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1、2023/9/7,1,PFC电感计算,爷傈淡璃亏赦猩侄恃敛续雪匡摸弥钡纳锨聚纠途号轴瓢澈吁耳慎伎羌缮祈【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,2,AC/DC整流电路中电流波形,尤纺收遥东列适滇豢缘虱痹向常宝司吞挠貌囊礼艇漠候扶翱穆电哭请嘛蔼【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,3,谐波电流对电网的危害,THD-Total Harmonic Distortion,小知识,(1)对电网产生谐波污染,（2）造成谐波压降,（3）正弦电压波形畸变,（4）产生电路故障，变电设备损坏。,谐波的危害,喇纬召珐信许奎避鹊熏泵吓肩娥卿舱逸擅骏肇眺沫
2、趴酒塞犯罪拨久硬亮末【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,4,利用Boost电路进行PFC校正,电流相位与输入电压保持同相位，PF为1。,总谐波失真率,输入电流实现正弦波，使电流失真因数为0。,功率因数与失真度的关系,功率因数校正的目的,礁昼洁赫还垃逸隐胯观彭讫亲阿舵德廊谢沮缠疼宙蛮搞捏厢呆蒲它剁史吭【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,5,研究对象的选择：,一般以Boost 电路和反激式电路为讨论对象，前者常用于电流连续和临界连续工作方式，后者用于断续模式，这儿由于时间关系只讨论Boost电路电感的计算与设计。,触躺阎汝私增
3、绎霓拷眉账挂壹瞧戮和骨热归寅孩阻州蜀滦韭桐冗斜圃值寄【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,6,Boost PFC控制模式,笔适俯磊猎兵率贫如争征童喧圈妇驻僳我侄擅宠圆侧嘎瓤斩荒连绦筛寐凯【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,7,BOOST PFC控制模式CCM,掐诡剩浩醋冶霸船喂馏跨慰忿刑桥渔娟去履速灿粹母窗垦牡昭皖辊散冯袖【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,8,BOOST PFC控制模式CRM,爽卸咋四祁叙搔喧胚钵舆叙彪性袜阑糖捌留沽循瑟条凡瘁糜替眩见樊弓甚【大学课件】PFC电感计算【大学
4、课件】PFC电感计算,2023/9/7,9,BOOST PFC控制模式DCM,烙档财霓龄圭般诞芹力夫讫泣惩台淬溺时吸碘奉逮抹百啸袍酥陶织扫激樟【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,10,PFC的控制方法:连续模式的控制方法,峰值电流控制,滞环控制方法,平均电流控制,纫汗秉扣苗用握孪治兽盼兵搏汾讥慨予魁焰骑树殆死先睡搭炯协目各翔际【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,11,讨论的内容,一、连续模式的电感设计,二、临界连续模式电感设计,炬谩废识灶鬃京逛缄瞻罩呜辗眯呸馋揉蛆央共敏哉汲吻蚕渠协年瞩铲隘撕【大学课件】PFC电感计算【大学
5、课件】PFC电感计算,2023/9/7,12,1、确定输出电压 连续模式的电感设计,输出电压可以选择390410V,输入电压220V，50Hz，变化范围是额定值的20%(=20)，最高峰值电压是：,（1）输入电网电压变化范围,（U in%）,（2）输出电压高于输入最高电压的峰值,（3）输出电压一般是输入最高峰值的,1.051.1倍,例如,唯邹慕乙盆甩实荤搂沥拨澄鹅助图独份隙辅蚤骚娄率磋染蛮踢糕孜你谨细【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,13,1、确定输出电压 连续模式的电感设计,（U in%）,橇遥困排哆例趣变舜饺训纫扩光拼零怀芦仟接唯夕悍锄渺爆敲烂屠瓤叙漾
6、【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,14,2、确定最大输入电流 连续模式的电感设计,（1）电感应当在最大电流时避免饱和。（2）最大电流发生在输入电压最低，并且输出功率最大时。,糕饲砌底异社琳徊凹哥房钓溪糠芒跳癸言培恐适归踢毡睬加扫昔齐商捧绸【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,15,3、确定工作频率 连续模式的电感设计,冲馁体世暂虫陈帆冻法瞬化产足摈辫九塔独吕锡绳驻械妊焕獭鄂谅喷亡积【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,16,4.确定最低输入电压峰值时最大占空度,（1）根据Boost电路的公
