运放补偿电容

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一种应用于CMOS运放的高速间接反馈补偿技术运放补偿电容（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）潘宇，吴琨

(西安电子科技大学陕西西安710071)1引言现代集成电路模块中，CMOS运算放大器是其中非常重要的模块。过去都是用Miller电容补偿技术对CMOS运算放大器进行补偿，然而，由于补偿电容Cc会在右半平面(RHP)产生一个零点，这个零点会使相位余度减小，因此必须用大的补偿电容Cc对CMOS运算放大器进行补偿。这样，大的补偿电容会导致运放的单位增益降低，当负载电容Ct大小与Cc相当时，运放的稳定性急剧下降。本文给出间接反馈补偿技术细节设计，这种技术能使运放速度更快，同时极大减少版图面积，图1给出用直接Miller补偿技术的运放，运放是在CMOS0.5工艺下的设计完成。偏置电路如图2所示。2间接反馈补偿两级直接反馈补偿运放中，通过反馈补偿电容Cc，通道电流可以表示为：iC=vout／(1／jωCc)。电流间接注入输出端，使得极点转移，补偿实现，同时产生零点。只要避免电流直接流入输出端，这个零点就可以消失。避免直接流入输出端的补偿电流可以通过如下几种方法产生：共用运放栅极；采用cascode结构；串接一个工作在线性区的三级管。如图3所示，反馈电流通过内部低阻抗节点vx流入输出端，这种低阻抗节点由两个串接管构成，其中一个工作在线性区。因此零点可以避免。图3(b)为拓扑结构，这种结构使补偿电容与电源到地的噪声隔离，因此运放具有很高的电源抑制比。

如图4给出运放的小信号频域响应模型，用他来算出运放的间接反馈频率响应方程。节点①的方程为：左极点fz增加了相位余度与运放速度。通过Cc，相位高速转换。这使得输出信号值反馈回节点①处，形成正反馈。这个正反馈增加了运放的速度，而第二主极点f2为高频极点，他对运放的稳定性影响不大。在满足相位余度与增益下可以考虑用更大的负载电容，在同样值的电源下，所用面积更小。当采用间接补偿技术时，补偿电容可以减小4～10倍。同时，间接补偿电路是一个低功耗电路所以对推动f2远离fun的要求不高图7给出两者的建立时间比较，很明显，间接反馈补偿比直接反馈建立时间快很多。3结语间接反馈补偿是一个实用性、高效性很强的技术，用这种技术对运放进行补偿可以提高运放的速度，减小运放的版图面积。同时这种间接反馈补偿可以运用于三级运放中。本文摘自《现代电子技术》运放的相位补偿为了让运放能够正常工作,电路中常在输入与输出之间加一相位补偿电容。1，

关于补偿电容理论计算有是有的，但是到了设计成熟阶段好象大部分人都是凭借以前的调试经验了，一般对于电容大小的取值要考虑到系统的频响（简单点说加的电容越大，带宽越窄），然后就是振荡问题；如果你非要计算，可以看看运放的输入端的分布电容是多大，举个例子，负反馈放大电路就是要保证输入端的那个电阻阻值和分布电容的乘积=反馈电容的阻值和你要加的电容的乘积......2，

两个作用改变反馈网络相移，补偿运放相位滞后补偿运放输入端电容的影响（其实最终还是补偿相位……）因为我们所用的运放都不是理想的。一般实际使用的运算放大器对一定频率的信号都有相应的相移作用，这样的信号反馈到输入端将使放大电路工作不稳定甚至发生振荡，为此必须加相应的电容予以一定的相位补偿。在运放内部一般内置有补偿电容，当然如果需要的话也可在电路中外加，至于其值取决于信号频率和电路特性。运放输入补偿电容一般线性工作的放大器(即引入负反馈的放大电路)的输入寄生电容Cs会影响电路的稳定性，其补偿措施见图。放大器的输入端一般存在约几皮法的寄生电容Cs，这个电容包括运放的输入电容和布线分布电容，它与反馈电阻Rf组成一个滞后网络，引起输出电压相位滞后，当输入信号的频率很高时，Cs的旁路作用使放大器的高频响应变差，其频带的上限频率约为：ωh=1／(2πRfCs)若Rf的阻值较大，放大器的上限频率就将严重下降，同时Cs、Rf引入的附加滞后相位可能引起寄生振荡，因而会引起严重的稳定性问题。对此，一个简单的解决方法是减小Rf的阻值，使ωh高出实际应用的频率范围，但这种方法将使运算放大器的电压放大倍数下降(因Av=-Rf/Rin)。为了保持放大电路的电压放大倍数较高，更通用的方法是在Rf上并接一个补偿电容Cf，使RinCf网络与RfCs网络构成相位补偿。RinCf将引起输出电压相位超前，由于不能准确知道Cs的值，所以相位超前量与滞后量不可能得到完全补偿，一般是采用可变电容Cf，用实验和调整Cf的方法使附加相移最小。若Rf=10kΩ,Cf的典型值丝边3～10pF。对于电压跟随器而言，其Cf值可以稍大一些。运放输出电容的补偿对于许多集成运算放大电路，若输出负载电容CL的值比100pF大很多，由于输出电容(包括寄生电容)与输出电阻将造成附加相移，这个附加相移的累加就可能产生寄生振荡，使放大器工作严重不稳定。解决这一问题的方法是在运放的输出端串联一个电阻Ro，使负载电容CL与放大电路相隔离，如图所示，在Ro的后面接反馈电阻Rf，这样可以补偿直流衰减，加反馈电容Cf会降低高频闭环电压放大倍数，Cf的选取方法是：使放大电路在单位增益频率fT时的容抗Xcf≤Rf／10，又Xf=l／(2πfTCf)，一般情况下，Ro=50～200Ω，Cf约为3～10pF除了上述不稳定因素之外，还存在其他一些不稳定因素，有些是来自集成芯片自身。有些是源于系统电路(例如电源的内阻抗的耦合问题)。有时使用很多方法都难以解决不稳定问题，但采用适当的补偿方法后可使问题迎刃而解。例如。当放大器不需要太宽的频带和最佳转换速率时，对集成运放采用过补偿的方法会取得很好的效果，如将补偿电容增加9倍或为实现稳定性所需要的倍数，对μA301型运放而言，其效果一般都较好。运放的自激有多种可能引起:

1.补偿不足.例如OP37等运放,在设计时,为了提高

高频响应,其补偿量较小,当反馈较深时会出现自激现象.通过

测量其开环响应的BODE图可知,随着频率的提高,运放的开环增

益会下降,如果当增益下降到0db之前,其相位滞后超过180度,

则闭环使用必然自激.

2.电源回馈自激.从运算放大器的内部结构分析,他是一个多级

的放大电路,一般的运放都由3级以上电路组成,前级完成高增益

放大和电位的移动,第2级完成相位补偿功能,末级实现功率放大.

如果供给运放的电源的内阻较大,末级的耗电会造成电源的波动,

此波动将影响前级的电路的工作,并被前级放大,造成后级电路更

大的波动,如此恶性循环,从而产生自激.

3.外界干扰.确切的说,这并不算自激,但现象和自激相似.输出

产生和输入无关的信号.因为我们处于一个电磁波笼罩的环境之中,

有50Hz和100Hz的工频干扰,数百Hz的中波广播干扰,数MHz的短波

干扰,几十到几百Hz的电视广播和FM广播干扰,1GHz左右的无线通

讯干扰等.如果电路设计屏蔽不佳,干扰自然会引入电路,并被放

大.

