400伏高功率因数直流稳压电源设计设计.doc

1、长春工程学院毕业设计摘 要 本论文主要阐述了输出电压采用分档切换方式的高性能直流稳压电源，该电源不仅具有开关电源体积小，损耗低的优点，还具有线性电源输出电压纹波小，输出特性好的优点。并且引入单片机控制，使其在功能上具有一定智能化。众所周知，许多科学实验都离不开电，并且在这些实验中经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，因此，如果实验电源不仅具有良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智能化，那么就省去了许多不精确的人为操作，取而代之的是精确的微机控制，而我们所要做的就是在实验开始前对一些参数进行预设。本论文主要阐述了有关直流稳压电源的开关电源由于本身工作特性使得电磁干扰

2、问题相当突出。从开关电源电磁干扰的模型入手论述了开关电源电磁兼容问题产生的原因及种类，并给出了常用的抑制开关电源电磁干扰的措施、滤波器设计及参数选择。关键词:高功率因数, 直流稳压电源,AbstractThis paper expounds the output voltage by means of high-performance sub-file to switch DC power supply, switching power supply of the power not only small size, low loss advantages, also has a linear

3、 power supply output voltage ripple, output characteristics of a good advantage . And the introduction of SCM, it has some intelligence in function. As we all know, many scientific experiments can not do without electricity, and often in these experiments will power the time, voltage level, current

4、and the dynamic parameters had special requirements, therefore, if the experiment Dian Yuan not only has good output quality, but also with multiple functions, and some intelligence, then save a lot of imprecise human action and replace it with a precise computer control, and we need to do is to tes

5、t some parameters before the start of the default. This thesis described the DC regulated power supply switching power supply, because of their characteristics make the work of electromagnetic interference has been outstanding. Electromagnetic interference from the switching power supply model of th

6、e switching power supply electromagnetic compatibility discussed the causes and types of questions, and gives the commonly used switching power supply electromagnetic interference suppression measures, filter design and parameter selection Key words:High Power, FactorDC Power Supply Design目 录第1章 引言1

7、1.1设计的目的和意义11.2锁相技术的发展和研究现状2第2章 设计目标52.1PLL的组成原理52.2 参数要求62.3 框图设计72.4 实现方案7第3章 系统实现133.1简单概述锁相频率合成原理133.2 MC145163P介绍143.3 VCO的选择203.4电路原理21参考文献23致谢词24第1章 引言11.1设计的目的和意义 目的：随着信息技术的普及推广,电力用户对电能质量的要求日益提高,其中最基本的一条是电压的稳定。它是和系统中的无功状况是紧密相连的。高功率因数稳压电源是一种既能起到稳压作用又可以提高电源输入端功率因数的高性能交流电源。 本文首先介绍了电能质量和无功功率的基本概

8、念、传统交流稳压电源的形式及其特点和不足,接着提出一种新型的高功率因数稳压电源,随后对其关键技术进行了详细的介绍。 传统的交流稳压电源基本都属于耗能型。其技术原理不外乎用稳压管或铁磁共振恒压变压器等非线性器件并辅以必要的电路实现对输出电压的自动调整,线路成熟,理论比较完善。意义：以利用磁饱和原理的交流稳压电源来讲,虽然可靠性高、寿命长、抗干扰性好、维护简单,但仍然存在着诸多难以克服的缺点:体职大,重盘大,成本高;效率低,自耗电多;波形失真大;稳压性能一般,做到1%已属不易。新型高效电力电子器件的不断涌现、电力变换技术和控制理论的飞速发展以及微处理器技术的日新月异,源源不断地为稳压电源的发展看注

9、入着新的生机和活力,它的另一分支开关稳压电源获得了更为迅猛地发展。其机理在于通过控制开关器件的导通时间来达到稳定输出电压的目的。与传统的耗能型稳压电源相比,开关电源的体积缩小而效率、稳定性等指标却得到了显著的提高。它的的一个发展趋势是高频化,即将开关器件的开关频率由20kHz提高到100500kHz或更高。高频电源可用轻便的高频变压器代替笨重的工频变压器,从而使电源体积减少,重量减轻,而且使动态特性和稳定性得到改善,抑制干扰容易,并为更大功率开关电源的集成化和自动化生产打下基础。（1）但这种电源有一些先天不足。轻型化、低噪音、多功能、智能化和高可靠性是目前稳压电源的发展趋势。将高频开关电源技术

