕组促进正反绕组促进T T快速快速导通、截止导通、截止slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14292.2.3 他激型单端反激开关电源他激型单端反激开关电源 他激型单端反激开关电源一般采用专门的他激型单端反激开关电源一般采用专门的PWMPWM集成芯片组集成芯片组成，以固定开关频率产生成，以固定开关频率产生PWMPWM驱动波形，脉宽

33、控制采用电压控驱动波形，脉宽控制采用电压控制模式或电流控制模式，并附加基准电压、软启动、过压、欠制模式或电流控制模式，并附加基准电压、软启动、过压、欠压、过温等保护功能。压、过温等保护功能。典型芯片典型芯片UC3842UC3842。UC3842UC3842：UC3842UC3842为美国为美国UnitrodeUnitrode公司生产的一种固定频率电流模式控制公司生产的一种固定频率电流模式控制器，能够驱动功率器，能够驱动功率MOSFETMOSFET。主要用于。主要用于100W100W以下的开关电源中。以下的开关电源中。022UitL102CEiNUUUNslshan1008 Staff Room

34、Automation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14302.2.3 他激型单端反激开关电源他激型单端反激开关电源022UitL102CEiNUUUN Ui6SRslshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14312.3 功率因数为功率因数为1的高频整流器的高频整流器1 1）基本概念）基本概念有功功率：有功功率：电能用于做功被消耗，它们转化为热能、光能、机械能或化学能电能用于做功被消耗，它

35、们转化为热能、光能、机械能或化学能等，称为有功功率；又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功等，称为有功功率；又叫平均功率。交流电的瞬时功率不是一个恒定值，功率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的率在一个周期内的平均值叫做有功功率，它是指在电路中电阻部分所消耗的功率，以字母功率，以字母P P表示，单位瓦特。表示，单位瓦特。无功功率：无功功率：具有电感和电容的交流电路中，电感的磁场或电容的电场在一个具有电感和电容的交流电路中，电感的磁场或电容的电场在一个周期内的一部分时间内从电源吸收能量，另一部分时间内将能量返回电源。周期内的一部分时间内从电源吸收能量，另一部

36、分时间内将能量返回电源。在整个周期内平均功率为零，没有能量消耗。但能量是在电源和电感或电容在整个周期内平均功率为零，没有能量消耗。但能量是在电源和电感或电容之间来回交换的。能量交换率的最大值叫做无功功率。由于它不对外做功，之间来回交换的。能量交换率的最大值叫做无功功率。由于它不对外做功，才被称之为才被称之为“无功无功”。无功功率的符号用。无功功率的符号用Q Q表示，单位为乏表示，单位为乏(VarVar)或千乏或千乏(kVarkVar)。022UitL102CEiNUUUNslshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Sc

37、ience&Technology2022-12-14322.3 功率因数为功率因数为1的高频整流器的高频整流器1 1）基本概念（续）基本概念（续）视在功率视在功率等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映等于网络端钮处电流、电压有效值的乘积，而有效值能客观地反映正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正正弦量的大小和他的做功能力，因此这两个量的乘积反映了为确保网络能正常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。常工作，外电路需传给网络的能量或该网络的容量。功率因数功率因数是有功功率和视在功率的比值。功率因数的大小与电路的负荷性质是有功功率和视在功率的比

38、值。功率因数的大小与电路的负荷性质有关，有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1 1，一般具有电感或电，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于容性负载的电路功率因数都小于1 1。功率因数是衡量电气设备效率高低的一。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。低了设备的利用率，增加了线路供电损失。022UitL102CEiNUUUNslshan1008 Staff RoomAutomati

39、on SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14332.3 功率因数为功率因数为1的高频整流器的高频整流器2 2）无源功率因数校正）无源功率因数校正在电源输入端加入电感量很大的低频电感，以便减小滤波电容充电电流的尖在电源输入端加入电感量很大的低频电感，以便减小滤波电容充电电流的尖峰。此方法比较简单，但是校正效果不理想，功率因数一般只能达到峰。此方法比较简单，但是校正效果不理想，功率因数一般只能达到0.850.85左左右。另外，大电感的体积很大，增加了设备的体积和重量，系统成本提高，右。另外，大电感的体积很大，增加了设备的体积

40、和重量，系统成本提高，目前这种方法很少采用。目前这种方法很少采用。3 3）有源功率因数校正（）有源功率因数校正（PFCPFC）有源功率因数校正能使电源的输入功率提高到接近有源功率因数校正能使电源的输入功率提高到接近1 1。两种方法：。两种方法：A A）采用有源滤波器进行无功和谐波补偿，虽然可以很好地改善输入功率因）采用有源滤波器进行无功和谐波补偿，虽然可以很好地改善输入功率因数，但是增加了额外的滤波装置，增加了电路设计和控制的复杂度，成本也数，但是增加了额外的滤波装置，增加了电路设计和控制的复杂度，成本也会提高。（被动）会提高。（被动）B B）采用功率因数校正电路，直接提高整流电路的输入功率因

41、数。（主动）采用功率因数校正电路，直接提高整流电路的输入功率因数。（主动）022UitL102CEiNUUUNslshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14342.3.1 2.3.1 非连续电流模式功率因数校正器非连续电流模式功率因数校正器使用峰值电流控制使用峰值电流控制022UitL102CEiNUUUN校正芯片校正芯片6561L6561L内部结构内部结构slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing Universit

42、y of Science&Technology2022-12-14352.3.1 非连续电流模式功率因数校正器非连续电流模式功率因数校正器使用峰值电流控制使用峰值电流控制022UitL102CEiNUUUN系统原理：系统原理：如果电网电压降低或负载加大，引起输出电压降低，调节器输出端如果电网电压降低或负载加大，引起输出电压降低，调节器输出端U U2 2会会增大，导致乘法器增大，导致乘法器UmUm增大，使每个开关周期的占空比增大，输出电压回增大，使每个开关周期的占空比增大，输出电压回升，直到电压恢复到设定值。升，直到电压恢复到设定值。slshan1008 Staff RoomAutomation

43、 SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14362.3.2 连续电流模式功率因数校正器连续电流模式功率因数校正器使用平均电流控制使用平均电流控制022UitL102CEiNUUUN 22U0RLACULiLGTDRV校正芯片校正芯片UC3854UC3854连接图连接图slshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-14372.3.2 连续电流模式功率因数校正器连续电流模式功率因数校正器使用平均电流控制使

44、用平均电流控制 校正芯片校正芯片UC3854UC3854。这种控制中电流给定是单方。这种控制中电流给定是单方向的正弦波，相位和输入电压相同。因此，输入电向的正弦波，相位和输入电压相同。因此，输入电流是和输入电压同相的正弦波，实现了功率因数校流是和输入电压同相的正弦波，实现了功率因数校正的功能。正的功能。电流给定由电流给定由乘法乘法/除法器除法器提供，而输入提供，而输入A A是考虑是考虑负载变化，引起输出电压变动的情况下，仍能借助负载变化，引起输出电压变动的情况下，仍能借助UpUp信号的变化，控制电路改变开关管信号的变化，控制电路改变开关管T T的导通脉冲而的导通脉冲而达到稳压的目的。达到稳压的目的。022UitL102CEiNUUUNslshan1008 Staff RoomAutomation SchoolNanjing University of Science&Technology2022-12-1438 22UC3854内部结构内部结构A A为电压误差比较为电压误差比较器的直流输出器的直流输出B B为经过整流输出为经过整流输出的单方向正弦波的单方向正弦波C C正比于电网电压正比于电网电压的有效值的有效值