如果电路出现自激现象,首先应该判断是哪种原因造成的.第一种

自激出现在运放闭环使用,而且增益较低的情况下,一般只有增益

小于10的情况下才能出现.其实这种自激最好解决,正确的选择运

放即可,对于一些高速运放,其厂家手册中都会注明最低的闭环增

益.与此相反,后两种情况都是在高增益情况下发生,这一点非常

重要,可以准确的判断自激的原因.

相对而言,后两种自激较难解决,本人不谦虚的说,只有具有

一定的模拟电路设计经验,才有可能避免以上情况的发生.基本原

则是尽量增加地线的面积,在运放供电印脚附近,一定是附近增加

高频退殴电容,采用高频屏蔽等方法消除自激,减小干扰.运放使用中不稳定的原因2021年05月23日星期日23:18

1．没有按集成运放使用说明中推荐的相位校正电路和参数值进行校正说明书中推荐的补偿方法和参数是通过产品设计和大量实验得出的，对大多数应用是有效的，它考虑了温度、电源电压变化等因素引起的频响特性的变化，并保证具有一定的稳定裕度。2．电源退耦不好当电源退耦不好时，各放大级的信号电流内阻上的电压降将产生互耦作用，若耦合信号与某级输入信号是同相位时，电路将产生寄生振荡。为此必须重视电源退耦。退耦时除在电源端加接大电容外，还应并接瓷片小电容，因为大电容如电解电容，它本身的分布电感较大，影响退耦效果。3．电路连接时的分布电容影响由于电路存在分布电容，有时后级的信号会通过分布电容反馈到前级，当此反馈信号与该放大级原输入信号同相位时，也会形成寄生正反馈，从而使电路自激振荡。所以连接电路时，尽量减小分布电容是很重要的，尤其应注意使集成运放的“＋”输人端远离它的输出端。4．集成运放负载电容过大的影响当集成运放负载电容过大时，整个运放电路的开环频响曲线将发生变化，使电路的相位余量减小，甚至引起自激。若在运放的输出端与外接负载电容之问加接一个小电阻（如数百欧以内），使运放电路与负载电容之间相隔离，则可减轻负载电容的影响。但有时这种改进的效果是有限的。为消除自激振荡，就应减小负载电容，或在集成运放输出端外加输出功率更大的、高频响应更好的输出级电路。5．集成运放同相输入端接地电阻太大当同相端对地接入很大的电阻，它与运放差模输入端的电容形成一个新的极点，尽管输入端的电容不大，但同相端对地外接电阻较大，则新产生的极点可能接近于或低于交接频率，而使闭环电路自激或电路动态特性变差。解决的简便方法是在同相端对地电阻上并接电容，以形成高频旁路。6，集成运放输出端与同相端和调零端之阃存在寄生电容在设计印制电路板时，或做电路实验时，曲于引线布置不适当或过长、过近，会带来寄生电容而引起自激。通常在低频电路中，不易出现自激，而在宽带放大器中，应注意消除寄生电容耦合。自激振荡的原因及消除方法2021-04-1515:54:09来源:互联网自激振荡的引起,主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成,由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容,这样在级间都存在R-C相移网络,当信号每通过一级R-C网络后,就要产生一个附加相移.此外,在运放的外部偏置电阻和运放输入电容,运放输出电阻和容性负载反馈电容,以及多级运放通过电源的公共内阻,甚至电源线上的分布电感,接地不良等耦合,都可形成附加相移.结果,运放输出的信号,通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移,且若反馈量足够大,终将使负反馈转变成正反馈,从而引起振荡.(本文转自电子工程世界：://eeworld/gykz/2021/0415/article_5531.html)一般运放电路会接一个反馈电阻，构成负反馈，原理很简单，想必楼主知道不多说。下面我说一下为什么还要并联一个电容，也就是构成所谓的补偿电路。一般线性工作的放大器(即引入负反馈的放大电路)的输入寄生电容Cs会影响电路的稳定性。放大器的输入端一般存在约几皮法的寄生电容Cs，这个电容包括运放的输入电容和布线分布电容，它与反馈电阻Rf组成一个滞后网络，引起输出电压相位滞后，当输入信号的频率很高时，Cs的旁路作用使放大器的高频响应变差，其频带的上限频率约为：ωh=1／(2πRfCs)若Rf的阻值较大，放大器的上限频率就将严重下降，同时Cs、Rf引入的附加滞后相位可能引起寄生振荡，因而会引起严重的稳定性问题。对此，有两个解决方法。一个简单的解决方法是减小Rf的阻值，使ωh高出实际应用的频率范围，但这种方法将使运算放大器的电压放大倍数下降(因Av=-Rf/Rin)。为了保持放大电路的电压放大倍数较高，更通用的方法是在Rf上并接一个补偿电容Cf，使RinCf网络与RfCs网络构成相位补偿。RinCf将引起输出电压相位超前，由于不能准确知道Cs的值，所以相位超前量与滞后量不可能得到完全补偿，一般是采用可变电容Cf，用实验和调整Cf的方法使附加相移最小。若Rf=10kΩ,Cf的典型值丝边3～10pF。对于电压跟随器而言，其Cf值可以稍大一些。希望你能看懂，呵呵。说简单一点，为了消除自激振荡加了电容C做为超前补偿。运放输出电容的补偿上传者：dolphin

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对于许多集成运算放大电路，若输出负载电容CL的值比100pF大很多，由于输出电容(包括寄生电容)与输出电阻将造成附加相移，这个附加相移的累加就可能产生寄生振荡，使放大器工作严重不稳定。解决这一问题的方法是在运放的输出端串联一个电阻Ro，使负载电容CL与放大电路相隔离，如图所示，在Ro的后面接反馈电阻Rf，这样可以补偿直流衰减，加反馈电容Cf会降低高频闭环电压放大倍数，Cf的选取方法是：使放大电路在单位增益频率fT时的容抗Xcf≤Rf／10，又Xf=l／(2πfTCf)，一般情况下，Ro=50～200Ω，Cf约为3～10pF。除了上述不稳定因素之外，还存在其他一些不稳定因素，有些是来自集成芯片自身。有些是源于系统电路(例如电源的内阻抗的耦合问题)。有时使用很多方法都难以解决不稳定问题，但采用适当的补偿方法后可使问题迎刃而解。例如。当放大器不需要太宽的频带和最佳转换速率时，对集成运放采用过补偿的方法会取得很好的效果，如将补偿电容增加9倍或为实现稳定性所需要的倍数，对μA301型运放而言，其效果一般都较好。