10、引入到交流稳压电源中,简化控制电路,降低成本,提高可靠性,增大功率,使交流稳压电源开关化,减少采用工频变压器和低频电感是交流稳压电源研究的新方向。高功率因数稳压电源是采用开关电源技术的一种补偿功率因数 在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S 功率因数的大小与电路的负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率

11、大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。 最基本分析：拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。在这个例子中，功率因数是0.7 (如果大部分设备的功率因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。 (2) 基本分析：每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电

12、抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。 (3) 高级分析：在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。保尔金能使两个峰值重新接近在一起，从而提高系统运行效率。 直流稳压电源的应用在现代人们的日常生活中相当的普遍，选择做此项目，可以熟练的掌握此项技术，更利于所学知识的巩固及能力的提高。理论更贴近实际。对自已的长远发展有着深远的影响。学习制作直流稳压电源可以：学习基本理论在实践中综合运用的初步经验，掌握模拟电路设计的基本方法、设计步骤，培养综

13、合设计与调试能力。学会直流稳压电源的设计方法和性能指标测试方法。培养实践技能，提高分析和解决实际问题的能力。2设计任务及要求电路图设计要求(1)确定目标：确定整个系统是由哪些模块组成，了解各个模块之间的信号传输，并画出直流稳压电源方框图。(2)系统分析：根据系统功能，选择各个模块所用的电路形式。(3)参数选择：根据系统指标的要求，确定各模块电路中元器件的参数。(4)总电路图：连接各模块电路。3电路安装及调试要求(1)为提高动手能力，要求自行设计印刷电路板，并完成焊接。(2)在每个模块电路的输入端加一信号，测试输出端信号，以验证每个模块能否达到所规定的指标。(3)重点测试稳压电路的稳压系数。(4

14、)将各模块电路连起来，整机调试，并测量该系统的各项指标。4总体设计思路5 直流稳压电源设计思路(1)电网供电电压交流220V(有效值)50Hz，要获得低压直流输出，首先必须采用电源变压器将电网电压降低获得所需要交流电压。(2)降压后的交流电压，通过整流电路变成单向直流电，但其幅度变化大（即脉动电压增大）。(3)脉动大的直流电压须经过滤波电路变成平滑，脉动小的直流电，即将交流成份滤掉，保留其直流成份。(4)滤波后的直流电压，再通过稳压电路稳压，便可得到基本不受外界影响的稳定直流电压输出，供给负载RL。6直流稳压电源原理直流稳压电源是一种将220V工频交流电转换成稳压输出的直流电压的装置，它需要经

15、过变压、整流、滤波、稳压四个环节才能完成，见图3-1所示。四个环节的工作原理如下：(1)电源变压器：是降压变压器，它将电网220V交流电压变换成符合需要的交流电压，并送给整流电路，变压器的变比由变压器的副边电压确定。(2)整流滤波电路：整流电路将交流电压Ui变换成脉动的直流电压。再经滤波电路滤除较大的纹波成分，输出纹波较小的直流电压U1。常用的整流滤波电路有全波整流滤波、桥式整流滤波等。(3)滤波电路：可以将整流电路输出电压中的交流成分大部分加以滤除，从而得到比较平滑的直流电压各滤波电容C满足RL-C（35）T/2，或中T为输入交流信号周期，RL为整流滤波电路的等效负载电阻。(4)稳压电路：稳

