螺栓與螺釘?shù)呐ぞ卦囼?yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)機(jī)械制造專業(yè)

目 錄緒論11.1 數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量技術(shù)的背景11.1.1 儀表相位差測(cè)量功率因數(shù)的方法21.1.2 數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量的大致流程圖21.2 功率因數(shù)校正技術(shù)的背景21.2.1 功率因數(shù)校正（PFC）的意義32 功率因數(shù)測(cè)量部分42.1 被測(cè)電路的電路圖及一些技術(shù)指標(biāo)42.2 數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量的電路原理圖52.2.1 數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量的電路分析原理流程圖62.2.2 功率因數(shù)測(cè)量電路的一些主要電子器件62.2.3 功率因數(shù)測(cè)量電路的分析62.3 測(cè)量電路芯片atmega48v-10pu72.3.1 測(cè)量電路芯片ATmega48V-10PU的各引腳功能說(shuō)明72.4 多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)（采用5V）83 功率因數(shù)校正部分83.1 無(wú)源PFC校正技術(shù)83.2 無(wú)源功率因數(shù)校正技術(shù)理論的大致電路:93.3 功率因數(shù)自動(dòng)動(dòng)校正的大致方案及主電路103.4 功率因數(shù)手動(dòng)校正電路的采用113.5 用L6562組成的兩種功率因數(shù)校正電路123.5.1 L6561功率因素校正芯片133.5.2 橋式整流加標(biāo)準(zhǔn)Boost升降壓變換器的相關(guān)知識(shí)134 一些電子器件的選擇144.1 電阻的選擇144.2 電容的選擇144.3 二極管的選擇145 測(cè)試結(jié)果與校正后的電路功率因數(shù)14結(jié)論15致 謝16參考文獻(xiàn)17功率因數(shù)測(cè)量和自動(dòng)校正電路設(shè)計(jì)和制作 摘 要：在當(dāng)今的社會(huì)中我們都知道功率因數(shù)這個(gè)概念，它會(huì)直接影響電網(wǎng)的供電質(zhì)地。其中它在電力供電系統(tǒng)中的所扮演的比重越來(lái)越重，很明顯它是供電系統(tǒng)中是一個(gè)重要的參數(shù)。在如今電力電子器件如此發(fā)達(dá)成長(zhǎng)的時(shí)代，種種開(kāi)關(guān)器件在產(chǎn)業(yè)中得到了很大的應(yīng)用。但與此同時(shí)，所給社會(huì)帶來(lái)的危害性也是相當(dāng)?shù)拇?，就如?huì)使電網(wǎng)高次諧波相當(dāng)渾濁，污染極端嚴(yán)重，乃至直接影響到了功率因數(shù)的測(cè)量。因此，為了抑止電網(wǎng)諧波，進(jìn)一步升高功率因數(shù)，在現(xiàn)實(shí)生活中，我們經(jīng)常采用的方法是無(wú)功補(bǔ)償，無(wú)源，有源這些濾波器來(lái)對(duì)電網(wǎng)情況開(kāi)始改良 。由此可見(jiàn)，功率因數(shù)校正電路的制作獲得了光鮮的關(guān)注。本文是針對(duì)一種數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量電路并且要求能對(duì)LR串聯(lián)電路進(jìn)行功率因數(shù)校正的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一種數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量電路并能對(duì)所給定的電路進(jìn)行功率因數(shù)校正。測(cè)量任意負(fù)載或電路的功率因數(shù)并用數(shù)字顯示，設(shè)定電路的功率因數(shù)，根據(jù)設(shè)定進(jìn)行自動(dòng)校正。后面首先介紹了L6562功率因素校正技術(shù)的一些基本理論和實(shí)現(xiàn)方法，但用L6562芯片來(lái)校正功率因素達(dá)不到本課題所要求的指標(biāo)。在此基礎(chǔ)上，又采用橋式整流加標(biāo)準(zhǔn)Boost升降壓變換器。