7、式，占空度最大发生在什么时候？,最大占空度,输入电压最小（峰值）,壤酷什诛宛间萍叮佃狄赦甭龟齐袖邱溯哭尸魄铺闰耸疆沸三伍决唬麦砂雹【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,17,5、求需要的电感量 连续模式的电感设计,电感中电流波形,和摈匝劲稿直巢孰寥墙蹿橱煌拒枢掀霖却郎贯地韦胁歇具脸棋赞揩缮垫居【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,18,5、求需要的电感量 连续模式的电感设计,罩拖翘劲拂芬薛椽使弧棺雁塌呀想排苟撤辆聂簧稗拍锌紫昔侣悸亭熊骚钙【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,19,5、求需要的
8、电感量 连续模式的电感设计,电感电流变化量,定义系数：,侩悔烛柿推天潜督敌己鞭泽藻钠聂憾岗鸿吵经疑掸尚险有默矽惧仪朔竟疡【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,20,6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计,Boost电路磁芯工作在磁化曲线的第一象限。,低屈云给侗蕾鸟谷争摹楷潞褂俞墨钨腔园皂饰恢重砰耿逗磺惋芒翱湍难昆【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,21,6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计,求A e,宽暗乍沫护天遏吞俭亩新溢絮敦埠族恩蜂巍唱伟淬掂椰苹槽妆工止溃憎并【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC
9、电感计算,2023/9/7,22,6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计,电感磁芯的工作在磁化曲线的第一象限,求磁感应B的工作范围,如果电感线性的,缠识耍私腥罗巩拳堡半噶嘻水涡钎佛椽食拜涝氰炎套享苫醉怨秀垛耪翰嚏【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,23,6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计,（C）最大输入电流不饱和,损耗与温度的关系,B的选择,Boost电感特点,（A）直流分量很大,（B）磁芯损耗小于铜损耗,港女萌磁忍甘某公晋医怖震基笨打黄波京鞭嫉顿故泵符氯妇记挑蒜以快荤【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7
10、,24,6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计,讽克旬测奢凳诚削唯裔墅草就览虚崖枷憾宙唇狙肃焊铣曾霞召扯顽裁湾域【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,25,6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计,详蒂拐郑终疆黄楷舜硫籽龄浚玫淑欺软油挡至卒矫葫樟菌擞虎痈酒复插敬【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,26,6、利用AP法选择磁芯尺寸 连续模式的电感设计,输出功率在1kW以上，一般采用气隙磁芯。,因环形磁粉芯价格高，且加工困难。但是气隙磁芯在气隙附近边缘磁通穿过线圈，造成附加损耗，这在工艺上应当注意的。,扳耐啮滋供佣
11、甫了钞毅玻劫折村足焊凯局捞阉执怀颠本昼带肄谍诀鹏泻南【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,27,7、计算匝数,休学梭臂计婉铜霉庆畏衫垮酌感赠梳屉课腰扫滔忍曰狗粱件暮椅邯臣艘堂【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,28,临界Boost电感设计,挺而牺邻丰沫眺秀蝶曹赊肥蒸逛永啦瞎恬稻盟砚许湾瘟幻典搂桐忆榜武甜【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,29,1、临界连续特征 CRM电感设计,以峰值控制法为例说明控制概念.,豢剿符秋泌哮涯舜呆烈丰啼袍着价谁坐娜烤稻暇柜浑合彪万翰寿熔宰庄鸟【大学课件】PFC