16、压电路的功能是使输出的直流电压稳定，不随交流电网电压和负载的变化而变化。常用的集成稳压器有固定式三端稳压器与可调式三端稳压器。常用可调式正压集成稳压器有CW317（LM317）系列，它们的输出电压从1.25V37伏可调，最简的电路外接元件只需一个固定电阻和一只电位器。其芯片内有过渡、过热和安全工作区保护，最大输出电流为1.5A。其典型电路如下图，其中电阻R1与电位器R2组成输出电压调节器，输出电压Uo的表达式为：Uo1.25（1R2/R1）式中R1一般取120240欧姆，输出端与调整端的压差为稳压器的基准电压（典型值为1.25V）。整流电路常采用二极管单相全波整流电路，电路如图3-2所示。在u

17、2的正半周内，二极管D1、D2导通，D3、D4截止；u2的负半周内，D3、D4导通，D1、D2截止。正负半周内部都有电流流过的负载电阻RL，且方向是一致的。电路的输出波形如图3-3所示。在桥式整流电路中，每个二极管都只在半个周期内导电，所以流过每个二极管的平均电流等于输出电流的平均值的一半,电路中的每只二极管承受的最大反向电压为 (U2是变压器副边电压有效值)。在设计中，常利用电容器两端的电压不能突变和流过电感器的电流不能突变的特点，将电容器和负载电容并联或电容器与负载电阻串联，以达到使输出波形基本平滑的目的。选择电容滤波电路后，直流输出电压：Uo1=(1.11.2)U2，直流输出电流： （I

18、2是变压器副边电流的有效值。），稳压电路可选集成三端稳压器电路。第2章 设计目标2.1电感电路并联电容器提高功率因数的物理本质(1)纯电容是一个储能元件，接入交流电源后，由于电容不断跟随电源交流电势充放电，一会儿从电源吸取电能，一会儿又把电能还给电源，就这样周期性的和电源交换能量；(2)纯电感是一个储能元件，接入交流电源后，由于电感不断跟随电源交流电势发生电磁感应，一会儿从电源吸取电能，一会儿又把电能还给电源，就这样周期性的和电源交换能量；(3)它们都是储能元件，不消耗电能，只与电源交换能量；(4)例如，它们与同一电源分别每秒交换能量10焦耳，也就是每秒从电源拿来10焦耳电能，又还给电源，这就

19、是我们说的无功功率为10var；(5)例如，一个纯电阻，它每秒消耗电能能量10焦耳变为热能，就是我们说的有功功率为10w；(6)纯电阻是一个耗能元件，它从电源吸取电能，把电能转化为光和热而消耗掉；(7)但是，电感和电容与电源交换电能时，它们的相位互差180度，就是电感从电源吸取10焦耳电能时，恰好是电容把10焦耳电能还给电源的时候；(8)如果我们把上述三个元件同时并联接入电源，你会发现，电源与电阻之间有电流，即有功电流；而电源与电容和电感之间没有电流，即没有无功电流；(9)如果把电容去掉，那么电感与电源之间就有电流，即有无功电流；(10)这是因为，并联电容后，电感和电容之间发生能量交换，电源与

20、它们之间不再发生能量交换，不再有无功电流；(11)而电感与电容之间发生能量交换，他们的无功电流依然存在，还是每秒10焦耳能量的无功电流；(12)由于电感电路并联电容器，电源供电线路的无功电流减小，供电线路的损耗减小，压降减小，供电线路的端电压回升，供电电压质量提高，负载有功功率提升；负载有功功率提升还是电源的作用，遵从电路电源电压、输电线路电阻、负载阻抗、功率因数等构成的电路的功率关系、电流关系等基本定律，没有什么解释不了的现象；当然，所谓与电源交换能量，是储能元件，它的本质与元件内存在感应电势、反电势分不开的，否则就不存在交换能量的物理过程，说到底还是静电感应、电磁感应、电场、磁场的变换而已

21、，这些都已在电抗（感抗、容抗）里隐含；如果把你提出的什么“内电势”的产生再次引入电路，就等于把电抗计算了二次，违背了电路分析的基本原则和基本概念；你先按电路的一般原理去分析电路，可以再深入去考虑每一个概念的物理实质；2.2 提高功率因数的实际意义(1) 对于电力系统中的供电部分，提供电能的发电机是按要求的额定电压和额定电流设计的，发电机长期运行中，电压和电流都不能超过额定值，否则会缩短其使用寿命，甚至损坏发电机。由于发电机是通过额定电流与额定电压之积定额的，这意味着当其接入负载为电阻时，理论上发电机得到完全的利用，因为P=U*I*cos中的cos=1；但是当负载为干性或容性时，cos1,发电机