升降壓電路的輸入電流等于升壓電感電流，因此可以通過(guò)控制電感電流跟蹤輸入電壓變化來(lái)降低輸入電流畸變，手動(dòng)校正來(lái)調(diào)節(jié)電感改變電壓，從而來(lái)改變它的磁飽和，從而使功率因數(shù)接近于0.9或者1。關(guān)鍵詞：數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量；功率因數(shù)手動(dòng)校正；L6562；Boost升降壓變換器；緒論1.1 數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量技術(shù)的背景數(shù)字功率因數(shù)測(cè)量是電流互感器電壓互感器接入電壓信號(hào)的原理，可以訪問(wèn)的電流信號(hào)，通過(guò)電壓互感器電壓信號(hào)，整形電路分為兩路輸入數(shù)字輸入模塊，一個(gè)周期性測(cè)量的電壓信號(hào)的道路上，用于檢測(cè)信號(hào)的上升沿的電壓的方式，然后輸入可編程計(jì)算機(jī)控制器，通過(guò)電流互感器的電流信號(hào)，整形電路后輸入數(shù)字輸入模塊，用于檢測(cè)電流信號(hào)的上升沿，再次輸進(jìn)去到可與通訊接口相連接的可編程計(jì)算機(jī)控制器，而數(shù)字式功率測(cè)量的這部分程序已經(jīng)裝到了可編程計(jì)算機(jī)控制器的存儲(chǔ)單元，通過(guò)相位差測(cè)量的同時(shí)測(cè)量，因素和產(chǎn)生的信號(hào)周期和功率。1.1.1 儀表相位差測(cè)量功率因數(shù)的方法儀表相位差測(cè)量功率因數(shù)的大致技術(shù)內(nèi)容是利用線電流與線電壓之間相位關(guān)系來(lái)反映相電流與相電壓的相位關(guān)系，以此來(lái)檢測(cè)三相對(duì)稱不同性質(zhì)負(fù)載的功率因數(shù)。且相敏整流，磁電系儀表，在調(diào)整中，檢測(cè)誤差這些是儀表相位差測(cè)量功率因數(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。主要的技術(shù)環(huán)節(jié)可以分為以下幾部分：儀表相位差測(cè)量電路，儀表電流與相位角之間的數(shù)學(xué)關(guān)系（積分關(guān)系），檢測(cè)儀表的調(diào)整（電流，&， cos&的換算關(guān)系），誤差簡(jiǎn)析。選用大部分的半導(dǎo)體器件構(gòu)成一種電路是這種功率因數(shù)測(cè)量電路的最大特點(diǎn)，它同古老的電動(dòng)機(jī)相位表對(duì)比，構(gòu)造上大大的簡(jiǎn)化不少，損耗小。只要上述措施的采取，誤差大大減小，可以檢測(cè)到在不同的負(fù)載功率因數(shù)。1.1.2 數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量的大致流程圖1.2 功率因數(shù)校正技術(shù)的背景如今的社會(huì)中對(duì)功率因數(shù)校正的研究很必然的成為了一個(gè)及其重要研究?jī)?nèi)容。以下是對(duì)各類功率因素校正器的研究近況做一系統(tǒng)的簡(jiǎn)述。傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源用很多不可控整流器和電解電容器電源，道釘網(wǎng)側(cè)電流的波形，輸入電流的波形將會(huì)得到嚴(yán)重失真，功率因數(shù)只有0.5 到 0.7左右。為了達(dá)到IEC5552的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)性指標(biāo)，采納功率因數(shù)的校正技術(shù)顯然是非常有必要的。校正 PFC 技術(shù)在發(fā)展的方向上呈現(xiàn)出兩個(gè)極端。一個(gè)是電源利用對(duì)雙水平式校正技術(shù)的高精度、高電源PFC控制芯片的特殊因素，該方法具有良好的控制性能，而且成本高，對(duì)一些一般的中小功率電源來(lái)說(shuō)是接受不起；另一種是用于校正電路小功率單級(jí)功率因數(shù)，在DCM模式，不連續(xù)工作模式 DCM PFC電路通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)使得輸入電流能自動(dòng)伴隨輸入電壓的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。該電路可以實(shí)現(xiàn)高功率密度和易于控制，成本低，功率因數(shù)可以達(dá)到更高的要求。