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  主电路组织如图1所示,D1~D4为常例整流器,S1~S4为通例逆变器,S5、D5为Boost斩波器。当常例整流器与Boost斩波升压电途结合,并由APFC伎俩来担任时,变成高入端功率因数的整流器;当逆变器与锁相环电说连接,由频率跟踪手段来负责时,变成变频器。个中S1~S4和S5采用新一代电力电子器件功率MOSFET•,任务频率高、功率容量大。当使命在开关样子时,在ZCS或ZVS情状下,损耗小、职责确切。

  交换电经整流滤波,变成直流电•,再过程APFC电途,利用其电流和电压环来调控入端电流跟踪电压波形和相位,以进取入端功率因数•,并实现调压/稳压机能。履历逆变器将该直流电压改动为频率与负载(或换能器)谐振频率近似的交变电压,由电流采样办法将电流暗记送入锁相环,跟踪职责频率获得响应的频率灯号•,流程驱动电叙赢得驱动灯号。相位填补电路为驱动灯号加上填充时间,变成PWM波形••,末了履历脉冲变压器分隔后,行动开关的控制旗号,使逆变器桥臂上的开合确切导通、关关•,酿成合环频率掌握电途•。

  基于APFC门径的整流器的主电路采取Boost更动器布局,如图1虚线框内所示。APFC机谋的中央是引进电压和电流反馈,以构成一个双关环掌管方式,外环太平输出电压,内环完工输入电流调控和整形,使之成为与电压同相位的法度正弦波,以进步入端功率因数。内环的电流负责是对输入端电流举办络续调控,使电网全周期向整流器需要电流。选取UC3854组成的APFC整流器如图3所示•,个中UC3854的5脚和4脚各经过一个电阻(R4和R3)接在主电途中电流采样电阻R18的两端•,11脚接在APFC主电途输出端•,6脚输入线脚输入线脚获得PWM旗号,以职掌开合管MOSFET(S5)•。以UC3854的5脚、4脚相连的电流采样、6脚的整流电压波形、16脚的PWM驱动和MOSFET(S5)开合管,在UC3854的内里形成合环的电流调换器;调控的终局使主回途的电流跟踪整流电压的波形。以UC3854的11脚联贯的电压采样和整流电压的有效值及16脚PWM驱动等电路在UC3854的内中形成关环电压调理器,使APFC整流器输出高重着的直流电压。APFC整流器中还贪图了庇护电途,当UC3854的10脚接高电素日,担当电途责任;芯片的使命电压为l7V~22V,15脚接一个稳压管举办电压限幅戍守。13脚接电容竣工软启动机能,2脚处的电途用来边界最大电流。APFC电说中元件参数和双关环的解析可参阅文献[2•、3]••。实践解释,其输入端电流与电压波形同相位,功率因数在0.98以上。

  逆变器使命时,MOSFET开合遵照负载(或换能器)的谐振频率举行切换,如图1所示,S1、S4和S2、S3诀别组成两组开合。这两组开合轮番导通,负载中的电流过零时开闭怀换。当逆变器工作频率等于负载(或换能器)的谐振频率时,电路输出电压为方波,输出电流为正弦波,如图1(b)所示。电途中选用零电流开关模式•,其开闭糟蹋极小•,du/dt及di/dt应力大为消极,呼应的电磁侵扰可能抹杀。

  CD4046集成锁相环可完毕无出入的频率跟踪担任。将负载电压或电流相位动作锁相环的输入暗号,锁相环的输出作为逆变器的驱动暗记•,以实现逆变器对负载的频率跟踪。职掌电途如图4所示,霍尔电流传感器检测的负载正弦电流暗号经比试器LM339整形调度为方波信号,送入CD4046锁相环14脚,经频率跟踪担负后从3、4脚输出,过程驱动电路造成MOSFET的PWM驱动波形,结束由脉冲变压器分隔后行为开关的负担旗号,永诀加在S1、S4和S2•、S3上,使逆变器桥臂上开关依据负载(或换能器)的谐振频率举行切换。看待谐振频率为定值的负载来谈•,频率跟踪措施可使逆变器在该谐振值附近的某一畛域内使命时举办更改,使其责任在谐振点。对待频率参数转折的负载来说,只有该负载的谐振频率在锁相环的跟踪频率畛域内,锁相电路都可以竣事频率的自动跟踪和锁定。