22、就得不到充分利用。为了最大程度利用发电机的容量，就必须提高其功率因数。(2) 对于电力系统中的输电部分，输电线上的损耗：Pl=RI*I，负载吸收的平均功率：P.=V*I*cos ，因为I=P./V/ cos，所以Pl=R*P./V/cos（V是负载端电压的有效值）。 由以上式可以看出，在V和P都不变的情况下，提高功率因数cos会降低输电线上的功率损耗！在实际中，提高功率因数意味着：(3) 提高用电质量，改善设备运行条件，可保证设备在正常条件下工作，这就有利于安全生产。(4) 可节约电能，降低生产成本，减少企业的电费开支。例如：当cos=0.5时的损耗是cos=1时的4倍。(5) 能提高企业用电

23、设备的利用率，充分发挥企业的设备潜力。(6) 可减少线路的功率损失，提高电网输电效率。(7) 因发电机的发电容量的限定，故提高cos也就使发电机能多出有功功率。在实际用电过程中，提高负载的功率因数是最有效地提高电力资源利用率的方式。在现今可用资源接近匮乏的情况下，除了尽快开发新能源外，更好利用现有资源是我们解决燃眉之急的唯一办法。而对于目前人类所大量使用和无比依赖的电能使用，功率因数将是重中之重。2.3提高功率因数的几种方法可分为提高自然功率因数和采用人工补尝两种方法：提高自然因数的方法：(1) 恰当选择电动机容量，减少电动机无功消耗，防止“大马拉小车”。(2) 对平均负荷小于其额定容量40%

24、左右的轻载电动机，可将线圈改为三角形接法（或自动转换）。(3) 避免电机或设备空载运行。(4)合理配置变压器，恰当地选择其容量。(5) 调整生产班次，均衡用电负荷，提高用电负荷率。(6)改善配电线路布局，避免曲折迂回等。2.4人工补偿法：实际中可使用电路电容器或调相机，一般多采用电力电容器补尝无功，即：在感性负载上并联电容器。一下为理论解释：在感性负载上并联电容器的方法可用电容器的无功功率来补偿感性负载的无功功率减少甚至消除感性负载于电源之间原有的能量交换。在交流电路中，纯电阻电路，负载中的电流与电压同相位，纯电感负载中的电流滞后于电压90，而纯电容的电流则超前于电压90，电容中的电流与电感中

25、的电流相差180，能相互抵消。电力系统中的负载大部分是感性的，因此总电流将滞后电压一个角度，如图1所示，将并联电容器与负载并联，则电容器的电流将抵消一部分电感电流，从而使总电流减小，功率因数将提高。2.5并联电容器的补偿方法又可分为：个别补偿。即在用电设备附近按其本身无功功率的需要量装设电容器组，与用电设备同时投入运行和断开，也就是再实际中将电容器直接接在用电设备附近。适合用于低压网络，优点是补尝效果好，缺点是电容器利用率低。分组补偿。即将电容器组分组安装在车间配电室或变电所各分路出线上，它可与工厂部分负荷的变动同时投入或切除，也就是再实际中将电容器分别安装在各车间配电盘的母线上。优点是电容器

26、利用率较高且补尝效果也较理想（比较折中）。 集中补偿。即把电容器组集中安装在变电所的一次或二次侧的母线 上。在实际中会将电容器接在变电所的高压或低压母线上，电容器组的容量按配电所的总无功负荷来选择。优点:是电容器利用率高，能减少电网和用户变压器及供电线路的无功负荷。缺点:不能减少用户内部配电网络的无功负荷。实际中上述方法可同时使用。对较大容量机组进行就地无功补尝 原理：功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示。 在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S 在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰

