兩種高功率因數(shù)開關(guān)電源設(shè)計方案的比較(3)

　　3 有源功率因數(shù)校正技術(shù)

　　本節(jié)采用如圖2所示的方案，基于Boost-APFC的功率因數(shù)校正電路如圖5所示。該電路由主電路和控制電路組成。主電路包括橋式整流器、升壓電感、功率開關(guān)管、續(xù)流二極管以及濾波電容等，控制電路包括電壓誤差放大器VA、電流誤差放大器CA、基準(zhǔn)電壓源、乘法器、PWM 比較器以及柵極驅(qū)動器。

　　圖5 基于Boost-APFC的功率因數(shù)校正電路

　　工作原理：APFC主電路的輸出電壓經(jīng)電阻分壓后與基準(zhǔn)電壓相比較，誤差值輸入到VA;VA 輸出信號X與輸入電壓檢測信號Y一起輸入乘法器，經(jīng)過平均化處理、放大、比較后，再經(jīng)過PWM 比較器加到柵極驅(qū)動器，產(chǎn)生對開關(guān)管VT的控制信號，從而使電感Ls上的電流（即輸入電流）平均值始終跟蹤模擬乘法器輸出的半正弦信號，即跟蹤了輸入電壓波形，并實現(xiàn)了輸入電流正弦化，使功率因數(shù)接近1，達(dá)到校正功率因數(shù)的目的。

　　4 仿真分析

　　4.1 PWM 整流器電路仿真與分析

　　采用Matlab7.6對所設(shè)計的單相全橋電壓型PWM 整流器進(jìn)行建模和仿真，在Simulink中搭建仿真模型，主電路仿真參數(shù)：峰值電壓為311V，頻率為50Hz，相位為0°，采樣時間為0s;Ls=2mH，Rs=0.5Ω，直流側(cè)濾波電容Cd=2 500μF，直流側(cè)負(fù)載電阻RL=50Ω；從Power Electronics中調(diào)用Universal Bridge 模塊，并將其設(shè)置成二橋臂IGBT/Diodes模式，仿真算法設(shè)置為可變步長類算法中的ode45算法。

　　交流輸入側(cè)電壓與電流的仿真波形如圖6所示，可見交流側(cè)電流、電壓能始終保持同相，且電流能實現(xiàn)正弦化。直流側(cè)輸出電壓波形如圖7所示，可見0.06s后輸出電壓穩(wěn)定在400V左右。

　　在Powergui模塊中對電路進(jìn)行FFT分析，在Available Signals中進(jìn)行相關(guān)設(shè)置后對輸入側(cè)電流進(jìn)行諧波分析，結(jié)果如圖8所示。由圖8可知，總諧波畸變率DTH=0.77%，實現(xiàn)了系統(tǒng)低諧波畸變率的目標(biāo)，電流諧波得到了很好的抑制。

　　圖8 輸入側(cè)電流諧波分析結(jié)果

　　PWM 整流器功率因數(shù)波形如圖9所示。由圖9可知，電路功率因數(shù)始終大于0.985，且工作0.03s后功率因數(shù)能達(dá)到1.

　　圖9 整流器功率因數(shù)波形