1.2.1 功率因數(shù)校正（PFC）的意義如今社會(huì)的發(fā)展真的很快，同人們的生活和工作密切相關(guān)的電力電子設(shè)備已經(jīng)在電力、工業(yè)、通信和家電等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。這些設(shè)備的功能是不同的，形狀千姿百態(tài)，但他們有一個(gè)共同點(diǎn)，即都需要電源正常工作。大家都知道，是全橋整流的AC電源可以得到，直流電源。如下面的圖 1（a）所示。圖 1 (a) 整流電路 (b) 輸入電壓電流波形 (c) 輸出電壓波形圖 1 (a) 整流電路 (b) 輸入電壓電流波形 (c) 輸出電壓波形其中，C為輸出儲(chǔ)能電容。為使圖 1中Vout的紋波比較小，C的值需要取得比較大。當(dāng)Vin小于Vout時(shí)，由儲(chǔ)能電容C為負(fù)載R提供能量；當(dāng)Vin大于Vout時(shí)，由Vin為負(fù)載R提供能量，并同時(shí)為儲(chǔ)能電容C補(bǔ)充之前消耗的能量。從圖1-1(b)中輸入電壓和電流的波形可以看出，Vin僅在其峰值處為負(fù)載電路提供電流。雖然Vin為正弦波形，Iin卻呈脈沖狀，波形畸變嚴(yán)重。脈沖波形中含有大量諧波，回流到電網(wǎng)中的諧波電流，會(huì)造成嚴(yán)重的諧波“污染”，其他電氣設(shè)備造成的危害：(1) 當(dāng)在輸電線路上流過(guò)諧波電流時(shí)，電壓降落于傳輸線的阻抗，電網(wǎng)電壓因此得以發(fā)生畸變，影響其它電氣設(shè)備的正常用電；(2) 輸電線路故障引起的諧波電流的危害，電氣設(shè)備。例如，流經(jīng)一個(gè)傳輸線或變壓器的諧波電流，會(huì)使傳輸線的加熱和輸電線路和變電站設(shè)備電熱損傷；(3) 諧波電流影響用電設(shè)備本身用電。例如，電機(jī)，除了損失增加線的諧波電流，有額外的諧波轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)的機(jī)械振動(dòng)；(4) 電壓和電流的諧波之間的相位差越小，功率因數(shù)，降低發(fā)電，輸電和發(fā)電效率。因?yàn)橹挥谢ǚ至康钠骄娏ο到y(tǒng)諧波成分的增加，在沒(méi)有電力系統(tǒng)發(fā)電，輸電和消費(fèi)的過(guò)程，而且還增加了額定容量的電氣設(shè)備的要求；(5) 諧波電流使額外的諧波誤差測(cè)量?jī)x。(6) 諧波電流干擾的通信電路。在高頻率成分的諧波電流，高頻成分會(huì)通過(guò)電耦合影響通信電路，磁耦合等方式；自上世紀(jì)八十年代開(kāi)始，這些問(wèn)題已經(jīng)引起了人們的重視，因此該技術(shù)的發(fā)展，以減少電流諧波，提高功率因數(shù)，以確保安全和可靠的電力網(wǎng)格。2 功率因數(shù)測(cè)量部分2.1 被測(cè)電路的電路圖及一些技術(shù)指標(biāo)因?yàn)槭轻槍?duì)一種數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量電路并且要求能對(duì)LR串聯(lián)電路進(jìn)行功率因數(shù)校正的設(shè)計(jì)，從而要求本課題要完成以下要求和具體任務(wù)：(1) 功率測(cè)量電路如圖1所示的數(shù)值（開(kāi)關(guān)的打開(kāi)和關(guān)閉）；(2) 用數(shù)字顯示功率因數(shù)；圖1 L .R 串聯(lián)電路2.2 數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量的電路原理圖圖 2數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量電路圖24V的電壓輸入對(duì)電壓取樣05A電流輸入電源電路對(duì)電流取樣4位數(shù)碼顯示顯示轉(zhuǎn)換模塊數(shù)據(jù)分析計(jì)算處理A/D轉(zhuǎn)換模塊2.2.1 數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量的電路分析原理流程圖它的工作流程：通過(guò)AD轉(zhuǎn)換輸入后，判斷到電壓和電流的不同的過(guò)零點(diǎn)，再通過(guò)不同的時(shí)間的過(guò)零點(diǎn)來(lái)得到相位差。最后計(jì)算出功率因數(shù)。2.2.2 功率因數(shù)測(cè)量電路的一些主要電子器件 芯片型： ATmega48V-10PU微電壓互感器二毫安/可視化模型：spt204 性能指標(biāo)：額定輸入電流 2mA 最大電流 常通10mA 額定0毫安的線性限制輸出電流為10mA（Ri5%日） 匝數(shù)比1:1的溫度- 50 65 精度 < 1% 相對(duì)濕度 <90% 相移 小于2018A電流互感器 電流互感器上的電阻R10K 與二極管串聯(lián)的大電阻電阻R110K 4位數(shù)碼管；整流二極管：耐壓二極管；常用電容電阻。