27、值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。逐流电路能使两个峰值重新接近在一起，从而提高电子镇流器的功率因数。 提高功率因数的常用方法可以加个并联的补偿电容要是在电子线路中还可以进行功率因数校正，采用有源或者无源的功率因数校正电路。 无源功率因数：可以采用逐流电路。有源的采用芯片控制 我是做电子镇流器的下面是我的讲义： 2.6高频线路原理说明 （1）输入保护线路： 过流保护：使用保险丝FU进行过流保护，如果电流过大保险丝就会熔断，这样一来大电流就不能够进入电路中。从而保护了里面的元器件不受损坏。 过压保护：使用压敏电阻进行过压保护，正常情况下，压敏电阻

28、的电阻值很大，可以视为无穷大，如果比较大的电压加到两个输入端，压敏电阻的特性在电压大于临介值，压敏电阻的电阻值就会骤然减小，可以被视为短路，这样大的电压就不能够进入线路，从而保护了里面的元器件不被损坏。 （2）滤波电路： 构成：C1、L1、C2、L2、C3、C4组成双型低通滤波器。 作用：使高频干扰信号进入电子镇流器同时又使不能通过电源线向外辐射，影响其它电器设备的正常运行 原理：它对几百赫兹以下的交流电流呈现低阻状态，对于镇流器产生的高频共模干扰信号和差模干扰信号,即EMC(电磁兼容,传导干扰),则呈现高阻状态。 （3）桥式整流电路 构成：四支二极管 作用：电流方向不断变化的交流电转化成为了

29、电流方向始终不变的直流电。 原理：交流电是电压、电流大小和方向都随时间变化的一种电。 直流电是电流方向是不随时间变化的，但大小可能变化。 桥式整流电路如图Z0705所示,其中图（a）、（b）、（c）是它的三种不同画法。它是由电源变压器、四只整流二极管D14 和负载电阻RL组成。四只整流二极管接成电桥形式,故称桥式整流。 桥式整流电路的工作原理如图Z0706所示： 在交流电u2的正半周,D1、D3导通,D2、D4截止,电流由TR次级上端经D1 RL D3回到TR 次级下端,在负载RL上得到一半波整流电压。电流方向是由上到下。 在交流电u2的负半周,D1、D3截止,D2、D4导通,电流由Tr次级的

30、下端经D2 RL D4 回到Tr次级上端,在负载RL 上得到另一半波整流电压。电流方向同样是由上到下。 这样就在负载RL上得到了一个电流方向始终是由上到下的直流电。从而实现了将电流方向不断变化的交流电转化成为了电流方向始终不变的直流电。 (4)逐流电路 构成：由C5,C6,V5,V6,V7功率电阻R1a,R1b构成。 作用：提高电子镇流器的功率因数。 原理：功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数，在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S 在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两

31、种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。逐流电路能使两个峰值重新接近在一起，从而提高电子镇流器的功率因数。 实现的过程：（能理解多少就理解多少） 基于降低输出直流电压在每半个周期内，将交流输入电压高于直流输出时间拉长，整流二极管导通角就可以增大，电源电流过零的死区就减小了。 在桥式整流其输入端，50HZ的交流电压VAC在由零向峰值变化的1/4的周期内，全桥中的二极管VD1,VD3正向偏置导通，VD2,VD4反偏截止，电源电流经VD6对串联电解电容C5,C6充电，当VAC上升到Vm时，C1和C2上的电压，VC1=VC21/2Vm ，此刻直流输出电压VDCVm ，当

32、VAC由峰值开始下降时，当VAC瞬时值刚开始下降时，对于普通桥式单只滤波电容电路来说，VD1,VD3则将戒指，但对于逐流电路C5迅速通过负载和VD5放电并且放电速度比正弦下降得快，直到VAC=1/2Vm，VD1,VD3中则一直导通，由电流流过。C5两端电压从1/2Vm开始放电，直到下降到尾岭，当VAC瞬时值小于1/2Vm，VD7则正向导通，电容C6开始以指数规律通过VD7和负载放电，在此后，VAC电压低于VDC，所以VD1,VD3截止，电源电流IAC出现死区，当VAC为负半周期时，VD1,VD3截止，在开始一段时间VAC小于VDC，VD2,VD4仍然反偏不能马上导通，电流IAC继续中断，只要V