电压反馈集成运放稳定性分析及补偿技巧2021-06-1113:48

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1、前言电压反馈放大器出现大约60年了，从第一天起它就成为电路设计者的难题。如你所知，反馈使运放有了多种多样的功能(versatile)和更为精确，但同时，也可能使它们变得不稳定。运算放大器电路包含一个高增益的放大器，此放大器的各种参数由外部反馈组件决定。过高的增益使得若没有这些外部反馈组件，即使时最微小的输入信号也会使放大器输出达到饱和。稳定性（stability），用在电子电路的术语中，常常被定义为达到一种不振荡的状态。这是关于这个词一个并不准确的定义。稳定是相对来说的，这也就使人们觉得不太自然了，因为相对判断需要耗费很大的精力。我们很容易的在振荡和不振荡之间画出一条线来，所以也就能够理解为什么人们相信振荡是稳定和非稳定之间一条自然界限。反馈电路常表现出很差的频率响应、超调以及振荡发生之间长时间的回响（ringinglongbeforeoscillationoccurs），这些被电路设计者们认为是令人不愉快的影响。这篇应用笔记（applictionnote）并不关注振荡，因此，相对稳定性是根据性能(performance)来定义的。根据定义，当设计者们决定何种折中是可以接受时，那么同时他们也就决定了什么是相对稳定性。衡量相对稳定性的指标是阻尼比，阻尼比在参考文献1中有详细讨论。阻尼比和相角余量有关，也即，相角余量是另一个衡量相对稳定性的指标。最稳定的电路具有最长的响应时间，最窄的带宽（lowestbandwidth），最高的精度，以及最小的超调。最不稳定的电路具有最快的响应时间，最宽的带宽，最低的精度，以及比较大的超调（someovershoot）放大器是由有源原件构成的，如晶体管。相关的晶体管参数，像晶体管增益，受漂移和许多误差源的最初的误差影响，所以，由此构成的放大器也受漂移和最初误差的影响。漂移和误差可以通过负反馈减到最小或者消除。运算放大器（op-amp）电路使用负反馈使电路的传递函数与放大器的参数（几乎所有）独立无关，同时，电路的传递函数取决于外部的无源元件。买到的这些外部的无源元件能够几乎达到任意漂移和精确指标，仅仅是其价格和体积限制了它们的使用一旦反馈应用到运算放大器上，运算放大器电路就有可能变得不稳定。一类属于同一个系列（family）被称为内部补偿运算放大器（internallycompensatedopamps）放大器，它们有内部包含有时被认为可以消除不稳定的电容。虽然内部补偿的运算放大器在特定条件下运行时不应该振荡，但是很多却存在相对稳定的问题，使它们表现出较差的相频特性，回响（ringing），以及超调。唯一的具有绝对稳定的内部补偿运算放大器仅仅存在于没有通电的工作台上！所有其他的内部补偿运放在一定的外部电路条件下会振荡。

非内部补偿或者外部补偿（externallycompensatedopamps）运算放大器在没有附加的外部稳定元件是不稳定的。这是在很多情况下是一个缺点，因为它们需要额外的元件。但内部补偿的缺失使得高级电路设计者可以最大限度的挖掘出运放的性能（squeezethelastdropofperfomance）。你有两个选择：IC厂商生产的内部补偿的运放；或者你自己外部补偿。除了运放厂商的内部补偿之外，还必须在IC的外部进行补偿。很吃惊？内部补偿的运放要求外部补偿来满足苛刻的应用。

补偿通过增加外部元件来改变电路的传递函数从而变为绝对稳定来实现的。这里有几种不同的运放补偿方法，如你可能怀疑，每种补偿方法都有其正反面（prosandcons）。教你怎样补偿和怎样计算补偿结果是本应用笔记的目的。在运放电路被补偿以后，必须分析以确定补偿的效果。补偿加在闭环传递函数上的修正常常确定了哪种补偿方案最好。

2、推导公式一个一般的反馈系统框图如图1所示。这个简单的框图用来确定任何系统的稳定状态已经足够了

输出和误差方程如下：

VOUT

=

EA

(1)

E

=

VIN

-

βVOUT

(

2)联立（1）和（2）得到（3）当Aβ远远大于1时，等式5简化成等式6.等式6叫做理想反馈方（ideal

feedback

equation），因为它依赖假设条件

Aβ>>

1，在假设放大器具有理想性质条件下，这个方程有着广泛的用处。在假设条件

Aβ>>

1

下，系统增益由反馈因子（feedback

factor）

β

决定。稳定的无源元件用来实现

β因此，理想的闭环增益是可以预见（predictable）并且稳定的，因为β是可以预见并且稳定的（6）Aβ

的值非常重要，以致被赋予了一个专门的名字

--环路增益（loop

gain）。思考一下图2.当电压输入端被接地（电流输入端则开路），而且环路被断开，（此种情况下）计算的增益就是环路增益

Aβ。现在，牢记这（Aβ？）是具有幅值和方向的复数。当环路增益接近-1，或者用数学表达为1∠180。

，等式

5

趋向无穷。电路的输出按照一条直线以其最快的速度趋向无穷大，如果电路的能量没有限制的话，这个电路将炸毁整个世界，但是它（电路）的能量由电源限制，所以这个世界才保存完好。

图2电子电路中的有源元件在它们的输出接近电源的最大值时，具有非线性特性，非线性降低放大增益知道环路增益不再等于

1∠180

，现在，电路可以做两件事：一是它在电源限制下变得稳定；二是它反转方向（因为存储得电荷使输出电压保持变化）变为负得最大值。第一种电路变得稳定得状态叫做锁定（lockup），电路将保持锁定状态直到电源被移除。第二种电路在电源限制间跳动得状态叫做振荡器（oscillatory）。记住，环路增益

Aβ>>

1唯一得决定一个电路或系统稳定得因子。计算环路增益时输入被接地或者被断开，所以它们对稳定性没有影响。环路增益将在稍后深入讨论。等式1和2联立整理后得到方程7，给出了系统或电路得偏差（7）首先，注意偏差正比于输入。这是期望的结果，因为较大得输入得到较大得输出，较大得输出需要较大得驱动电压。第二，环路增益反比于偏差。随着环路增益的增加，偏差减小，因此，环路增益在减小偏差方面很具有吸引力。大的环路增益同样会降低稳定性。所以，偏差和稳定性之间总有个折中。一个同相运算放大器如图３所示图三方程8是这个放大器的传递函数(8)方程9是输出方程

(9)联立方程8和9得到方程10

(10)整理10得到11，即电路的传递函数

(11)

为了方便逐项比较，方程5重复如下为方程12

(12)通过比较我们得到方程13，也就是同相运放的环路增益方程。环路增益决定了电路的稳定性

(13)

方程13本可以通过断开反馈回路，也就是在B点，然后计算环路增益。这个方法稍后用来导出反相环路增益。同样，通过比较，直接增益(directgain)A视为A=a，或者说反相运放的直接增益就是运放的增益。同相运放电路如图4所示

图4传递方程在方程(14)给出

(14)节点电压由方程15表示，方程16联立14和15得到：

(15)

