第四章 實作結果
4.4 實作波形
4.4.1 穩態實作波形
首先看到的是額定功率下的實作波形，實作上僅考慮實現四種簡化之無電流感測架 構。圖4.12 為簡化一之控制訊號圖，圖中所示的控制訊號為 以及 ，其中 訊 號之峰值為 51.6%，此值的大小則是根據輸入電壓之峰值 和輸出電壓平均值
之比值有關。實作下之相移角
vcont vcont,θ vcont,θ V
Vˆ =s 155 V
Vo =300 θ 約為0.027π
( )
rad ，此相移角非常小將使得 θθ ≈
sin 、cosθ ≈1的近似假設成立。這裡我們需要注意到數位系統下之相移角的解析 度對系統而言是非常重要的，若解析度不夠大將導致系統無法穩定，解析度的大小又根 據所建立的正弦波絕對值表有關，實作上180 度對應到 6250 筆正弦波絕對值表，每一 間格大小即為1806250度，換算成弳度則為0.00016π
( )
rad ，而0.00016π(
rad)
則為本實 驗之相移角解析度。π 0204 . 0
π 0408 . 0
vcont
θ ,
vcont
θ
圖4.12. 額定輸出功率下之控制訊號實作波形。
接著看到各簡化架構下之輸入電壓及電流波形，其中額定負載的實作波形如圖 4.13 所示，2/3 額定負載的實作波形如圖 4.14，1/3 額定負載的實作波形如圖 4.15。至於各種 簡化架構下之功率因數、總諧波失真以及各次諧波電流大小則分別列於表 4.2、表 4.3 及表4.4 中，其中亦包含了開關截止時之輸入電流諧波數據。根據實作結果可知，無電 流感測架構的確具有功因校正之功能，但是我們可以很明顯的發現，負載功率小的情況 下輸入電流較快進入不連續模式，因此將導致功率因數及總諧波失真均較差，故無電流 感測架構較適合使用於高功率下的情況。將簡化四的實作結果與開關截止狀態下之實作 結果進行比較，其中功率因數的大小兩者相差約0.1 左右，但是若考慮到總諧波失真時，
則相差非常多。
vs
is
(a)
vs
is
(b)
10ms
vs
is
0 -10A
50V
(c)
vs
is
(d)
圖4.13. 額定輸出負載功率 675W 下之各種簡化控制架構實作波形：
(a)簡化一之無電流感測控制架構；
(b)簡化二之無電流感測控制架構；
(c)簡化三之無電流感測控制架構；
vs
is
(a)
vs
is
(b)
vs
is
(c)
0 -10A
50V
10ms
vs
is
(d)
圖4.14. 輸出負載功率 450W 下之各種簡化控制架構實作波形：
(a)簡化一之無電流感測控制架構；
(b)簡化二之無電流感測控制架構；
(c)簡化三之無電流感測控制架構；
(d)簡化四之無電流感測控制架構。
10ms
vs
is
0 -10A
50V
(a)
10ms
vs
is
0 -10A
50V
(b)
0 -10A
50V
10ms
vs
is
(c)
0 -10A
50V
10ms
vs
is
(d)
圖4.15. 輸出負載功率 225W 下之各種簡化控制架構實作波形：
(a)簡化一之無電流感測控制架構；
(b)簡化二之無電流感測控制架構；
(c)簡化三之無電流感測控制架構；
(d)簡化四之無電流感測控制架構。
表4.2 額定輸出負載功率 675W 於各種控制簡化架構之諧波電流功率因數及總諧波失真
表4.4 輸出負載功率 225W 於各種簡化架構之諧波電流功率因數及總諧波失真 輸出負載功率225W
諧波次數 A 類規範(安培) D 類規範(安培) 簡化一 簡化二 簡化三 簡化四 二極體整流
基本波 X X 2.2703 2.3638 2.3779 2.4794 1.9969 3 2.300 0.765 0.6333 0.9304 0.8575 1.0343 1.6457 5 1.140 0.428 0.2281 0.1250 0.1138 0.0502 1.0904 7 0.770 0.225 0.1426 0.1022 0.0784 0.1314 0.5422 9 0.400 0.113 0.1002 0.0812 0.0804 0.0706 0.1896 11 0.330 0.079 0.0785 0.0408 0.0362 0.0270 0.1258 13 0.210 0.067 0.0656 0.0313 0.0238 0.0392 0.1018 15 0.150 0.058 0.0545 0.0297 0.0274 0.0191 0.0569 17 0.132 0.051 0.0476 0.0198 0.0137 0.0139 0.0522 19 0.118 0.046 0.0425 0.0145 0.0102 0.0151 0.0438 21 0.107 0.041 0.0367 0.0152 0.0105 0.0061 0.0300
功率因數 0.884 0.784 0.810 0.775 0.685 總諧波失真 31.44% 40.93% 37.31% 42.39% 103.4%
基本波功率因數 0.945 領先
0.902 領先
0.911 領先
0.850 領先
0.989 落後 表 4.2 至表 4.4 中亦列出了各簡化架構下之電流基本波功率因數以及基本波相位，
由輸入電流波形可知，其基本波的相位是領先輸入電壓，提供了負Q 值，將利於使用於 電感性負載的狀況。反之，若是單純的二極體整流，其基本波相位是落後輸入電壓，提 供了正Q 值。
最後則是將各種架構是否符合 IEC61000-3-2 A 類或 D 類的結果整理於表 4.5 中，其 中打●代表符合規範；打 X 代表不符合規範。根據整理結果可知，若是希望符合 IEC61000-3-2 A 類規範，則可以使用簡化四的架構，但需注意負載功率的大小。若是希 望符合IEC61000-3-2 D 類規範，則需使用簡化一的架構。
表4.5 各種簡化架構與 IEC61000-3-2 比較表
IEC61000-3-2 A 類規範 IEC61000-3-2 D 類規範 675W 450W 225W 675W 450W 225W
簡化一 ● ● ● ● ● ●
簡化二 X ● ● X ● X
簡化三 ● ● ● ● ● X
簡化四 X ● ● X X X
二極體整流 X X ● X X X
圖4.16 則是將各簡化架構下的電流波形放在同一張圖上，可以清楚比較出使用不同 架構時電流波形的變化。
vs
is
(a)
vs
is
(b)
vs
is
(c)
圖4.16. 各種簡化架構之輸入電壓及輸入電流實作波形：(a)675W；(b)450W；(c) 225W。