摘 要

近几十年来，随着电子技术的大力发展，电力电子器件的使用越来越广泛，由此给电网带来的谐波电压和谐波电流的污染也日趋严重，功率因数低造成的电能使用率低的问题已经引发了人们的广泛关注。为了抑制谐波，减少谐波污染，提高功率因数，人们通常采用有源功率因数校正技术对电网环境进行改善。

本文在查阅大量文献的基础上，先对功率因数校正技术的发展进行了了解，然后对功率因数校正的原理，BOOST型APFC电路的原理和工作模式进行了分析。再根据设计要求进行电路及其参数的分析和计算，最后基于MATLAB环境对校正前后的电路进行了仿真，验证了本设计的准确性与正确性。

本文对有源功率因数校正电路的设计，使得电路的功率因数得到极大的改善，最后也是达到了预期的目标。

关键词：谐波，功率因数，校正，APFC电路，仿真

Abstract

In recent decades, with the rapid development of electronic technology, power electronic devices are used more and more widely, thus to bring power grid harmonic voltage and harmonic current pollution is becoming more and more serious, resulting in low power factor of electric energy using rate is low, and the problem has caused the extensive concern of the people. In order to suppress the harmonic and reduce harmonic pollution, improve the power factor, people usually use active power factor correction technique to network environment to improve.

Based on the large number of documents on the development of the first power factor correction technology it was understood, then power factor correction principle, the principle and mode of operation BOOST APFC circuit is analyzed. Further analysis and calculation of circuit parameters according to their design requirements, and finally on MATLAB environment before and after correction for the circuit simulation to verify the accuracy and correctness of the design.

This design of active power factor correction circuit, so that the power factor of the circuit has been greatly improved, and finally achieve the desired objectives.

Keywords: harmonics, power factor correction, PFC circuit,simulation

目录

第1章 绪论 1

1.1 选题背景与研究目的 1

1.2 国内外研究的发展 2

1.3 论文工作 2

第2章 功率因数及其校正技术 3

2.1 功率因数与谐波的定义 3

2.2 功率因数校正的原理 3

2.2.1 无源功率因数校正原理 3

2.2.2 有源功率因数校正原理 4

第3章 APFC电路原理与工作方式分析 6

3.1 DCDC变换器介绍 6

3.1.1 Buck变换器 6

3.1.2 Cuk变换器 6

3.1.3 Buck-Boost变换器 7

3.1.4 Boost变换器 8

3.2 Boost变换器工作模式分析 9

3.3 APFC的控制方法 10

第4章 有源功率因数校正芯片UC3854介绍 15

4.1 UC3854芯片结构介绍 15

4.2 UC3854芯片引脚功能介绍 16

第5章 基于UC3854的Boost APFC设计 18

5.1 主电路设计 18

5.1.1 升压电感的设计 18

5.1.2 输出电容 19

5.1.3 电流取样电阻 19

5.1.4 功率开关管和二极管 19

5.2 控制电路的设计 19

5.2.1 峰值电流限流电阻和 19

5.2.2 前馈分压电路 20

5.2.2 滤波电容 20

5.2.3 乘法器 21

5.2.4 振荡器的设计 21

5.2.5 电流误差放大器补偿网络的设计 22

5.2.6电压环补偿网络的设计 22

第6章 基于MATLAB的Boost APFC电路仿真 24

6.1 基于MATLAB的仿真 24

6.2 仿真结果与分析 24

第7章 总结 26

参考文献 27

附录A 28

附录B 29

附录C 30

致谢 31

第1章 绪论

1.1 选题背景与研究目的

电能自从1978年来在国民经济生活中的应用呈现出高速上升的发展趋势，之后我国的电能变换技术也取得了巨大的进步，电能变换技术己经深入而广泛的应用于电力，家电，纺织，冶金，煤炭，通信等各个领域。

随着电子技术的发展，人们对电力的需求也越来越高，除了对大功率、体积小、便携、容量大的要求，越来越多的人对电力系统、功率因数和谐波电流分量的要求也更高了，特别是在我国倡导环保的今天，能源能否充分利用变得尤为重要。

由于电力电子器件的迅速发展，在电力系统中大量的应用，大量的非线性负载会出现在电力系统中，负载在正弦电压作用下，产生各种非正弦电流。这一电流在网络中流动，造成谐波污染，其主要危害有：谐波污染将有产生二次效应。谐波在输电线路阻抗上产生的电压降落会让电网电压产生畸变，不利于各种电气设备的工作。谐波污染也可导致输电线路、变电站设备的故障。例如，线路和变压器都会出现过热过载情况和过热情况。在三相电路里，谐波电流会引起线路电流过大而损坏。谐波污染也影响谐波电气设备。例如，谐波电流会产生额外的谐波转矩，机械振动，会增加电机的附加损耗，这严重影响了白炽灯的正常运行，谐波使其可能在一个相对较高的电压工作，这会导致灯丝温度过高，将减少灯丝的使用寿命。谐波也干扰通信。通过接地耦合、磁耦合和电耦合的电力线路谐波电流会影响通信电路。为了抑制谐波的危害，国际立法通过限制谐波，我国国家技术监督局也发布了国家标准GB/T14549-93。

由于谐波带来的种种弊端与危害性，抑制高次谐波己迫在眉睫。提高功率因数，抑制谐波，方法一样，补偿输入阻抗，使得输入电流靠近于正弦波，从而改善功率因数，具体的方法有无源滤波法，有源滤波法等等。