(16)方程16是反相放大器的传递函数万方数据万方数据万方数据万方数据万方数据配变三相不平衡全电容调节补偿的研究作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：汪蕾，WANGLei南京供电公司,江苏南京,210019江苏电机工程JiangsuElectricalEngineering2021,30(62次参考文献(5条1.杨云龙,王凤清配电变压器三相不平衡运行带来的附加损耗、电压偏差及补偿方法[期刊论文]-电网技术2004(82.范斌,孟文博,徐正光三相非对称系统对称化补偿的研究[期刊论文]-微计算机信息2007(193.王焕,王永强低压无功补偿装置的探讨[期刊论文]-电气制造2021(124.张永军,孟文博,赵积春,王学秀三相不平衡与无功功率综合补偿系统的研究[期刊论文]-电工技术杂志2004(125.苏金明;阮沈勇MATLAB实用教程2021引用本文格式：汪蕾.WANGLei配变三相不平衡全电容调节补偿的研究[期刊论文]-江苏电机工程2021(6水和无机盐的平衡和调节(教案）高中选修第一章第一节一、水和无机盐的平衡和调节教学设计思路教材分析《人体生命活动的调节及营养和兔疫》的知识在初中生物课和高中生物必修课中均有涉及，本章的内容是在此基础上的进一步深入，它主要从内环境的稳态、营养与健康、兔疫机制等方面进行论述。《人体的稳态》、《人体营养与健康》和《兔疫》这三节内容在知识上并没有直接的联系，但是它们都与人体健康密切相关，本章正是通过这条主线，结合人们的日常生活，将它们有机地联系在一起，使学生不仅更加深入了解了有关人体健康的知识，而且为学生在实际生活中运用这些知识打下良好的基础。本章涉及的“稳态”、“调节”和“免疫”的内容相对抽象，这里有分子水平的物质基础，有细胞水平的结构知识，还有个体水平上的调控和表现，因此在教与学两方面都有一定的难度。本章内容与生产、生活实际结合紧密，也容易与理、化的相关知识相互渗透，因此这部分内容还是对学生进行STS教育，培养学生思维综合能力的良好素材。本章作为选修教材的第一章，在全书中起着基础性的作用。教学目标1．知识方面（1）水和无机盐的平衡（理解）；（2）水和无机盐平衡的调节（理解）；（3）水和无机盐平衡的意义（理解）。2．态度观念方面（1）增强学生自我保健的意识，逐渐养成良好的生活习惯；（2）帮助学生树立局部与整体对立统一的辩证唯物主义观点；（3）培养学生理论联系实际、学以致用的学习意识。3．能力方面（1）培养学生观察、分析、判断的思维能力；（2）培养学生识别、理解图表信息的能力；3）培养学生运用本节知识解释和说明日常生活中一些实际问题的能力。重点、难点分析1．重点：水和无机盐的平衡和调节。2．难点：水和无机盐平衡的调节。3．分析：稳态是一个在生理学中涉及范围比较广的概念，通过高中生物必修教材的学习，学生已经了解了稳态的概念，已经了解了它的温度、渗透压和pH等理化性质都维持在一个相对稳定的状态。本节课在此基础上进一步引申：内环境的渗透压是如何维持稳态的呢？一个重要条件就是内环境中水和无机盐的含量必须稳定。因此，通过分析使学生理解人体内水和无机盐通过生命活动的调节其含量是稳定的，对于深入理解内环境的稳态具有重要意义。因此，“水和无机盐的平衡和调节”是本节的重点。通过前面的学习，学生还知道人体生命活动调节的基本方式是神经调节和体液调节。神经调节的基本方式是反射，其结构基础是反射弧；而体液调节主要又依靠体液中的各种激素进行调节。具体人体内的水和无机盐是如何经过生命活动调节达到平衡的呢？这部分内容既是本节的重点，又是一个难点。“水和无机盐平衡的调节”作为生命活动调节的一部分，依旧要靠神经调节和体液调节。本节的主要内容就是要分析出完成水和无机盐平衡调节的具体激素是什么，完成神经反射调节的具体反射弧是什么，具体刺激又是什么，由于激素调节涉及到尿的形成等有关初中生物的知识，神经调节涉及到的反射弧比较复杂，因此水和无机盐平衡的调节，是本节的难点。教学模式问题——探究式。教学手段1．实物投影仪：展示相关的问题、图表和信息资料，创设探究的情境；2．挂图、板图：加强教学的直观性；3．设计出与教学内容相关的课件：辅助教学，增强教学的形象性。课时安排一课时。设计思路“水和无机盐的平衡和调节”这部分内容与人体健康密切相关，与学生的生活实际紧密相联。因此，本节课的课堂教学设计突出以人为本的思想，突出健康生活的主体，充分利用学生自身的生理现象，充分利用学生已有的知识和生活经历，经过教师的精心设疑，引导学生分析有关水和无机盐平衡和调节的问题，引导学生从宏观到微观逐步深入地去探究生命（活动的本质和规律。“内环境”、“内环境稳态”和“渗透压”都是学生已熟悉的概念，因此通过分析内环境渗透压的稳态很容易引出内环境这一溶液中溶剂——水的含量应该是平衡的，溶质——无机盐等化学物质的含量也应该是平衡的，具体通过哪些来源和去路来保持水和无机盐的平衡？这部分内容可以通过教师提出问题，学生结合自身的生活实际，分析讨论，自己总结出来。“水和无机盐平衡的调节”这一重点和难点内容，可先从学生更熟悉的水平衡的调节开始，引导学生分析为什么“喝水多的时候，尿就会多；喝水少的时候，尿就会少”？通过层层设问，诱发学生思考：是什么刺激导致渗透压感受器兴奋？调节水平衡的神经中枢和效应器分别是什么？效应器释放出的激素名称及作用是什么？等等问题，然后通过与教学内容相关的课件，辅助教学过程，形象直观地展示生命活动的调节过程，给学生留下深刻生动的印象。关于无机盐平衡的调节，首先教师提出思考问题，学生带着问题观察与教学内容相关的课件、阅读教材、分析图表、小组讨论，最后总结出无机盐平衡也是受神经和激素的调节，主要通过肾脏完成。“水和无机盐平衡的意义”这部分内容可以采取自学，讨论的方式，由学生自己总结出来，并通过对生产、生活中有关的实际问题做出解释和说明作为对本节课教学效果的反馈。

第一章人体生命活动的调节及营养和免疫第一节人体的稳态一水和无机盐的平衡和调节教学过程天津市第五十七中学

王春易教学步骤教师活动学生活动设计意图创设情境、

导入新课第一章：

人体生命活

动的调节及

营养和免疫1．投影本章题图，刨设探究情境，引导学生思考下列问题：

（1）照片上所展示的内容与哪些生命活动有关？（2）结合照片上的场面，你受到了什么启发和教育？

通过分析、讨论明确：

（1）人体生命活动的调节及营养和兔疫，对维持人体健康有着非常重要的意；

（2）中国人民军队是人民的子弟兵，是做可爱的人。（1）激发学生学习本章内容的兴趣；

（2）对学生进行热爱社会主义祖国、热爱人民军队的教育。第一节：

人体的稳态2、精心设计问题情境（1）吃的东西过咸，为什么会感到口渴？（2）为什么夏天尿少，而冬无尿多？

（3）大量出汗后为什么要喝点盐水？

（4）“以饮料代水”的做法科学吗？……发生兴趣，激起疑惑，产生探究的欲望，处于外在的兴奋状态。

（1）诱发探究的欲望，明确探究的问题，培养热爱科学的情感；

（2）总结出本节课的课题——水和无机盐的平

衡和调节。观察讨论、探究新知一、水和无

机盐的平衡1．提供信息资料：

（见书中小资料）分析讨论，的出结论：水是构成人体各种组织或器官的主要成分，且含量稳定。（1）培养学生分析图表信息的能力；

（2）使学生明确：人体内的水是平衡的。2．引导学生讨论：

（1）人体内的水是从哪来的？

（2）排尿是排出体内水分的惟一途径吗？回忆旧知识，联系自身生理情况进行分析、讨论，得出结论：

（1）人体内的水有三个来源；

（2）排尿不是排出体内水分的惟一途径。（1）培养分析问题的能力和理论联系实际的意识；

（2）总结出人体内水的来源与去路。3．提供信息资料：

（见书中表1一1）分析、讨论，表达见解：

（1）人体水的摄入量和排出量相等；

（2）机体内的水保持动态平衡。培养学生正确分析图表信息，得出科学结论的能力。4．进一步提出问题：

（1）人体内的无机盐主要以什么状态存在？它们在体内是否平衡？

（2）以钠盐和钾盐为例，说明它们的来源与去路。回忆旧知识，带疑阅读课丈，分析教材中的图1-1和1-2，得出结论：

（1）多数无机盐在人体内以离子状态存在；（2）钠盐和钾盐均来自食物，它们有多条排出途径。（1）培养阅读能力、自学能力、分析图表的能力；

（2）引导学生总结出：

人体内钠盐和钾盐的来源与去路。二、水无机盐平衡的调节1．引导学生回忆：

（1）人体生命活动调节的基本方式是什么？

（2）神经调节的基本方式是什么？其结构基础是什么？

（3）体液调节的主要方式是什么？回忆旧知识，独立思考，用专业术语回答问题：

（1）人体生命活动调节的基本方式是神经调节和体液调节；

（2）神经调节的基本方式是反射，其结构基础为反射弧；

（3）体液调节以激素调节为主。（1）培养学生用专业术语描述生物学概念、原理的能力；

（2）培养学生归纳总结和语言表达能力。2．进一步诱导：

参与水平衡神经调节的

（1）感受器是什么？

（2）神经中枢在哪？

（3）效应器是什么？通过回忆旧知识、联系新知识，分析自身的生理情况，学生能明确：感受器应位于人体内部，神经中枢一定位于中枢神经系统内，而对效应器会误认为是肾小管和集合管，需要