33、AC高于VDC输出最小值VD2,VD4开始导通，电源电流再一次对C5,C6充电，如此周而复始。 (5)启动电路 构成：由R2,C10,V8,V9,V10组成。 作用：产生一个触发信号使半桥逆变电路开始工作。 原理：双向触发二极管特性：当器件两端所加电压U低于正向转折电压V（B0）时，双向触发二极管呈高阻态。同样当U大于反向转折电压V（BR）时，管子管子击穿导通。DB3是双向触发二极管的一种。 当电子镇流器加电后，流经R2的电流对起动电容C10充电。当C10两端电压升高到DB3的转折电压（约35V）值后，DB3击穿，电压加到MOS管的栅极，从而使MOS管的漏极和源级导通，从而半桥逆变电路启动工作

34、。半桥电路启动工作，MOS管的开关频率很高，可以达到200KHZ，在这样的频率下，电容C10来不及充分充电，就沿V8和MOS管放掉。从而在电路中失去作用。 （6）半桥逆变电路 构成：MOS管V13,V14，栅极电阻R3,R4, 线圈T1-2,T1-4 作用：产生高频交流电压和电流。 原理：逆变电路是一个DC /AC电源变换器，由两支配对的MOS管组成桥路的有源侧，电容C7和C8组成无源支路。是电子镇流器电路中最基本同时也是最关键的组成部分。 由配对C7,C8,配对MOS管V13,V14组成两个半桥支路轮流交替工作，为了达到两个半桥支路交替工作平衡，所以电容，MOS管要配对。由线圈T1-2,T1

35、-4通过耦合的电压经过栅极电阻加到MOS管的栅极上。为半桥提供一个驱动信号。 V14导通时：电流走向：C7T1-1V14地 V13导通时：电流走向：V13T1-1C8地 （7）点火电路 构成：T1-4，T2谐振电容C12,C13 作用：产生一个高压脉冲施加到灯管上，使灯点火启动。 原理：两支MOS管轮流导通，使串联于灯管两端的灯谐振电容C12,C13上的电流方向不断改变，迅速引起由T1-4，T2和C12,C13等组成的LC网络发生串联谐振，产生一个高压脉冲施加到灯管上，使灯点火启动。 金卤灯通常需要36kV的高压脉冲才能使其启动引燃。灯启动通常利用LC串联谐振在电容两端产生一个1kV以上的高压

36、施加到灯管上，以使灯管击穿而点燃。而HID灯启动电路则通常由带负阻特性的开关元件（如硅AC双向开关）、电容和升压电感器等元件组成，该电路可用来产生数千伏的高压点火脉冲。实用高压直流稳压电源电路在实际生产应用中，在许多场合都要求有长期稳定的高压直流电源，并且有时希望输出电压是可凋的。般的稳压电路很难达到这样的要求，即使做到，其输出的动态范围也不高笔者在一次设计中，将一般稳压电路中引入一差分电路作稳压电源的取样比较电路并对电路的参数作了适当的调整，使得整个电源的输出动态范围大大改善，其值可达100V左右。做好的样机经使用后表明，效果甚佳。其指标为： 输入交流150V250V，输出直流150V一25

37、0V上各个值均可稳定，且稳定度很高。 该电源具有受环境温度的影响小，功耗低的特点，适合长期工作。其电原理图见附图下面对其工作原理作简单的说明。 220V左右的交流电压经桥堆VDl一VD4整流，C1、C2滤波后，在复合调整管集电极与地之间得到大约330V的直流电压，该电压经由R1，VD5组成的前置稳压电路后，便可在输出端得到150V一250V的直流稳定电压。 在图中VD5VD8为不同规格的稳压二极管，它们在各自的电路中均起一定的稳压作用。VD5和R1组成前置稳压电路。其稳压原理为：由于VD5给V2的基板即V5的集电极提供了一个稳定的电压值，保证了由V1、V2组成的复合管的发射极处于正偏状态，这样

