基于PFC的高频开关电力操作电源的设计与实现

摘要

高频开关电力操作电源广泛应用于各行业的发电厂以及各级变电所中，为控制负荷、动力负荷以及事故照明负荷供电，是电力系统控制和保护的基础。传统的电力操作电源采用相控整流，存在输出电压纹波大，功率因数低，谐波污染严重，系统体积庞大等缺点。本文所研究的开关电源采用Boost电路和DC/DC变换电路的两级级联电源模式，实现了输入的高功率因数，同时得到了稳定的直流输出电压。
　　本文首先概述了开关电源的发展过程和研究现状，介绍了几种传统的功率因数校正电路、DC/DC变换电路和对应控制方法，对比分析了它们的优缺点。然后，确定了本课题的研究方案，即前级采用单相不可控整流、Boost电路，平均电流型控制模式;后级采用全桥DC/DC变换电路，电压型控制模式。
　　本文给出了开关电源详细的设计过程。首先，设计了各个模块并给出了详细电路图，包括不可控整流电路、Boost电路、主电路、控制电路、IGBT驱动及保护电路、辅助电源等。然后，制作了一款功率为1100W、工作频率为20kHz的开关电源。该电源采用TI公司生产的UCC28019和SG3525控制芯片，分别实现功率因数校正和DC/DC变换电路控制。最后，对各个硬件模块进行了测试，验证了各项技术的有效性，开关电源实现稳定运行。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的背景及意义

1．2 开关电源的发展历史和研究现状

1．2．1 开关电源的发展历史

1．2．2 开关电源的研究现状

1．3 论文主要内容和篇章结构

1．3．1 论文主要内容

1．3．2 论文篇章结构

第2章 开关电源的基本原理

2．1 开关电源的工作原理框图

2．2 有源功率因数校正技术

2．2．1 功率因数校正技术的分类

2．2．2 有源功率因数校正电路的拓扑结构

2．2．3 有源功率因数校正的控制方式

2．3 DC／DC变换器

2．3．1 DC／DC变换器的组成及功能

2．3．2 DC／DC变换器的拓扑结构

2．3．3 输出整流滤波电路

2．4 DC／DC变换器控制方式

2．4．1 电压模式控制

2．4．2 电流模式控制

2．5 本章小结

第3章 有源功率因数校正电路的设计

3．1 APFC电路的主要技术指标

3．2 APFC主电路设计

3．2．1 输入EMI滤波器设计

3．2．2 输入软启动电路设计

3．2．3 不可控整流电路和Boost电路的设计

3．3 APFC控制电路设计

3．3．1 UCC28019芯片介绍

3．3．2 UCC28019芯片引脚及保护功能介绍

3．3．3 UCC28019芯片外围参数的计算

3．4 本章小结

第4章 DC／DC变换电路的设计

4．1 全桥逆变主电路设计

4．1．1 功率开关管的选择

4．1．2 开关管缓冲电路设计

4．1．3 高频变压器设计

4．1．4 输出电路设计

4．2 全桥逆变控制电路设计

4．2．1 SG3525芯片介绍与应用设计

4．2．2 IGBT驱动电路设计

4．2．3 反馈电路设计

4．2．4 保护电路设计

4．3 辅助电源设计

4．4 本章小结

第5章 实验测试结果

5．1 电源系统硬件

5．2 前级功率因数校正实验结果

5．3 后级DC／DC变换电路实验结果

5．4 辅助电源实验结果

5．5 本章小结

结论

参考文献

致谢

作者简介