教师进一步点拨更正。（1）通过引导促成学生知识的合理迁移和思维的有序发展：

（2）突出重点，突破难点。3．进一步提出问题并点拨：

（1）导致渗透压感受器兴奋的刺激是什么？

（2）效应器如何发挥效应？结合自身生理和生活实际，阅读、讨论，发表见解：

（1）刺激是细胞外液渗透压的改变；

（2）效应器通过释放激素发挥效应。（1）学会利用所学知识解释自身的生理现象，培养学以致用的学习意识；

（2）使学生明确神经调节的效应器是什么。4．进一步引导探究：

效应器释放激素的名称和作用是什么？阅读教材，形成感性认识。（1）培养通过阅读获取新知的能力：

（2）总结出相关知识。5．承上启下，课件展示：

（1）尿的形成过程；

（2）水平衡的神经调节和激素调节。观察、回忆、思考、分析，加深对知识的理解，形成完整的知识体系。（1）形象直观，突破难点，强化重点；

（2）培养学生观察、分析、总结的思维能力。6．提出新问题：为什么某人进食钠盐过多，结果尿中钠盐也随之增多？思考、分析、讨论，发表见解：钠盐多吃多排。引导学生联想：体内无机盐的平衡也要靠生命活动的调节。7．课件展示：

无机盐平衡的激素调节。观察、分析、讨论，得出结论：调节无机盐平衡的激素是醛固酮。（1）形象直观，突破难点，突出重点；

（2）引导学生总结无机盐平衡激素调节的全过程。8．进一步引导探究：无机盐平衡的神经调节是如何实现的？回忆旧知识，发表见解。培养学生将新、旧知识进行整合的能力。9．引导总结：水和无机盐平衡调节的共同点是什么？分析、讨论，用专业术语归纳总结。（1）培养学生归纳总结的思维能力；

（2）促成学生对重点知识的深刻理解。三、水和无机盐平衡的意义1．提供信息资料：

（1）血钠升高或降低，会导致血压异常；

（2）血钾降低，将引起心肌的自动节律异常；

（3）尿量过少，会引起中毒。分析资料、小组讨论，总结归纳。（1）培养分析、阅读、归纳总结的能力；

（2）深化学生对人体稳态的理解。2.引导学生对本节课内容进行总结，对水和无机盐平衡与内环境稳态的关系进行分析。思考、讨论，将前后知识进行横向、纵向的类比分析。（1）渗透对立、统一的哲学观点，帮助学生建立辩证唯物主义世界观；

（2）促成知识的融会贯通，达到巩固和提高的目的。结合实际应用反馈1．引导学生解释与说明：与本节课内容相关的实际问题（见课前投影在屏幕上的问题）。思考、小组讨论、归纳总结。教师对学生的回答做出适宜评价，从中了解教学目标的实现情况。2．组织学生讨论：本节课的学习内容，对健康生活有什么重要意义？发散思维，展开联想，各抒己见，相互交流。提高学生自我保健意识，逐渐养成良好的生活习惯。

要点提示

1．本节课内容与学生的生理现象、生活实际紧密结合，教师要善于因势利导，鼓励学生提出问题，分析自己的亲身经历，引导学生积极探究，充分发挥学生学习的积极性和主动性。

2．本节课内容教科书提供了5幅图、1个小资料、1个表和4个旁栏思考题，这些内容形象、直观，教师要注意引导学生对这些图表进行分析，研究，从中挖掘出丰富的教育信息，延伸对知识的理解和应用。

3．本节课涉及到“尿的形成”这些初中生物学的知识，由于学过时间已久，学生对一些专业术语已把握不准，因此对这部分内容应作适当复习。高中选修第一章第一节一、水和无机盐的平衡和调节板书设计一水和无机盐的平衡体内物质来源去路水①饮水②食物中的水③代谢产生的水①肾脏排尿②皮肤排汗③肺排除水汽④大肠排便钠盐食物①肾脏排尿②皮肤排汗钾盐食物①肾脏排尿④大肠排便二水和无机盐平衡的调节

