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PFC电感计算PFC电感计算 通常Boost功率电路的PFC有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。控制方式是输入电流跟踪输入电压。连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。 连续模式的基本关系: 1. 确定输出电压Uo 输入电网电压一般都有一定的变化范围(Uin±Δ%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。例如,输入电压220V,50Hz交流电,变化范围是额定值的20%(Δ=20),最...

PFC电感计算
PFC电感计算 通常Boost功率电路的PFC有三种工作模式:连续、临界连续和断续模式。控制方式是输入电流跟踪输入电压。连续模式有峰值电流控制,平均电流控制和滞环控制等。 连续模式的基本关系: 1. 确定输出电压Uo 输入电网电压一般都有一定的变化范围(Uin±Δ%),为了输入电流很好地跟踪输入电压,Boost级的输出电压应当高于输入最高电压的峰值,但因为功率耐压由输出电压决定,输出电压一般是输入最高峰值电压的1.05~1.1倍。例如,输入电压220V,50Hz交流电,变化范围是额定值的20%(Δ=20),最高峰值电压是220×1.2×1.414=373.45V。输出电压可以选择390~410V。 2. 决定最大输入电流 电感应当在最大电流时避免饱和。最大交流输入电流发生在输入电压最低,同时输出功率最大时 (1) 其中: ; -最低输入电压;η-Boost级效率,通常在95%以上。 3. 决定工作频率 由功率器件,效率和功率等级等因素决定。例如输出功率1.5kW,功率管为MOSFET,开关频率70~100kHz。 4. 决定最低输入电压峰值时最大占空度 因为连续模式Boost变换器输出Uo与输入Uin关系为 ,所以 (2) 从上式可见,如果Uo选取较低,在最高输入电压峰值时对应的占空度非常小,由于功率开关的开关时间限制(否则降低开关频率),可能输入电流不能跟踪输入电压,造成输入电流的THD加大。 5. 求需要的电感量 为保证电流连续,Boost电感应当大于 (3) 其中: ,k=0.15~0.2。 6. 利用AP法选择磁芯尺寸 根据电磁感应定律,磁芯有效截面积 (4) 如果电感是线性的,有 (5a) 因为Boost电感直流分量很大,磁芯损耗小于铜损耗,饱和磁通密度限制最大值。为保证在最大输入电流时磁芯不饱和,应当有 (5b) 磁芯窗口面积 因此,面积乘积 (6) 其中kw=0.3~0.5窗口填充系数,也称为窗口利用系数。B 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 1. 临界连续特征 Boost功率开关零电流导通,电感电流线性上升。当峰值电流达到跟踪的参考电流(正弦波)时开关关断,电感电流线性下降。当电感电流下降到零时,开关再次导通。如果完全跟踪正弦波,根据电磁感应定律有 即 (8) 或 (9) 其中:Ui、Ii为输入电压和电流有效值。在一定输入电压和输入功率时,Ton是常数。当输出功率和电感一定时,导通时间Ton与输入电压Ui的平方成反比。 2. 确定输出电压 电感的导通伏秒应当等于截止时伏秒: 则 (10) 开关周期为 (11) 可见,输出电压Uo一定大于输入电压Uip,如果输出电压接近输入电压,在输入电压峰值附近截止时间远大于导通时间,开关周期很长,即频率很低。 如果首先决定最低输入电压(Uimin)对应的导通时间为TonL,最高输入电压(Uimax)的导通时间为 (12) 根据式(11)和(12)可以得到开关周期(频率)与不同电压比的关系。 例如,假定导通时间为10μs,1.414Uimin/ Uo=0.65,如果输入电压在±20%范围变化,最低输入电压为220×0.8,输出电压为Uo =1.414×220×0.8/0.65=383V。周期为10/0.35=28.57μs,频率为35kHz。在15°时,周期为12μs,相当于开关频率为83kHz。在最高输入电压时,由式(12)得到最高电压导通时间Tonh=(0.8/1.2)2×TonL=4.444μs,在峰值时的开关周期为T=Tonh/(1-1.414×1.2×220/383)=176μs,相当于开关频率为5.66kHz。 如果我们。输出电压提高到410V,最低输入电压时开关周期为25.45μs,开关频率为39.3kHz。15°时为11.864μs,开关周期为84.5kHz。输入最高电压峰值时,周期为49.2μs,开关频率为20.3kHz。频率变化范围大为减少。即使在输入电压过零处,截止时间趋近零,开关频率约为100kHz。最高频率约为最低频率只有5倍。而在383V输出电压时,却为18倍。 通过以上计算可以看到,提高输出电压,开关频率变化范围小,有利于输出滤波。但是功率管和整流二极管要更高的电压定额,导通损耗和开关损耗增加。因此,220V±20%交流输入,一般选择输出电压为410V左右。110V±20%交流输入,输出电压选择210V。 3. 最大峰值电流 最大输入电流 电感中最大峰值电流是峰值电流的1倍 (13) 4. 决定电感量 为避免音频噪声,在输入电压范围内,开关频率应在20kHz以上。从以上分析可知,在最高输入电压峰值时,开关频率最低。故假定在最高输入电压峰值的开关周期为50μs.由式(11)求得 (14) 由式(12)得到最低输入电压导通时间 根据式(8)得到 (15) 5. 选择磁芯 因为导通时间随输入电压平方成反比,因此应当在最低电压下选择磁芯尺寸,只要在最低输入电压峰值时避免饱和。 (16) 其中:N-电感线圈匝数;Ae-磁芯有效截面积;Bm
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