  桥式逆变器S1、S4和S2•、S3在电流过零时换流•,但在实质电路中,电流采样、锁定跟踪、PWM旗号的驱动都需要功夫,这将引起驱动灯号滞后负载电流一个相角度(逆变器责任在容性负载)。实践注解,从电流采样到MOSFET完美通达,概略必要1.5~2.5μs的工夫,对逆变电源而言,这个岁月引起的负载电压与电流相位差是谢绝看轻的,它使MOSFET无法职责于零电流开关样子••;另一方面•,还影响开合的的确通畅与关断。

  本文愚弄CD4046锁相环的性子,相助比力器来竣工相位填充。CD4046的鉴相器PD2构成的锁相环的特质是,输出灯号占空比永久为50%,与输入暗记占空比无合,输出旗号飞腾沿触发有效。以是相位增加电途在比试器输入正端加一参考偏置电压Vp,使计较器输出信号热潮沿提前ΔT时刻。相位补偿事理如图5所示,经锁相环输出的承当灯号相看待电流而言,提前ΔT时候。调动偏置电压Vp值即可调剂添补光阴值。若增加光阴大于电叙延每每间值•,负载职责在感性形态•;反之•,负载任务在容性样子;补充岁月等于电路的延屡屡间值,负载责任在谐振样子。

  CD4046锁相环上电时,压控振荡途(VCO)将以最低频率任务;在VCO承担端9脚加认真电压,可使VCO输出频率在最低与最高之间转化。是以,能够应用VCO的输出旗号作为它激灯号,而不消另设信号产生电叙。图6所示为起动电路谈理图,9脚是压控振荡器电压担当端。当担负端加电源电压(+5V)时,VCO输出最高频率。随着Cr的充电,掌握端电压逐渐消极,VCO从最高频率滑向最低频率。唯有负载的固有频率在最高频率与最低频率之间,那么VCO的输出扫描频率就会引起负载产生谐振,锁相环加入锁定形式,起动极为马虎。起动告终后,二极管D将起动电路与滤波电讲分开,锁相环使命于无相差主动频率跟踪样子。实施注释,惟有参数设计合理•,起动确凿性>90%•。

  在图4的负担电道中还准备了过流扞卫法子。当谐振电流过大时,由采样次序取得的采样电流也会增大。若是这个电流越过了妄图值,采样程序发出的暗记经治理后可封合锁相环,使其不使命,后面的驱动无旗号•,逆变器的负载谐振电流相应减小。当电流减小到平常界线时,锁相环又开首责任。

  图4中MOSFET的驱动电路采用芯片UC3708。为了对UC3708实行输出电压箝位守护,电路预备中采用了UC3611芯片,它是四肖特基二极管阵列。主电途和控制电路之间采纳变压器进行分开。

  推行说明,履历APFC担负,变频电源的交换输入电流IAC呈光滑正弦曲线,与输入电压UAC之间相角相像为0•,入端功率因数高达0.98以上,这对电网的经济安稳运行额外要紧。始末无进出频率跟踪卖力,使逆变器结束零电流谐振开合,减轻了器件的开闭应力和电磁蹧跶•,进步了变频电源负载的功率因数,这对前进变频电源的确实性和负载的正常有效工作都具有十分主要的叙理。

  [2] 黄晓林,余世春.中小容量低谐波高功率因数AC/DC(开关型)电源退换器的计算[J].财富仪器与主动化装配,1997,(5).

  [3] 黄晓林,余世春•.AC/DC(开关型)电源交换器APFC手法的研究[J].电气传动自动化,2000,(2)•.

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