高中选修第一章第一节一、水和无机盐的平衡和调节参考资料

1.为什么钠离子主要存在细胞外而钾离子主要存在细胞内？这种机制依赖于细胞正常代谢提供的能量。很早以前，有人形象地把这一机制比喻为“泵”。能逆着浓度差将细胞内的Na+移出膜外，同时将细胞外的K+移入细胞内，称为“钠—钾泵”，简称“钠泵”。钠泵实际上是镶嵌在细胞膜上的类脂双分子层中的具有三磷酸腺苷酶（ATP酶）活性的一种特异性蛋白质，在Mg2+存在的条件下，可被膜外的K+或膜内的Na+所激活，因此又称为钠—钾依赖ATP酶。钠泵被激活后分解ATP并释放能量，用于转运Na+和K+，一般认为，钠泵酶分解一个ATP分子，即可排出3个Na+和摄入2个K+。所以，Na+主要存在细胞外，而K+主要存在细胞内。2.K+的分泌与K+—Na+交换在正常情况下，由尿中排出的K+大约是滤过的K+量的1/10，说明肾小管能重吸收K+。但对于人和哺乳动物来讲，当给以大量的钾盐时，尿中K+的排出量可超过肾小球滤过的K+量，这又表明肾小管有分泌K+的能力。至于机制可能与“钠——钾泵”有关，也可能与钠离子的重吸收造成的电位差有关。总之，K+的分泌都是与Na+的重吸收相关联的，故称为“K+—Na+交换”。这一过程受肾上腺皮质分泌的醛固酮调节。具有不平衡负载的功率因数补偿策略的研究作者:王慧波,王云亮,WangHuibo,WangYunliang作者单位:天津理工大学自动化学院,天津,300191刊名:电气自动化英文刊名:ELECTRICALAUTOMATION年,卷(期:2021,30(2引用次数:0次参考文献(6条2.AkagiH.KanazawaY.NabaeAInstantaneousreactivepowercompensatorscomprisingswitchingdeviceswithoutenergystoragecomponent1984(203.MaurlcioAredes.KlemensHeumannThree-PhaseFour-WireShuntActireFilterControlStrategies1997(2相似文献(1条1.学位论文王滨低压四桥臂静止同步补偿器研究2021静止同步补偿器在电力系统中的应用日益广泛,起到了提高电力系统功率因数、消除高次谐波的作用,显著提高了电网的供电品质,减小了馈电线路的线路损耗。目前静止同步补偿器主要应用于高压大容量的场合,在民用建筑中低压小容量的供配电系统中的应用还不多见。本文试图针对民用建筑中大量存在的变配电所研制一种系统电压为380/220V、容量在100lkvar及以下的静止同步补偿器。由于民用建筑中低压供电系统包含大量的照明负荷和电热负荷,由单相供电,因此通常都是三相不平衡的,因此,这种静止同步补偿器必须具有在不平衡供电系统正常工作的能力,并且除了补偿不平衡低压配电网络的无功、滤除高次谐波之外,还应起到平衡三相电流的作用。本文提出了采用直接电流控制的静止同步补偿器设计方案。工作和结论如下:本文所提出的静止同步补偿器可以应用于低压配电网三相不平衡无功负载的补偿,具有消除部分低阶的高次谐波、消除电源侧零序电流的功能。通过对现有静止同步补偿器主电路结构的对比分析,选择了以四桥臂变流器作为这种补偿器的主电路,建立了四桥臂静止同步补偿器的数学模型,在该模型的基础上确定了主回路的电流双滞环电流控制方法。四桥臂变流器的特点是除了三个相线有各自的控制回路之外,还增加了对中性线的控制回路。研究了各种补偿电流检测方法,选择了基于广义瞬时无功理论的无功及谐波电流检测方法。这种检测方法与其他检测方法相比,在电压波形也发生畸变的情况下,仍然保持良好的测量精度,生成给定电流指令。针对四桥臂变流器提出了一种对输出无功电流进行直接控制的控制策略并做了相关理论分析,这种方法基于非奇异坐标变换,将三相电流和三相电压变换到αβ0直角坐标系,以更加明确的方式给出无功电流、有功电流以及零线电流,再进行逆变换,确定各相补偿电流和零线补偿电流的给定值。由于电容直流电压的大小直接影响补偿电流对补偿电流参考值的跟踪能力,本文采用给定补偿电流相位平移的方法,使变流器在产生无功电流和高次谐波的同时也产生可控的少量有功电流来补充损耗,维持电容电压,而其控制回路则采用PI调节器对变流器直流侧电压进行控制。本文在所建立的数学模型的基础上对主电路和控制回路的性能,作了较为详细地分析,在研究过程中根据研究结果对系统作了多处改进。发表在本文中的结果是良好的,系统是能控的,稳定性是良好的,误差很小,这在模拟试验的结果中可以看出来。在研究的过程中,对系统的重要元器件进行了计算,列出了参数的计算过程和计算结果。这些计算结果使研究过程达到了扩大初步设计的深度。在研究过程中尤其是末期,在MATLAB上对系统作了仿真试验。仿真结果验证了该静止同步补偿器具有较好的补偿不平衡系统无功功率的性能,其动态响应令人满意,并且能够有效地滤除系统中低阶的高次谐波电流和零序电流。作为区别其他补偿器的特色,尽管三相负荷具有显著的不平衡状态,加入补偿器之后,电源端显示出良好的平衡状态,零序电流基本被消除了。学位论文完成后,作为超出了学位论文的要求继续研究的一部分,曾致力于将一台22kW的变频器改造为本文提出的静态同步补偿器,目前尚未完成。《民用建筑电气设计规范》规定供电系统的低压配电半径不应超过250m,因此在民用建筑群中低压变电所非常密集,功率因数补偿装置用量很大。因此可预计低压静态同步补偿器有良好的应用前景。下载时间:2021年5月18日三相不平衡负载新型无功补偿算法的研究李清川(甘肃成州锌业有限责任公司动力能源部,甘肃陇南742508[摘要]三相不平衡负荷对电网造成很大的危害,本文通过对现有不平衡补偿算法进行改进,进而建立三相四线制接线不平衡无功补偿模型。结果表明,该补偿模型可以使三相不平衡情况得到有效改善,获得较好的电能质量,并且达到较好的节电效果。[关键词]不平衡;三相四线制;负荷补偿;算法[中图分类号]TM761[文献标识码]A[文章编号]1003-8884(202104-0009-04ResearchonNewReactive2loadCompensationAlgorithmforThreePhaseULI(PowerandEnergyDepartment,Longnan742508,ChinaAbstract:Aimingunbalanceloadtopowernetwork,thispaperimprovesthecurrentalgorithm,establishesthemodelofthree2phasefour2wireconnectionunbalancereactive2loadTheresultsshowsthatthecompensationmodelcanmodifiesthreephaseunbalancesituationeffectively,getspreferablepowerquality,thenattainsremarkablepowersavingeffect.Keywords:unbalance;three2phasefour2wire;loadcompensation;algorithm[收稿日期]2021-06-02[作者简介]李清川(1969-,男,甘肃白银市人,电气工程师,大学本科,长期从事工厂高低压电气技术与管理工作.0引言随着电力电子技术的发展,电网中的冲击性、非线性负载不断增加,使得电网功率因数低、三相不平衡、高次谐波放大等电能质量问题日益严重[1]。当系统三相不平衡度超过一定范围,将会影响系统的安全运行,产生的负序电压和负序电流将导致旋转电机发热和振动、变压器漏磁增加和局部过热、电网线损增大及各种保护和自动装置误动等。纵观目前的研究现状发现,绝大多数不对称补偿方面的研究是针对三相三线制系统展开的,通常只考虑到系统存在负序分量的情况。只有少数学者对含有零序分量系统的不对称补偿进行了研究[2]。笔者专为三相四线的低压供电系统设计了不平衡补偿模型,同时结合无功补偿尽量只使用电容、而不使用电感的实际情况,在仅知补偿之前各相电流、有功功率以及无功功率的情况下,即可确定补偿的容量;并通过仿真验证了理论的正确性。1一般不平衡补偿算法假设补偿前负载的电压电流可测,负载的情况可以由负载的电压电流获得。