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研究生:蔡文漢
研究生(外文):Wen-Han Tsai
論文名稱:高功因之直流電源供應器之研製
論文名稱(外文):Study and Implementation of High Power Factor DC Power Supply
指導教授:林伯仁
指導教授(外文):Bor-Ren Lin
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:電機工程系碩士班
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2003
畢業學年度:91
語文別:中文
論文頁數:105
中文關鍵詞:邊界導通模式零電流切換切換式電源供應器功率因數修正
外文關鍵詞:boundary conduction modepower factor correctionswitching power supplyzero current switching
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本篇論文主要在探討具高功率因數之直流電源供應器。在直流對直流轉換器的前級加上一級通用型功率因數修正器,使得系統電路能夠使用在全世界各地的電源系統,並且達到很高的功率因數。
本論文中,吾人使用升壓型轉換器作為主動功率因數修正電路的基本架構,它不但可以抑制電流產生脈波訊號,而且在輸入端的電感可吸收線電壓的突波。修正器採用邊界導通控制模式,可達到零電流切換而使得效率甚高,並可使輸入電流與電壓同相,達到單一功率因數的目的。
文中針對主動功率因數修正器與返馳型直流對直流轉換器的電路動作與原理均有詳細的討論,並對其電路設計加以說明。最後經由硬體實測的結果證實本架構的正確性與實用性。
The aim of this thesis is to study and implement a high power factor DC power supply. With a universal power factor corrector in front of DC/DC converter, the system can achieve high input power factor and accept universal input voltages.
In this thesis, the boost topology is used as the fundamental structure of the active power factor correction circuit, because it can not only decrease current impulse, but also absorb the line voltage spike by inductor at input. The corrector is driven by a transition mode (also referred to as boundary conduction mode or critical conduction mode operation) control to reduce the input current harmonics and to achieve unity power factor.
The basic principles and the practical design considerations of active power factor corrector and flyback converter are also included. Experimental results of the proposed system are used to verify the theoretical prediction and its feasibility.
中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
符號說明 xi
一、緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 功因修正電路之分類 3
1.3 論文綱要 7
二、切換式電源轉換器與高功因交/直流轉換器之簡介 8
2.1 電源轉換器 8
2.1.1 線性電源轉換器 8
2.1.2 切換式電源轉換器 8
2.1.3 各種切換式電源轉換器之架構 10
2.2 高功因交/直流轉換器之簡介 13
2.2.1 功率因數、失真因數、位移因數、總諧波因數之定義 13
2.2.2 各種高功因交/直流轉換器之架構 15
2.2.3 總結 19
2.3 功率因數修正器之電流控制模式 19
2.3.1 連續模式 20
2.3.2 不連續模式 21
2.3.3 邊界模式 22
2.4 磁學理論 24
2.4.1 安培定律(Ampere's Law) 24
2.4.2 法拉第定律(Faraday's Law) 25
三、升壓型轉換器之原理分析 27
3.1 升壓型轉換器在連續導通模式之穩態分析 28
3.2 升壓型轉換器在連續/不連續導通模式之邊界條件 31
3.3 升壓型轉換器在不連續導通模式之穩態分析 33
四、返馳型轉換器之原理分析 37
4.1 返馳型轉換器在連續導通模式之穩態分析 40
4.2 返馳型轉換器在連續/不連續導通模式之邊界條件 44
4.3 返馳型轉換器在不連續導通模式之穩態分析 46
五、返馳型交/直流轉換器設計 51
5.1 高性能電流模式控制器 51
5.2 返馳型變壓器之設計 52
5.3 變壓器設計對鐵心之要求 59
5.4 常用的磁性材料 59
5.5 輸出電壓漣波與零件之選擇 61
5.6 開關切換的非理想現象 62
5.7 返馳型轉換器之優點與缺點 64
六、具零電流切換之主動功因修正器設計 65
6.1 邊界導通模式之功率因數修正控制器 65
6.2 具零電流切換之主動功因修正器的控制原理 66
6.3 主動功因修正器之電感計算 68
6.4 具零電流切換之主動功因修正器之設計方法 69
6.5 電感器設計對鐵心的要求 74
七、實驗與模擬結果 75
7.1 返馳型交/直流轉換器 75
7.1.1 返馳型交/直流轉換器之實驗 75
7.1.2 返馳型交/直流轉換器之模擬 85
7.2 具零電流切換之主動功因修正器之實驗 88
八、結論與未來展望 102
參考文獻 103
自傳 105
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