38、不仅可以减小稳压电源的输出电压的波动，而且可以改善稳压电源的调整率，同时也降低了稳压电源的输出阻抗。VD6将V5的发射极电压钳在某一电压之上，这样V5的集电极和发射极间的电压Uce5就不会太大，解决了V5的耐压问题。VD7、VD8是一对正、负温度系数的稳压二极管，在很大的程度上减弱了温度变化对输出的影响。二者同时还构成了电源的后端稳压电路。 V2，V1为同类型的大功率管，在电路中构成复合凋整管；是该电源的核心部分。C3是一只起防振作用的瓷片电容。为了进一步减小温度变化对电源的影响，同时为了得到满意的输出动态范围，该电源采用差分电路作取样比较电路。其优点是：稳压效果好、不受温度变化的影响。稳压过

39、程是：只要某种因素引起输出电压的变化，在差动放大器的两端形成一差动输入电压，则将产生个较大的电压去控制V2，V1的CE端电压变化，将输出电压拉回，达到稳压的作用。 在电路中设置RP1(安装在面板上)，可以通过调节RPl获得所需的输出电压RP2是为了调试方便而设立的。在调试过程中，结合RPl、RP2可以将输出的动态范围调到最大。RP2一经调好。就不要再动，最好用胶将之封固。 这里主要说说对V2、V1的选择，其余元件可参照电原理图的标注选用。根据要求，U0=150V250V，I050mA，则V1、V2的Uceo为：UimaxlUomin370V150V220V，于是Pcmax为：IEUceo005

40、22011W在实际设计中笔者选用了一对3DDl02C。在交流电路中，电压与电流之间的相位差()的余弦叫做功率因数，用符号cos表示，在数值上，功率因数是有功功率和视在功率的比值，即cos=P/S。电网中的电力负荷如电动机、变压器、日光灯及电弧炉等，大多属于电感性负荷，这些电感性的设备在运行过程中不仅需要向电力系统吸收有功功率，还同时吸收无功功率。因此在电网中安装并联电容器无功补偿设备后，将可以提供补偿感性负荷所消耗的无功功率，减少了电网电源侧向感性负荷提供及由线路输送的无功功率。减少了无功功率在电网中的流动，可以降低输配电线路中变压器及母线因输送无功功率造成的电能损耗。 功率因数的大小与电路的

41、负荷性质有关，如白炽灯泡、电阻炉等电阻负荷的功率因数为1，一般具有电感或电容性负载的电路功率因数都小于1。功率因数是电力系统的一个重要的技术数据。功率因数是衡量电气设备效率高低的一个系数。功率因数低，说明电路用于交变磁场转换的无功功率大，从而降低了设备的利用率，增加了线路供电损失。所以，供电部门对用电单位的功率因数有一定的标准要求。拿设备作举例。例如：设备功率为100个单位，也就是说，有100个单位的功率输送到设备中。然而，因大部分电器系统存在固有的无功损耗，只能使用70个单位的功率。很不幸，虽然仅仅使用70个单位，却要付100个单位的费用。在这个例子中，功率因数是0.7(如果大部分设备的功率

42、因数小于0.9时，将被罚款)，这种无功损耗主要存在于电机设备中(如鼓风机、抽水机、压缩机等)，又叫感性负载。功率因数是马达效能的计量标准。每种电机系统均消耗两大功率，分别是真正的有用功(叫千瓦)及电抗性的无用功。功率因数是有用功与总功率间的比率。功率因数越高，有用功与总功率间的比率便越高，系统运行则更有效率。在感性负载电路中，电流波形峰值在电压波形峰值之后发生。两种波形峰值的分隔可用功率因数表示。功率因数越低，两个波形峰值则分隔越大。保尔金能使两个峰值重新接近在一起，从而提高系统运行效率。 2.7功率因数补偿方法无功补偿的主要目的就是提升补偿系统的功率因数。因为供电局发出来的电是以KVA或者M