2.2.3 功率因數(shù)測(cè)量電路的分析由上面的電路圖可分析：(1) 電壓采集電路上的大電阻為110K，電壓通過(guò)電阻分壓，采用的是電阻分壓得到。(2) 電流采集電路，通過(guò)電流互感器的電流，該電流轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。(3) 電源電路上的二極管是為了防止電源接反而損壞芯片，以此來(lái)達(dá)到保護(hù)芯片的作用。(4) 上面那塊是芯片及其外圍電路。2.3 測(cè)量電路芯片atmega48v-10pu(1) 性能高且功耗低的8 位AVR® 微型處理器。(2) 先進(jìn)的RISC。 結(jié)構(gòu)131 條指令 大多數(shù)指令的執(zhí)行時(shí)間為單個(gè)時(shí)鐘周期32 x 8 通用工作寄存器 全靜態(tài)操作，只需兩個(gè)時(shí)鐘周期的硬件乘法器。(3) 非易失性的程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。對(duì)系統(tǒng)編程的實(shí)現(xiàn)程序，真正的讀寫(xiě)操作。256字節(jié)的EEPROM（方式），清除：100000 次 512K 字節(jié)的片內(nèi)SRAM (ATmega48)可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密。(4) 外設(shè)特點(diǎn)。兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8 位定時(shí)器/ 計(jì)數(shù)器。有獨(dú)立片內(nèi)振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器。引腳電平變化可引發(fā)中斷及喚醒MCU。(5) 微控制器的特征。可編程的掉電檢測(cè)還有能上電復(fù)位。中斷源通過(guò)校準(zhǔn)的片上振蕩器的片上/下。省電模式，掉電模式，空閑模式，其噪聲抑制模式和待機(jī)模式五是一個(gè)睡眠模式。(6) I/O 口與封裝。23個(gè)可編程的I/O 口線 28引腳PDIP, 32 引腳TQFP 與32 引腳MLF 封裝(7) 工作電壓:ATmega48V：1.8 - 5.5V。ATmega48：2.7 - 5.5V。(8) 工作溫度限度:40°C 到85°C之間。(9) 工作速度等級(jí):ATmega48V: 0 - 4 MHz 1.8 - 5.5V, 0 - 10 MHz 2.7 - 5.5V。(10) 和非常低的功率消耗。普通模式：1兆赫，1.8V：240一；32 kHz, 1.8V: 15A ( 包括振蕩器)掉電模式:1.8V， 0.1A。2.3.1 測(cè)量電路芯片ATmega48V-10PU的各引腳功能說(shuō)明(1) VCC：數(shù)字電路的電源。(2) GND：地。(3) 端口 B(PB7.0)XTAL1/XTAL2/TOSC1 /TOSC2：端口B 為8 位雙向I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。(4) 端口C(PC5.0)：端口C 為7 位雙向I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。(5) PC6/RESET：RSTDISBL位被編程時(shí)，可將PC6作為一個(gè)I/O口使用。最小脈沖寬度在P 38 Table 20 中給出。持續(xù)時(shí)間不到最小脈沖寬度的低電平不會(huì)產(chǎn)生復(fù)位信號(hào)(6) 端口D(PD7.0)：端口D 為8 位雙向I/O 口，并具有可編程的內(nèi)部上拉電阻。(7) AVcc：AVcc為A/D轉(zhuǎn)換器的電源。當(dāng)引腳 PC3.0與 PC7.6用于ADC時(shí)，AVcc應(yīng)通過(guò)一個(gè)低通 濾波器與Vcc 連接。不使用 ADC 時(shí)該引腳應(yīng)直接與Vcc 連接。PC6.4 的電源則是由Vcc,提供的。(8) 模擬參考輸入引腳阿雷夫：ADC阿里夫這腳。(9) ADC7.6 (TQFP 與MLF 封裝)：兩個(gè)10 位A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入口為T(mén)QFP 與MLF 封裝芯片的 ADC7.6 引腳，它們的電壓由AVCC 提供。2.4 多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路的設(shè)計(jì)（采用5V）本課題測(cè)量的電源電路我采用的是它DC5V圖 3多路輸出直流穩(wěn)壓電源的電路圖多路輸出直流穩(wěn)壓電源電路。