三相电流存在不平衡,分别为I・a、I・b、I・c,各相功率因数分别为:cosθa,cosθb,cosθc。存在负序和零序分量,且补偿前后电源电压均对称,即:U・a=U・;U・b=a2U・;U・c=aU・上式中,a=-2+i2,a2=-2-i2则:9设计计算有色设备2021(4U・ab=U・a-U・b=(1-a2U・U・bc=U・b-U・c=(a2-aU・U・ca=U・c-U・a=(a-1U・(1补偿后,各相功率因数为1,三相电流平衡,不含有负、零序分量。所以,设补偿后:・Ia=・I;・Ib=a2・I;・Ic=a・I(・I为未知量。补偿系统接线如图1所示。图1三相四线制不平衡补偿示意图Fig.1Schematicdiagramofthree2phasefour2wireunbalancecompensation设系统各相的有功功率和无功功率分别为Pa、Pb、Pc和Qa、Qb、Qc,实际系统负荷部分是由角型接线形式和星接线形式组合而成,其有功功率和无功功率由两部分联合产生,确定[3]。为了简化分析,。经推导,QΔab=(Pa-PbQΔbc=(Pb-PcQΔca=(Pc-PaQYa=(Pb-Pc-QaQYb=(Pc-Pa-QbQYc=(Pa-Pb-Qc(2式(2中,QΔab—a相与b相间的无功补偿值,QΔbc—c相与b相间的无功补偿值,QΔca—a相与c相间的无功补偿值,QYa—a相与零线间的无功补偿值,QYb—b相与零线间的无功补偿值,QYc—c相与零线间的无功补偿值。当负荷不对称时,式(2计算结果有可能呈容性或感性,直接用于补偿回路设计时,电感成本和体积较大,损耗高。不平衡无功补偿的原则是[4]:(1只补偿电容;(2尽量使三相功率因数接近1,三相有功电流平衡;(3在满足上述条件基础上,尽量减小电容的使用数量。需要对上述结果进行改进。2改进不平衡补偿算法经推导,可得:QΔab+QΔac+2QYa=-2QaQΔab+QΔbc+2QYb=-2QbQΔbc+QΔac+2QYc=-2Qc(33U×Ia=3Pa+QΔac/2-QΔab/23U×Ib=3Pb+QΔab+QYb+Qb3U×Ic=3Pc-QΔac-QYc-Qc(4假定参数Qx,(2,得到如下的补偿公式[5]:-Pb-QxQΔbc=(Pb-Pc-QxQΔca=(Pc-Pa-QxQYa=(Pb-Pc-Qa+QxQYb=(Pc-Pa-Qb+QxQYc=(Pa-Pb-Qc+Qx(5令式(5大于0,即只有容性补偿回路,并令Qx依次定义为Qx1~Qx6,可得:Qx1<(Pa-PbQx2<(Pb-PcQx3<(Pc-PaQx4>Qa-(Pb-PcQx5>Qb-(Pc-PaQx6>Qc-(Pa-Pb(6并令:1设计计算有色设备2021(4Qxi0=min(Qx1,Qx2,Qx3Qxj0=max(Qx4,Qx5,Qx6Qxi1=max(Qx1,Qx2,Qx3Qxj1=min(Qx4,Qx5,Qx6Qxi2=medium(Qx1,Qx2,Qx3Qxj2=medium(Qx4,Qx5,Qx6.(7增序排列式(7的6个值可分为6种情况(见图2,横坐标为无功补偿量标么值,图2中的阴影部分为该工况时推荐取值域,原则是包含尽可能多的共用项。第1种工况时,Qxi0>Qxj0,此时取Qx∈[Qxj0,Qxi0],代入式(3,得到各相补偿电容值。图2据Qx值划分的6种工况Fig.2SixkindsofworkQx第2种工况时,Qxj0在共有区域外,对应Y型补偿支路。若Qxj0对应a相,则令QYa=0,不平衡,令Ia-Ib=Ib-Ic=K,立式(3和式(4,得:QΔab=3(2a-Pc-Qa+UKQΔbc=(Pb-Pc-Qa+UKQΔca=3(Pb+Pc-2Pa-Qa-UKQYa=0QYb=3(2Pc-Pa-Pb-Qb+Qa-UKQYc=3(Pa+Pc-2Pb-Qc+Qa(8令式(8每项均大于0,以保证容性补偿,可得:UK>-3(2Pa-Pb-Pc+UK>-(Pb-Pc+UK<3(Pb+Pc-2Pa-UK<3(2Pc-Pa-Pb+(9为了既保证补偿效果,又尽可能减小容量,UK取区间取小值,代入式(8,可得各相补偿电容值。当Qxj0对应b相或c相、以及其它工况时,都可得到在理论推导的基础上,使用PSCAD/EMTDC软件对上述分析的算法模型进行仿真验证,并进行比较对照。311算例1某一三相不平衡系统,补偿前:Pa=63163kW,Qa=-103165kVar;Pb=35157kW,Qb=-7417kVar;Pc=8314kW,Qc=-59141kVar。经计算符合工况1,取Qx=Qxi0=-55123kVar,补偿前后的仿真波形见图3。补偿前,a相功率因数为0152,b相功率因数为0143,c相功率因数为0181,电流不平衡度为37117%。补偿后,a相功率因数为0197,b相功率因数为0195,c相功率因数为0198,电流不平衡度为0126%。312算例2补偿前,Pa=22kW,Qa=-14kVar,Pb=33kW,Qb=-20kVar,Pc=44kW,Qc=-27kVar。经计算符合工况2,取Qx为-1712kVar,图4为补偿前后电压电流仿真波形。补偿前,a相功率因数为0184,b相功率因数为0186,c相功率因数为0185,电流不平衡度为4815%。11设计计算有色设备2021(4图3补偿前后三相电压电流与a相电压电流波形Fig.3Waveformofthree2phasevoltageandcurrentandaphasevoltageandcurrentbeforeandaftercompensation补偿后,a相功率因数为0195,b0193,c相功率因数为0198,电流1713%。,。4结束语使用改进的不平衡电流无功补偿模型,可将功率因数补偿至1,并显著减小三相电流的不平衡度;该计算法使用方便,编制成软件包后,可以用于工程实际,具有实用价值。[参考文献][1]王永民,景有泉,王涛.基于电容器跟踪投切的无功补偿图4a相电压电流波形Fig.4Waveformof2voltageandcurrentabeforeand,2006,(1:29-33.[2,WUChi2jui.On2linereactivepowercompensationschemesforunbalancedthreephasefourwiredistributionfeed2ers[J].IEEETransactionsonPowerDelivery,1993,(10:1958-1965.[3]谢连富,单铁铭.不平衡电流无功补偿方法的研究[J].继电器,2006,34(9:76-79.[4]LEESan2yi,WUChi2jui.Reactivepowercompensationandloadbalancingforunbalancedthree2phasefour2wiresystembyacombinedsystemofanSVCandaseriesactivefilter[J].IEEEProceedingElectricPowerApply,2000,(6:563-568.[5]单铁铭,杨仁刚.不平衡电流无功补偿方法的研究[J].电力自动化设备,2004,24(12:26-29.⊥(上接第4页6结论(1采用立盘过滤机进行铝土矿正浮选精矿浆过滤是可行的,可以得到与陶瓷过滤机相当的滤液浮游物和滤饼水分指标,产能明显高于陶瓷过滤机,试验最高产能达300kg/(h・m2以上,平均产能263kg/(h・m2,滤布使用周期500h以上。(2采用立盘过滤机进行铝土矿正浮选精矿浆过滤,真空度控制在01078~01092即可满足要求;进料浓度控制在58%~6615%,对产能影响不大,产能随进料浓度的提高呈缓慢上升趋势。(3采用无纺布作为过滤介质,立盘过滤机产能随运行时间呈阶段性衰减,150h后衰减5%,350h后衰减20%;同时可能存在滤布的内侧织物的蓄水现象,当反吹风时,滤液被带出,造成滤饼水分升高。有必要进行多种滤布的比选试验,选择性能更优越的滤布作为立盘过滤机的过滤介质。(4采用立盘过滤机进行铝土矿正浮选精矿浆过滤与陶瓷过滤机相比,具有产能高、清理维护量小、材料消耗少的优点。[参考文献][1]刘伟,刘祥民,李小斌,等.中州300kt/a选矿拜尔法产业化技术分析[J].轻金属,2005,(2:3~8.