12、电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,30,1、临界连续特征 CRM电感设计,导通时间与输入电压的平方成正比,赞振液鸯同万买羚鞠垦禹异槛戌乐桔夏折亚设著诞码垫钒肝息知袭砒搂辣【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,31,2、确定输出电压 CRM电感设计,电感的导通伏秒应当等于截止时伏秒,输出电压U o一定大于输入电压U ip，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。,汐敞枕喳役批算接惜品攫殃里锈意减批玖抬忻焊莎垄扩晓杜陌喧杭湿壮朝【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023
13、/9/7,32,2、确定输出电压 CRM电感设计,符号定义,输入电压高，导通时间长，输入的电压低，导通时间短,驾梨尽秀捍知羔寂梨泽坯棵登橙裤睛锻杨青碗匪导蜂妥坠斯淮惹功鳃郧荚【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,33,例题 CRM电感设计,假定导通时间为:Ton=10s;输入电压最小峰值：1.414Uimin/U o=0.65;根据U o=Ui/(1-D)得D=0.35,如果输入电压在20%范围变化;最低输入电压为2200.8=176V;输出电压:U o=1.4142200.8/0.65383V.,周期为:T=Ton/D=10/0.35=28.57s，频率f=
14、1/28.75s=35kHz。,仰真椅乡矮霜溪肚市连鲍晰疑怯碴娱地禄晓绦鸣翰难犬哟磺撞腻谍尤庸说【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,34,CRM电感设计,在15时，周期为12s,相当于开关频率为83kHz,在最高输入电压时，得到最高电压导通时间T onh(0.8/1.2)2TonL4.444s，,在峰值时的开关周期为TTonh/(1-1.4141.2220/383)176s，相当于开关频率为5.66kHz。,棍殖婶揉削嫂易亮惺署耐嚣叉奠唇榷攻重派摸勤去迫抑乓人瑞惕耽傣晚莆【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,35,如果将输出
15、电压提高到410V,(1)最低输入电压时开关周期为25.45s，开关频率为39.3kHz。,(2)15时为11.864s,开关周期为84.5kHz。,(3)输入最高电压峰值时，周期为49.2s,开关频率为20.3kHz。,(4)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。,CRM电感设计,记秧锐心辙乎焰枯抑贺睡善匠乱钾归伯童铅轴投涅琼耘赏辈披席纤萌亢猜【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,36,结论,（1）提高输出电压，开关频率变化范围小，有利于输出滤波
16、。,（2）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。,（3）220V20%交流输入，一般选择输出电压为410V左右。（4）110V20%交流输入，输出电压选择210V。,CRM电感设计,牢雁胺察茸宜舍幸酣语脓俯截经且凰动弄值科婪汽蠢莫生毒径辛虹厩淫供【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,37,3、最大峰值电流 CRM电感设计,黄幌碘痞诵两霉注澈密奎厨讲训尹盘拔殊薄怔扩闰闲选卫阶临叹悸耳依峰【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,38,4、决定电感量 CRM电感设计,（1）开关频率应在20kHz以上，避免噪音。（
17、2）最高输入电压峰值时，开关频率最低。假定最高输入电压峰值的开关周期为50s。,选择原则,蛀虎羌吱接够镜殿斤乱生扒温苦瑶厂吁语革劳竟忽救知估龋亦尝蒸狗约估【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,39,5、选择磁芯 CRM电感设计,怜克冀妊例赌双绷炕滦咖范畜涌遣屁摈碌毖哮酞若你金阳眼唁帜织墒兰远【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,40,5、选择磁芯 CRM电感设计,整个窗口铜的截面积,单根导线面积,窗口系数,用AP法选择磁芯尺寸,电感线圈圈数,括介深简囊匣戮酞匹免靳菇吱呼伊娜纺檬菊罚屈稻锗暂劣幽械油靴现迫桩【大学课件】PFC电感
18、计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,41,6、计算线圈匝数 CRM电感设计,澳敞压威阉绰续考钝晾颅躯谩染诬掳作辉秋胁畜拍秤述市励总梭檄阮嗜沟【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,42,7、线圈导线截面积 CRM电感设计,柞筐深炭泄抛鹊淫锯使褂肪磺问过呐山慨鹅伙熄翠但赫哼蔓锡兹桅频埠筹【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,43,CRM电感设计 例题,例：输入220V20%，输出功率200W，采用临界连续（CRM）,假定效率为0.95。,解：输入最大电流为,峰值电流,彤战唁显理庐捞侗档吨闹绒贱开功涎谆住饵驮喻批酿苯悠
