電子工程學院課外學分設計報告
題目buck型交流斬波功率因數校正電路
姓名學號：11011010135
學院：電子工程學院專業：電子資訊工程
班級：a1021實驗室：開放實驗室
設計時間：2023年6月1日 —— 2023年6月28日
評定成績審閱教師：丁文斌
目錄；（1） 斬波電路及功率因數的定義
（2） boost與buck電路及缺點
（3） 交流斬波電路工作原理
（4） 實驗心得體會
1.1斬波電路
是指在電力運用中,出於某種需要,將正弦波的一部分"斬掉".(例如在電壓為50v的時候,用電子元件使後面的50~0v部分截止,輸出電壓為0.)後來借用到dc-dc開關電源中,主要是在開關電源調壓過程中,原來一條直線的電源,被線路"斬"成了一塊一塊的脈衝。
功率因數的定義
功率因數(pf)是有功功率p與視在功率s的比值當電壓、電流為正弦波，負載為電阻、電容、電感等線性負載時，由於電壓、電流之間存在著相位差，其有功功率為p=uicosφ，相移功率因數cosφ=p／s。當輸入電壓不是正弦波時，由非線性負載引起失真，基波因數r一基波電流有效值／總電流有效值。 在非線性負載電路中，功率因數定義為pf=rcosφ。
交流輸入電源經整流和濾波後，非線性負載使得輸入電流波形畸變，輸入電流呈脈衝波形，含有大量的諧波分量，使得功率因數很低。由此帶來的問題是：諧波電流汙染電網，干擾其他用電裝置；在輸入功率一定的條件下，輸入電流較大，必須增大輸入斷路器和電源線的量；三相四線制供電時中線中的電流較大，由於中線中無過流防護裝置，有可能過熱甚至著火。
為此，沒有功率因數校正電路的開關電源被逐漸限制應用。因此，開關電源必須減小諧波分量，提高功率因數。
2.1功率因數校正(pfc)技術
主要為無源pfc和有源apfc。無源pfc是採用無源元件來改善功率因數，減小電流諧波的，方法簡單但電路龐大笨重，有些場合無法適用，且功率因數一般能達到0．90。有源apfc是將乙個變換器串入整流濾波電路與dc／dc變換器之間，通過特殊的控制，強迫輸人電流跟隨輸入電壓，使得輸入電流波形接近於正弦波，並且與輸入電壓同相位，提高功率因數，使其達到功率因數為1的目標。
反饋輸出電壓使之穩定，從而使dc／dc變換器的輸入事先預穩定。常用公升壓斬波(boost)和降壓斬波(buck)電路，如圖1
boost拓撲電路由於結構簡單和成本低廉而最為流行，電路中交流電源通過專用整流橋轉換成直流，後經過boost pfc電路輸出，該方法具有較好的控制效果，在中小功率電源中應用較為廣泛。但其也存在一些缺點：
a.任何時刻都有三個半導體器件導通，隨著功率的提高，整流橋上消耗的功率也會隨之增加，從而提高了電源的發熱損失，降低了電源效率；
b.該boost電路有很高的開關頻率，增大了電路的開關損耗；
c.直流側的二極體降低了直流電壓，增加了電路功耗和不穩定性。
應用這裡所提出的交流斬波功率因數校正電路，可以解決傳統校正電路中存在的以上問題。
3.1交流斬波功率因數校正器的基本電路和工作原理
boost型交流斬波功率因數校正電路的基本結構如圖2。
當開關管導通時，輸入電流通過電感和開關管，電感儲能，同時直流側濾波電容給負載供電；當開關管斷開時，輸入電流經過電感和整流二極體到達負載端，電感儲能和交流電源同時給負載和電容供電。
可以看出，與傳統的功率因數校正電路相比較，具有以下優點：當開關管導通時，主迴路電流不經過整流橋的二極體，減小了功率損耗；傳統電路中的快速恢復二極體vd在交流斬波功率因數校正電路中也不存在了，減小了功率損耗，提高了系統的工作可靠性。
該電路相當於兩個boost電路的併聯，在克服傳統boost pfc電路缺點的同時，保留了公升壓電路的優點。該方法的優點在於：
a.增強了傳統pfc電路的諧波抑制和功率因數校正能力，可實現單位功率因數；
b.交流側的電感增強了電路的電磁相容性；
c.降低了電路的傳導損失，任何時刻都只有兩個半導體器件導通；
e.通過開關管m1和m2的額定電流較小。
3.2buck型交流斬波功率因數校正電路
當開關管導通時，輸入電流通過電感和開關管，電感儲能，同時直流側濾波電容給負載供電；
可以看出，與傳統的功率因數校正電路相比較，具有以下優點：當開關管導通時，主迴路電流不經過整流橋的二極體，減小了功率損耗；傳統電路中的快速恢復二極體vd在交流斬波功率因數校正電路中也不存在了，減小了功率損耗，提高了系統的工作可靠性。
4實驗總結：
首先要選定合適實驗，不要過於複雜，過於簡單。對選定的實驗原理仔細分析，實驗要用到哪些器件都要有清楚的認識。
實驗中有許多注意事項：如板子的正反面，焊接過程中盡量少用錫，器件的排布盡量簡潔，減少使用外加線，焊接出的板子要漂亮美觀。
實驗要多培養自身的動手能力，因為操作的過程就是獲取知識、熟練技術、思維創新的過程。
興趣是最好的老師」電工課講授中雖然存在較多的抽象概念，龐大的電路和裝置，較為枯燥。，但我要設法激發自身的學習興趣和求知慾，從中找到樂趣。
3、實驗有助於培養我的求真務實的科學精神。其中不僅需要智力、能力，更需要求真務實的科學精神。儀表誤差、讀數誤差、電源電壓不穩、線路接觸不良、接線錯誤等故障城市影響實驗結果，造成實踐與理論的脫節。
這就要求我在實驗過程中，要實事求是如實地記錄實驗資料和現象。
除此外我覺得盡可能重做實驗，多次實驗，直至得出理想的實驗結果。實驗要做到細心，耐心，恆心。每次做實驗的時候,我們都會遇到如許一種情況,或是我們自己,或是他人,每次遇到問題就問同學問老師,未免有點"拿來主義",就實驗,遇到卡殼是很常見的, 我們應設法獨立解決，發現自身的錯誤。
當然我們還應注意安全。實驗過程中我發現當遇到實際問題時，只要靜心認真思考，靈活運用所學的知識，一步一步的去探索，是完全可以解決遇到的一般問題的。試驗中使我對電子元件及電路安裝有肯定是的感性和理性熟悉，培養和鍛鍊我們的實際動手能力。
實驗是讓我們的知識與實踐能力充分地結合。
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