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关于磁集成开关电源功率因数校正技术的研究

作　者: 张海波
导　师: 沈永良
学　校: 黑龙江大学
专　业: 控制工程
关键词: 开关电源功率因数校正磁集成技术磁性元件
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

开关电源以其效率高、功率密度高而在电源领域中占主导地位。开关电源多数是通过整流器与电力网相接的,经典的整流器是由二极管或晶闸管组成一个非线性电路,在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网,成为电力公害。传统的开关电源存在一个致命的弱点,即功率因数较低,一般仅为0.45-0.75,而且其无功分量基本上为高次谐波,高次谐波在电力系统中的危害是非常大的。本文介绍了磁集成技术和功率因数校正(PFC)技术的发展及其特点,阐明了其研究的必要性和重要性,分析了磁集成技术和功率因数校正的基本原理,阐述了如何运用磁集成技术来实现减小磁件的体积、重量和损耗,提高开关功率变换器的功率密度。同时利用高级有限元分析工具和电路仿真软件对平面集成磁件的分布寄生参数进行综合仿真分析,研究出适用于高频开关电源的一般平面集成磁件设计规律。本文利用集成磁件的设计方法和磁集成技术来提高开关电源的功率因数。利用电磁仿真软件对集成磁件进行涡流场和静电场分析,根据仿真得到的阻抗矩阵和电容矩阵,确立精确的集成磁件等效电路。利用电路仿真软件对含有该集成磁件等效电路模型开关变换器电路进行仿真,并通过仿真结果验来证理论分析的正确性。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-7
第1章绪论  7-11
  1.1 本课题研究的目的及意义  7-8
  1.2 国内外发展现状  8-10
  1.3 本文要研究的问题及文章结构  10-11
第2章集成磁件分析方法  11-21
  2.1 磁集成技术  11-16
    2.1.1 电感与电感集成  12-14
    2.1.2 电感与变压器集成  14
    2.1.3 解耦集成  14-16
  2.2 集成磁件等效电路的建立  16-20
    2.2.1 磁路-电路对偶变换法  16-19
    2.2.2 源转移等效变换法  19-20
  2.3 本章小结  20-21
第3章开关电源功率因数校正技术  21-43
  3.1 开关电源的基本构成及分类  21-25
    3.1.1 开关电源的基本构成  21
    3.1.2 开关电源的分类  21-22
    3.1.3 开关电源的常用拓扑结构  22-25
  3.2 功率因数校正  25-28
    3.2.1 功率因数的基本概念  26-27
    3.2.2 PFC技术的分类  27
    3.2.3 PFC技术的基本原理  27-28
  3.3 单项有源功率因数校正的分类  28-37
    3.3.1 两极APFC  28-29
    3.3.2 单极APFC  29-37
  3.4 有源功率因数校正的基本原理及控制方法  37-42
    3.4.1 有源功率因数校正的基本原理  37
    3.4.2 有源功率因数校正的控制方法  37-42
  3.5 本章小结  42-43
第4章 Boost PFC变换器电路设计  43-49
  4.1 有源功率因数的电路工作原理  43-44
  4.2 Boost功率电路设计  44-46
  4.3 控制电路设计  46-48
    4.3.1 电流采样电路  46-47
    4.3.2 限流保护电路  47
    4.3.3 乘法器配置  47-48
    4.3.4 振荡器电容的选取  48
  4.4 本章小结  48-49
第5章平面集成磁件仿真  49-58
  5.1 有限元基本原理和概念介绍  49-50
  5.2 Maxwell SV仿真分析  50-56
    5.2.1 Maxwell SV涡流场仿真  50-52
    5.2.2 Maxwell SV静电场仿真  52-54
    5.2.3 平面集成磁件的Maxwell SV仿真结果  54-56
  5.3 仿真电路的仿真结果  56-57
  5.4 本章小结  57-58
结论  58-59
参考文献  59-62
致谢  62-63

关于磁集成开关电源功率因数校正技术的研究

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