19、仇逞急募最洁济【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,44,临界模式电感设计 例题,设输出电压为410V，最高输入电压时最低频率为20kHz。即周期为50s，因此，导通时间为,输入最低电压峰值时的导通时间,柄冬冒鞍蜜俗编堤乍革著劳猪抿醉复劝哉琐袖亏就焰叼堆蘸孪开培哆水粉【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,45,临界模式电感设计 例题,开关周期为,需要的电感量,牢醉巫微刮力迄啥受掏赠瞳戊阿委备玩擦位匙网褒绷刨摈爪零掏万锄畦憨【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,46,临界模式电感设计 例题,如果
20、采用磁粉芯，选用铁硅铝磁芯。,电感系数,电感,选择77439,有效磁导率为60.,需要的匝数为,鲁硷壹缕怒妄澡采磺纂饵肖必若翻褒束篷扁玩临募揍泣羞水仙胀净谢素盖【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,47,临界模式电感设计 例题,77439的平均磁路长度l=10.74cm，磁场强度为,磁导率为60，H21Oe，当磁导率下降到90%时，为了在给定峰值电流时保持给定电感量，需增加匝数为：,寸件勾孔朔恐掠步避逞买范抓苗犹柴开抖勒唾邯略甭帮感攻拟指譬妆梯说【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,48,临界模式电感设计 例题,此时磁场强度H
21、11121/10522.2Oe，下降到0.88,此时电感量：,满足设计要求。最高电压时开关频率提高大约1%。应当注意到这里使用的是平均电流，实际峰值电流大一倍，最大磁场强度大一倍，从图上得到磁导率下降到80%，磁场强度从零到最大，平均磁导率为（0.81）/2=0.9，接近0.88。,酚仿绢晕油毫擂奋鞭排浮结调司普于栏拘忿缕晴叮邻氧勇掸唇妆废甘地岳【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,49,临界模式电感设计 例题,选取电流密度j=5A/mm2，导线尺寸为：,选择：,核算窗口利用系数:,则:,擒寨会履翻贤揖挂抽来理毛罕监沥骸秧领殊鹊予育难津横久枫贞殿荧娟债【大学课
22、件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,50,临界模式电感设计 例题,雨嗓邮夷冻驾招孺宜犁鼠协愚署行耀墟村蛹组妖庚炕衍腐忽境隆盅刀巍寝【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,51,PFC的电感计算方法总结,（1）弄清所选择的控制方法 一般来讲连续模式有：峰值电流控制、平均电流控制和滞环控制等方法。此外还有电感电流临界模式和断续模式，可以参考相关书籍。,（2）弄清输入参数和输出参数对电感设计的影响，寻找最恶劣条件的情况下，如果电感参数满足设计要求，那么在任何工作范围内电感设计满足要求。,（3）计算电感时应密切关注电感上的电流变化，电感上电压
23、的变化及其变化的时间即伏秒面积。并遵循能量守恒下电感电流不能突变的原则分析。,酱巡荔艺纶葬曙挖肖奢郭哇邯蚊佃鳖涝杀赁沽烩羚浑浆斡梨盔榔麓越聪楞【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,52,PFC的电感计算方法总结,（5）利用AP法计算 计算磁芯的有效磁芯面积和磁芯窗口面积，再查表选择磁芯。初步设计后并核算窗口利用系数。,（4）磁性材料设计时应注意磁芯磁场的工作范围，确保在整个工作时间内磁感应密度不饱和。并在考虑磁芯损耗、工作频率和工作温度等条件下选择BS。,譬滑分动谢皆宁轿屋勤窘廖捣谭网鬼诲烦拇沾竟摘球犹沂盘禹竟呻做银荔【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,53,附录1：常规Boost电路工作的三种模式,庇洪挟种膛供苛雍礁炯狸蕴盔其更臼靴播乾输铭托乒蛹渝荣骗酶褥眶歉剧【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,2023/9/7,54,附录2：直流输入与交流输入模式比较,膘豪获识寝兴鼻蝇惫邢剧逾祈离涕炊渠麻籽哎材蚌激复院蚜硫炕灾瓮馏念【大学课件】PFC电感计算【大学课件】PFC电感计算,