變壓器輸出 12V交流電，整流橋整流，電容兩級(jí)濾波。電容的耐壓最小要近20V。我們選用50V的。7912,7812 穩(wěn)壓管輸出12V正負(fù)電壓。LM236 5V穩(wěn)壓。R7的電阻1K，電容C2，C5整流濾波電容器，脈沖波形濾波整流直流電壓紋波紋波很小，它有一個(gè)接點(diǎn)容量負(fù)荷，一般來(lái)說(shuō)，較重的負(fù)荷即負(fù)載越重電容C的值規(guī)格要越大。C6，C7為負(fù)載電路退耦電容，它對(duì)負(fù)載提供一個(gè)端距離的本地回路，防止自激震蕩。其數(shù)值與負(fù)載工作方式有關(guān)。在焊接完直流穩(wěn)壓電源的電路后，我用萬(wàn)用表測(cè)量它的供電電壓穩(wěn)定在4.98V。由于我的測(cè)量電路上的電源電壓不能超過(guò)5V，所以基本上達(dá)到了5V的技術(shù)指標(biāo)。3 功率因數(shù)校正部分3.1 無(wú)源PFC校正技術(shù)它是一種由一些無(wú)源器件如二極管、電感、電阻和電容等構(gòu)成的校正電路，不是使用晶體管等一些有源器件所構(gòu)成的。 目前國(guó)內(nèi)電視設(shè)計(jì)更大功率的電視，再加上一個(gè)電感之間的橋式整流濾波電容器（適當(dāng)?shù)碾姼校?，平滑電容器充電波的原理是利用?qiáng)脈沖的電感不能改變電流實(shí)現(xiàn)的特點(diǎn)來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)的具體要求。為了使功率因數(shù)，EMC和EMI的改進(jìn)，可以提高電源線的電流波形畸變，導(dǎo)致對(duì)電感電流的濾波電容電流超前電壓補(bǔ)償?shù)碾妷禾匦浴＿@種方法還不能稱為無(wú)源PFC電路實(shí)現(xiàn)，只是一個(gè)簡(jiǎn)單的補(bǔ)償措施，可以使用。之前把簡(jiǎn)便的適當(dāng)選取好的L和C的值的合適電感添加到以前具有無(wú)源PFC功能的配置裝置上，從而達(dá)到具有抑制電流瞬時(shí)突變的目的；但這是一個(gè)簡(jiǎn)單的，低成本的回收方法，由于其大的輸出紋波的直流電壓，濾波電容器的低電流失真校正和功率因數(shù)補(bǔ)償容量減少。但在現(xiàn)實(shí)中的繞組和核心控制質(zhì)量不受影響，波動(dòng)太大，將嚴(yán)重的圖象和聲音的干擾，只能是相比以前的非PFC裝置可以進(jìn)入市場(chǎng)暫時(shí)的方式?？偟膩?lái)說(shuō)，無(wú)源PFC技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的實(shí)用性還是很強(qiáng)的但是，有些時(shí)候會(huì)受到一些外界壞境的干擾從而讓它在測(cè)量時(shí)產(chǎn)生不太容易。而且無(wú)源PFC技術(shù)簡(jiǎn)易可行同時(shí)投資下去的成本也相對(duì)其它一些校正技術(shù)要低點(diǎn)。3.2 無(wú)源功率因數(shù)校正技術(shù)理論的大致電路:圖 4電感串聯(lián)電容電路圖圖 5并聯(lián)電容電路圖3.3 功率因數(shù)自動(dòng)動(dòng)校正的大致方案及主電路以L6562為核心設(shè)計(jì)了一種固定關(guān)斷時(shí)間的新穎PFC電路，它的主要特點(diǎn)就是固定了MOSFET的關(guān)斷。芯片的工作頻率可以自動(dòng)調(diào)整，另外，它的某個(gè)管腳有一個(gè)高的鉗位電壓（Vclamp）和一個(gè)低的觸發(fā)電壓（Vtrigger），再利用芯片的PWM信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)固定關(guān)斷時(shí)間控制。我們把具有這樣特性的管腳定義為管腳A，輸出PWM信號(hào)的管腳定義為管腳B。下面介紹這種固定關(guān)斷時(shí)間控制方法的工作原當(dāng)管腳B輸出高電平時(shí)，二級(jí)管D就正向?qū)ǎㄟ^(guò)R1快速給電容C2充電，因?yàn)楣苣_A有一個(gè)鉗位電壓，所以電容C2就會(huì)被鉗在管腳A的鉗位電壓；當(dāng)管腳B輸出低電平時(shí)，二級(jí)管D就反向阻斷，此時(shí)電容C2就通過(guò)R2放電，一直到電容C2上的電壓等于管腳A的觸發(fā)電壓時(shí)，管腳B就會(huì)由低電平變?yōu)楦唠娖剑娙軨2將重新被充電至。管腳A的鉗位電壓。