43、VA来计算的，但是收费却是以KW，也就是实际所做的有用功来收费，两者之间有一个无效功率的差值，一般而言就是以KVAR为单位的无功功率。大部分的无效功都是电感性，也就是一般所谓的电动机、变压器、日光灯，几乎所有的无效功都是电感性，电容性的非常少见。也就是因为这个电感性的存在，造成了系统里的一个KVAR值，三者之间是一个三角函数的关系简单来讲，在上面的公式中，如果今天的KVAR的值为零的话，KVA就会与KW相等，那么供电局发出来的1KVA的电就等于用户1KW的消耗，此时成本效益最高，所以功率因数是供电局非常在意的一个系数。用户如果没有达到理想的功率因数，相对地就是在消耗供电局的资源，所以这也是为什

44、么功率因数是一个法规的限制。目前就国内而言功率因数规定是必须介于电感性的0.91之间，低于0.9，或高于1.0都需要接受处罚。这就是为什么我们必须要把功率因数控制在一个非常精密的范围，过多过少都不行。供电局为了提高他们的成本效益要求用户提高功率因数，那提高功率因数对我们用户端有什么好处呢？通过改善功率因数，减少了线路中总电流和供电系统中的电气元件，如变压器、电器设备、导线等的容量，因此不但减少了投资费用，而且降低了本身电能的损耗。藉由良好功因值的确保，从而减少供电系统中的电压损失，可以使负载电压更稳定，改善电能的质量。可以增加系统的裕度，挖掘出了发供电设备的潜力。如果系统的功率因数低，那么在既

45、有设备容量不变的情况下，装设电容器后，可以提高功率因数，增加负载的容量。举例而言，将1000KVA变压器之功率因数从0.8提高到0.98时：补偿前：10000.8=800KW本文章来自：博研联盟论坛补偿后：10000.98=980KW本文章来自：博研联盟论坛同样一台1000KVA的变压器，功率因数改变后，它就可以多承担180KW的负载。减少了用户的电费支出；透过上述各元件损失的减少及功率因数提高的电费优惠。此外，有些电力电子设备如整流器、变频器、开关电源等；可饱和设备如变压器、电动机、发电机等；电弧设备及电光源设备如电弧炉、日光灯等，这些设备均是主要的谐波源，运行时将产生大量的谐波。谐波对发动

46、机、变压器、电动机、电容器等所有连接于电网的电器设备都有大小不等的危害，主要表现为产生谐波附加损耗，使得设备过载过热以及谐波过电压加速设备的绝缘老化等。本文章来自：博研联盟论坛并联到线路上进行无功补偿的电容器对谐波会有放大作用，使得系统电压及电流的畸变更加严重。另外，谐波电流叠加在电容器的基波电流上，会使电容器的电流有效值增加，造成温度升高，减少电容器的使用寿命。谐波电流使变压器的铜损耗增加，引起局部过热、振动、噪音增大、绕组附加发热等。谐波污染也会增加电缆等输电线路的损耗。而且谐波污染对通讯质量有影响。当电流谐波分量较高时，可能会引起继电保护的过电压保护、过电流保护的误动作。因此，如果系统量

47、测出谐波含量过高时，除了电容器端需要串联适宜的调谐（detuned）电抗外，并需针对负载特性专案研讨加装谐波改善装置。 2.8功率因数补偿的意义功率因数是交流电路的重要技术数据之一。功率因数的高低，对于电气设备的利用率和分析、研究电能消耗等问题都有十分重要的意义。所谓功率因数，是指任意二端网络（与外界有二个接点的电路）两端电压U与其中电流I之间的位相差的余弦。在二端网络中消耗的功率是指平均功率，也称为有功功率，它等于由此可以看出，电路中消耗的功率P，不仅取决于电压V与电流I的大小，还与功率因数有关。而功率因数的大小，取决于电路中负载的性质。对于电阻性负载，其电压与电流的位相差为0，因此，电路的功率因数最大（）；而纯电感电路，电压与电流的位相差为2，并且是电压超前电流；在纯电容电路中，电压与电流的位相差则为（2），即电流超前电压。在后两种电路