⊥21设计计算有色设备2021(4机电工程技术2021年第39卷第02期收稿日期：2021－09－29，总谐波畸变THD过大，会对母线电网造成了严重的不利影响。，；总谐波畸变文献标识码：A文章编号：1009－9492(202102－0088－03有源功率因数校正技术在高频开关电源中的应用研究向琼（广东电网公司佛山供电局，广东佛山528000）1引言开关稳压式电源的效率可以高达70％以上，所以它取代了上一代晶体管线性稳压电源成为当今最为广泛使用的电源。在开关电源中，电网的交流电经过初次晶体管电路整流后，接着并联一个较大的电容（如图1所示），从而得到波形较为平整的直流电压，再进行下一步的输出处理，得到用户满意的电压。然而这样大量使用储能元件和非线性元件的恶果就是使得电网输入的交流电流产生严重畸变，从而带给电网大量的谐波电流，使输入功率因数降低。大量的电流谐波分量流入电网后将在电网内形成谐波“污染”。一方面产生“二次效应”（即电流流过线路阻抗造成谐波电流电压降，反过来使得原本正弦波的输入电压也发生畸变；另一方面，会造成电路故障，引起变电设备的损坏。另外，由于谐波电流的存在，使AC－DC电路的输入功率因数降低，电网的输入伏安数大，而负载上得到的有效功率却小。随着开关电源设备的广泛使用，为了保证电网的供电质量，为了提高功率因数及节能，制定了一系列的国际标准（如IEC－555－2和EN60555－2等）［1］，限制各次谐波不得大于某个极限值。2提高功率因数的方法2．1无源滤波器这种方法是在图1所示电路的整流电路和大电容之间串联一个滤波电感，或者在交流侧接入谐振滤波器。其优点是简单，低成本，EMI小，易于实现；缺点是体积重量大，得不到高功率因数（只能达到90％左右），工作性能与频率、负载及输入电压有关，电感与电容将形成大的充放电电流等。2．2有源功率因数校正器（有源滤波器）在整流与负载之间接入DC－DC开关变换器，应用电流反馈，使得输入电流跟随正弦输入电压波形，达到正弦化的效果，从而使输入的总谐波电流分量（TotalHamonicDistortion，用THD表示）限制在5％以内，功率因数可达99％以上。因为在这种方案里面使用了有源元件，所以称为有源功率因数校正（ActivePowerFactionCorrection，简称APFC）［2］。它的优点是：较高的功率因数（97％～99％），THD小，输入电压范围大（90～270VAC），工作的开关频带宽，体积小，重量轻，恒定的输出电压；缺点是：电路复杂，成本高，EMI高。如今，APFC技术在开关电源中得到了广泛的使用。3功率因数和总谐波畸变（THD）因为开关电源的输入电流为严重的非正弦，所以在开关电源中功率因数的定义和计算与电工原理里面线性电路的功率因数计算有很大的差异。当输入电压Vi（有效值V）是正弦，输入电流为非正弦时，输入电流的有效值为：图1AC／DC整流电路应机电工程技术2021年第39卷第02期I＝12n姨（1）上式中：Ii（i＝1，2，3…n）为输入电流各次谐波的有效值。假设基波电流I1落后于输入电压Vi的相位差为α，则此时的有功功率为P＝VI1cosα，功率因数就可以写为：PF＝VI1cosα／VI＝I1cosα／I（2）cosα称为位移因数，定义总谐波畸变（THD）为：THD＝23n1姨（3）由此可得：PF＝I1cosα／I＝1姨cosα（4）PF与THD的计算结果如表1所示。由表1可见，当THD≤5％时，PF值可控制在0．999以上。4有源功率因数校正电路结构APFC从电路拓扑结构上来说可以分为单级式和两级式（如图2所示）［3］。两级式电路由前级PFC电路（一般是Boost升压型）和DC／DC变换器构成，前级实现功率因数校正，后级实现输出电压调节和隔离，其优点是两级电路可以单独分析、设计和控制，也是至今在较大功率场合使用的最多的APFC电路模式；而单级式APFC电路集功率因数校正、输出电压隔离和稳压于一体，结构简单，效率高，但是控制相对复杂，适用于功率小（一般不超过200W）的场合。5APFC的控制策略根据电感电流是否连续，PFC分为不连续导通模式（DCM）和连续导通模式（CCM）。DCM的控制可以采用恒频、变频、等面积等多种方式。CCM模式根据是否直接选取瞬态电感电流作为反馈和被控制量，分为直接电流控制和间接电流控制。DCM控制又称电压跟踪方法，它是PFC中简单而实用的一种控制方式，应用较为广泛。DCM控制模式的特点如下：（1）输入电流自动跟踪电压且保持较小的电流畸变率；（2）功率管实现零电流开通（ZCS）且不承受二极管的反向恢复电流；（3）输入输出电流纹波较大，对滤波电路要求高；（4）峰值电流远高于平均电流，器件承受较大的应力；（5）单相PFC功率一般小于200W，三相PFC功率一般小于10kW。CCM相对于DCM的优点为：（1）输入和输出电流纹波小、THD和EMI小、滤波容易；（2）RMS电流小、器件导通损耗小；（3）适用于大功率应用场合。CCM模式下有直接电流控制与间接电流控制两种方式。直接电流控制的优点是电流瞬态特性好，自身具有过流保护能力，但需要检测瞬态电流，控制电路复杂；间接电流控制的优点是结构简单、开关机理清晰。DCM控制尽管简单，但由于器件承受较大的开关应力。限制了其功率应用范围。CCM控制中，直接电流控制应是发展的主流，它适用于对系统性能指标和快速性要求较高的大功率场合。6一种单级单相PFC电路研究在此要进行分析研究的是单相并联功率因数校正电路（PPFC）中的一种。其电路的主电路如图3所示。PPFC一般归类于单级功率因数校正中，它是界于两级和单级之间的一种APFC技术。此处分析的这种PPFC电路使用了两个反激式变换器，变换器I主要任务是通过快速的动态响应来调节输出电压；变换器II则进行输入电流斩波及功率因数校正。两个变换器共同来传递电网功率。这个电路的优点在于：（1）提供良好的功率因数和输出电压调节；（2）输入电感和直流线电容的体积可以取更小体积的型号；（3）二极管反向恢复损耗更小；（4）直流线电压和电流得到了降低，使得开关等器件的压力减小。6．1电路工作原理t0－t1：电流不会同时流入两个绕组之中。当开关管Qh开通，二极管Dh因为电压反偏而关断，其上电压VD等于VO＋Vhi／n。0．5LmhI2的电能转换为磁能，原边电流ih从剩磁电流开始按固定的斜率（Vhi／Lmh）增加到idr，而另一个变换器的电流ip则不断减小，idr也不断减小直到ip为0时止。t1－t2：原边电流继续增加，此时斜率为Vdr／（Lmh＋Ldr）。t2－t3：当开关管Qh的关断时刻来临，二极管Dh因为（b）单级型图2APFC电路基本拓扑（a）两级型PFTHD％0．5811400．990140．995100．9985表1PF与THD的计算结果应用技机电工程技术2021年第39卷第02期拆下调节设备底座与产品底座的连接。图1中的传动系统流入下道工序继续装配其它部件。5结束语此皮带调节设备设计的主要思路是将中心距的距离调节通过传感器转化为对皮带张力的调节，降低了各个零件的加工精度，降低产品总体成本；主要优点是调节完成的每台设备的皮带松紧度基本是一致的，不会因为外界条件的变化使皮带的松紧度产生不同。此设备已经大量使用在生产中，对工人的要求降低了，对产品底座上固定轴孔的中心距加工要求降低了，同时也对皮带长度公差降低了要求，而且极大的提高了生产效率，提高了产品的直通率；此设计方案可以应用在有皮带传动的机构上来调节皮带的松紧度，也可以作为一种设计方法供广大工程设计人员来参考应用。参考文献：［1］成大先．机械设计手册第3卷（第四版）［M］．北京：北京化工出版社，2002．作者简介：赵小平，男，1973年生，陕西人，大学本科，工程师。研究领域：通讯设备的结构设计与开发。(编辑：向飞（b）II变换器的输出电压控制及输入电流斩波图4控制方框图（a）I变换器的输出电压控制正偏导通，原边电流停止流动，存储在线圈绕组中的磁能开始释放到副边。这时，开关管Qh上的电压VQh为Vhi＋nVo，ip等于idr，并开始随着输入电压减小而减小，同时副边电流ioh以n2Vo／Lmh为斜率减小。6．2占空比的计算占空比与Vo、Vdr的关系如下式：Vodr＝D（5）其中：D是开关的占空比；n为变压器原副边匝数比。从式（5）得到变换器II的开环占空比为：Dopen,h＝nVodro（6）变换器I的开环占空比为：