根據(jù)上面的分析，開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間就由電容C2和電阻R2來(lái)確定，因此，只要電容C2和電阻R2的大小確定，那么電容C2的放電時(shí)間也就確定，也就是開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷時(shí)間就確定了，這樣就可以控制關(guān)斷時(shí)間圖 6主電路圖3.4 功率因數(shù)手動(dòng)校正電路的采用對(duì)于我這個(gè)部分的功率因數(shù)校正電路的設(shè)計(jì)模塊來(lái)說(shuō)，剛開(kāi)始的要求是要實(shí)現(xiàn)數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量電路并且要求能對(duì)LR串聯(lián)電路進(jìn)行功率因數(shù)校正的設(shè)計(jì)，從而使被測(cè)電路中的功率因數(shù)自動(dòng)校正為0.9和1兩種狀態(tài)。但是考慮到要求有點(diǎn)高及有點(diǎn)難度以及有些材料的局限性以及時(shí)間的緊促。到后面的手動(dòng)修正方案可行性還是比較高，提高了電路的功率因數(shù)直接采取使用。手動(dòng)校正的電路方案采用的是電感串聯(lián)電容的方法。如下圖所示:電容上串聯(lián)著一個(gè)可調(diào)電感，但是實(shí)際中測(cè)試中這沒(méi)有可調(diào)的電感。所以，我在變壓器的兩側(cè)并聯(lián)了一個(gè)電位器，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器的轉(zhuǎn)度來(lái)改變電壓來(lái)改變模式管上的等效電阻最后來(lái)改變電感量。以此來(lái)達(dá)到改變電感的目的。從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)該被測(cè)電路的功率因數(shù)的手動(dòng)校正。圖 7電感串聯(lián)電容電路圖3.5 用L6562組成的兩種功率因數(shù)校正電路用L6562組成的兩種功率因數(shù)校正電路如圖5和圖6所示。圖5輸出為直流電壓400V、250W，圖6輸出為直流400V、80W。帶磁芯EE25 x 13 x 7升壓變壓器（類型3c85，和PC30），小學(xué)20×0.1mm股漆包線繞105匝，電感0.7mh，側(cè)三漆包線繞11圈，每邊約匝數(shù)為10:1，核心為1.5mm間隙。其它元件參數(shù)均示于圖中。圖 8在輸入電壓過(guò)零附近輸入電流的交越失真波形圖圖 9 265V L6562輸入85，輸出功率為250W功率因數(shù)校正電路圖 10所形成的 265V L6562輸入85，輸出功率功率因數(shù)校正電路圖 3.5.1 L6561功率因素校正芯片L6561是L6560改進(jìn)型版本，有近似理想化的乘法器，能在較寬的輸入電壓(85265V)下工作，芯片采用BCD工藝技術(shù)制造，有許多突出的特點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 微小的啟動(dòng)電流509A；(2) 典型的工作電流僅4mA；(3) 芯片上設(shè)置電流檢測(cè)濾波電路，外部無(wú)需RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)；(4) 增加了控制電路，避免無(wú)載條件下或半功率狀態(tài)下發(fā)生失控現(xiàn)象；(5) 精確可調(diào)的輸出過(guò)壓保護(hù)；(6) 內(nèi)部參考電壓為2.5V精密度高，251%；(7) 圖騰柱輸出，最大電流±700mA；(8) 工作溫度范圍寬(-25150)。由于使用L6561功率因素校正芯片輸出端要接一個(gè)大電容，所以輸出為平滑的直流電，而本方案則要實(shí)現(xiàn)輸出脈動(dòng)的直流電，所以不適合。如果要使用本方案，逆變電路要選擇SPWM波進(jìn)行逆變，這樣就增加了成本。在此基礎(chǔ)上，又采用橋式整流加標(biāo)準(zhǔn)Boost升降壓變換器。升降壓電路的輸入電流等于升壓電感電流，因此可以通過(guò)控制電感電流跟蹤輸入電壓變化來(lái)降低輸入電流畸變，使功率因數(shù)近似到1。3.5.2 橋式整流加標(biāo)準(zhǔn)Boost升降壓變換器的相關(guān)知識(shí)升降壓斬波器，另一種叫法是Buck-Boost變換電路，其輸出電壓平均值可大于或小于輸入直流電壓，輸出電壓與輸入電壓極性相反。由于電壓調(diào)節(jié)范圍大，因此應(yīng)用比較廣泛。在降壓-升壓轉(zhuǎn)換器電路，用的開(kāi)關(guān)，第一電感儲(chǔ)存的能量，然后由電感向負(fù)載釋放。在Ton期間，開(kāi)關(guān)S導(dǎo)通，二極管VD反偏而關(guān)斷，電容C向負(fù)載提供能量。在Toff期間，開(kāi)關(guān)S關(guān)斷。之所以L上產(chǎn)生上負(fù)下正的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是因?yàn)殡姼蠰中的電流不能突變而引起，當(dāng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小超過(guò)輸出電壓Uo時(shí)，二極管VD導(dǎo)通，電感經(jīng)VD向C和R反向放電，使輸出電壓的極性與輸入電壓相反。4 一些電子器件的選擇4.1 電阻的選擇由于我進(jìn)線接的是調(diào)壓器，選用的是24V交流電，所以在被測(cè)電路上的電阻選的是10歐50瓦的功率電阻，與它串聯(lián)的是一個(gè)12歐的150瓦的功率電阻。而在測(cè)量電路上電壓采集電路上這模塊上采用的是大電阻為110K，因?yàn)殡妷阂P(guān)電阻分壓而得到4.2 電容的選擇電容器的基本作用是充電與放電，但由這種基本充放電作用所延伸出來(lái)的許多電路現(xiàn)象，使得電容器有著種種不同的用途，這許多不同的用途，雖然也有截然不同之處，但因其作用均來(lái)自充電與放電。220V交流電經(jīng)過(guò)整流后，由于整流后波形會(huì)有失真，所以需要在整流電路后加一個(gè)電容進(jìn)行濾波，同時(shí)還要保證功率因數(shù)，波形不能濾平，由于接入的電壓為220V，整流之后為311V左右，因此選擇的耐壓也要高于311V，因此可以選擇耐壓400V的濾波電容473。升降壓電路的輸出端，因?yàn)橐ＷC脈動(dòng)的直流電，所以電容的選擇不能太大，但也要保證良好的濾波效果，在實(shí)際電路中選擇耐壓400V的濾波電容1Uf。4.3 二極管的選擇明顯的單向?qū)щ娦允钦鞫O管的一大特點(diǎn)，硅整流二極管的特征是擊穿電壓高，反向漏電流小，高溫性能良好。該器件的能通過(guò)較大電流（可達(dá)上千安）是由于截面積較大，但工作頻率不高，一般在幾十千赫以下。由于整流電壓為220V，實(shí)際電路中選擇的整流二極管為耐壓為600V，電流為10A。而在升降壓電路開(kāi)關(guān)控制部分，當(dāng)MOSFET接通時(shí)，半導(dǎo)體二極管相當(dāng)于開(kāi)關(guān)在打開(kāi)狀態(tài)，使電路斷路，當(dāng)MOSFET斷開(kāi)時(shí)，半導(dǎo)體二極管相當(dāng)于開(kāi)關(guān)處在關(guān)閉狀態(tài)，使電路保持通路。升降壓電路的控制電路選用的頻率為20KHZ左右，理論上應(yīng)該選擇快速二極管。而在實(shí)際電路中，當(dāng)電壓上升時(shí)，快速二極管會(huì)發(fā)熱，所以最好選擇超快速二極管。5 測(cè)試結(jié)果與校正后的電路功率因數(shù)功率因數(shù)的測(cè)試及校正結(jié)果，參照被測(cè)電路圖來(lái)進(jìn)行如下分析：當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，電感被短路所以此時(shí)的電路變成了純電阻電路此時(shí)數(shù)碼管上的顯示為1，即此時(shí)測(cè)得的功率因數(shù)為1.還有當(dāng)負(fù)載上接純電感電路時(shí)，即接了一個(gè)比較大的電感，此時(shí)測(cè)得功率因數(shù)為0.51左右，而理論上計(jì)算得到的功率因數(shù)應(yīng)該為0.當(dāng)給電感串聯(lián)一個(gè)12歐100瓦的可變電阻時(shí)，此時(shí)測(cè)得的功率因數(shù)為0.70。而理論上應(yīng)該0.71左右。當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，測(cè)量此時(shí)的帶電感的電路，測(cè)得此時(shí)的功率因數(shù)為0.68。而理論上由公式計(jì)算可得。功率因數(shù)=電阻值除以總的阻抗值。而總的阻抗值是=電阻值的平方加上感抗值得平方開(kāi)算術(shù)平方根。而感抗=2LF。而該被測(cè)電路各個(gè)數(shù)據(jù)如下電阻值R=10+10=20歐，電感=12毫亨，所以計(jì)算得總的阻抗值的平方=20²+（2*3.14*50*0.012）*²=414.2114。所以功率因數(shù)就=20除以 (20*²+414.2114)的算術(shù)平方根=0.7009。 由上面的測(cè)量可見(jiàn)功率因數(shù)相對(duì)來(lái)講還是比較低的。校正時(shí)通過(guò)改變電壓來(lái)改變磁飽和來(lái)調(diào)節(jié)電感，同時(shí)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的電阻來(lái)改善該電路的功率因數(shù)。由理論上可得當(dāng)電阻值與感抗值相等時(shí)，此時(shí)功率因數(shù)角為45度。所以此時(shí)的功率因數(shù)為0.707左右。當(dāng)我把滑動(dòng)變阻器上的電阻值變?yōu)?歐，所以此時(shí)的總電阻為12歐，而電感加大調(diào)到了20亨。此時(shí)的感抗計(jì)算出約等于6歐姆。此時(shí)理論上功率因數(shù)計(jì)算可得144除以180的算術(shù)平方根。得到此時(shí)的功率因數(shù)為0.8944。而校正后所測(cè)得的功率因數(shù)為0.89，接近于0.9。當(dāng)用手動(dòng)校正的方法來(lái)校正時(shí)，可以將功率因數(shù)校正到0.99左右。理論上由于電路上負(fù)載的波動(dòng)性，功率因數(shù)不可能達(dá)到1。所以在調(diào)試時(shí)很難達(dá)到。結(jié)論本課題的研究是要求設(shè)計(jì)一種數(shù)字式功率因數(shù)測(cè)量電路并能對(duì)所給定的電路進(jìn)行功率因數(shù)校正。測(cè)量任意負(fù)載或電路的功率因數(shù)并用數(shù)字顯示，設(shè)定電路的功率因數(shù)，根據(jù)設(shè)定進(jìn)行自動(dòng)校正。主要的研發(fā)內(nèi)容有以下三個(gè)：第一，研究功率因數(shù)的測(cè)量方法；第二，研究功率因數(shù)數(shù)字顯示電路；第三，研究功率因數(shù)的校正電路。我感覺(jué)自己在本次畢業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中，盡管我選的這課題相對(duì)于我這在專業(yè)知識(shí)不是很扎實(shí)的同學(xué)來(lái)說(shuō)是有點(diǎn)復(fù)雜和難度的，但我認(rèn)為自己真的學(xué)到了很多東西。雖然說(shuō)可能最后對(duì)電路的功率因數(shù)測(cè)量可能會(huì)有那么的點(diǎn)不準(zhǔn)確。但是，通過(guò)這次對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)訓(xùn)，大大的鍛煉了我的動(dòng)手能力，焊接的仔細(xì)認(rèn)真與否也很重要。對(duì)元器件好壞的判斷有了一定的經(jīng)驗(yàn)；可以很快的讀出電阻色環(huán)所對(duì)應(yīng)的阻值；當(dāng)電路運(yùn)行不正常時(shí)，懂得了如何去調(diào)試電路以及怎么分模塊的檢查電路和分析，把每一個(gè)部分都調(diào)試正常了，再對(duì)它進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)試，這樣成功率會(huì)大很多；遇到問(wèn)題后，通過(guò)和劉老師的交流，收獲還是很多的，同時(shí)也積累了很多經(jīng)驗(yàn)，為以后走上工作崗位提供了保障。對(duì)我來(lái)說(shuō)，我想不管是做畢業(yè)設(shè)計(jì)還是平時(shí)的課程設(shè)計(jì)以及平常的一些實(shí)訓(xùn)，我們?cè)诤附与娐窌r(shí)一定要非常仔細(xì)認(rèn)真，可能是不小心焊錯(cuò)了位置，可能是對(duì)元器件不熟悉，不熟悉每一種元器件使用的場(chǎng)合，結(jié)果導(dǎo)致電路運(yùn)行時(shí)元器件燒壞。這時(shí)再去調(diào)試電路，檢查出錯(cuò)的地方是非常困難的，會(huì)花費(fèi)大量的時(shí)間在尋找問(wèn)題上，少則幾個(gè)小時(shí)，多則幾天。最后可能在別人的指點(diǎn)提醒下很可能發(fā)現(xiàn)自己犯的是一個(gè)很低級(jí)的錯(cuò)誤。記得有一回調(diào)試時(shí)，我忘記了將滑動(dòng)變阻器的阻值打到它的最大處，結(jié)果導(dǎo)致電路中電流過(guò)大從而使有元器件燒壞。還有一次，我把電源電路的接線接反了，導(dǎo)致把芯片燒壞，最后在電路上加了個(gè)防止電源接反損壞芯片的二極管。其實(shí)這些都是最基本的知識(shí)一定得用學(xué)到過(guò)的知識(shí)計(jì)算過(guò)比較過(guò)認(rèn)真思考過(guò)才適合。注：（1）論文成績(jī)?cè)u(píng)定以百分制計(jì)，滿分為100分。（2）總評(píng)成績(jī)按學(xué)院畢業(yè)（論文）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，以優(yōu)秀、良好、合格、不合格記。