基于matlab的有源功率因数校正器设计

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1、万方数据8测试技术卷⋯+、霜爵存苫前n⋯ologY，如何结了APFC的，最后用SIMULINK建立了一个AFPCY．,方真电路，给出了仿真波形。关键字：APFC；HA丁LA8／SI刚LINK；自动控制：信号分析中图分类号：州91文献标识码：A文章编号：1003-0107(2007)10—0008-04Abstracts：ThetechnologyofAPFCisusingwidelyinthesystemofpowerelectronicdeviceslnmanyapplicationshowtodesignaAPF

2、Csatisfiedwiththewholepowersupplysystemhasalreadybecomeataskthatwemustfaced．InthepaperwedescribledsimplytheprincipleofAPFCandadjustadtheparametersofbackvoltagesegment、currentsegmentandforwardvoltagesegmentwithMATLABWecreatamodleofAPFCusingSIMULlNK．andIistit’ske

3、ywaves．Keywords：APFC：MATLAB，SIMULlNK：AutomaticcontroI：SignalanalysingCLCnumber：TM91Documentcode：AArticlelD：1003—0107(2007)10—0008—041．引言当前单相APFC技术已完全成熟，应用到开关电源中可提高功率因数至0．98以上，成为许多开关电源的必备前级，应用日益广泛。快速高效地设计出满足系统要求的APFC已成为工程技术人员必须面X,／的问题。MATLAB强大的信号分析处理能力对高效地设计AF'F

4、C及整定各个环节的参数带来了极大便利。本文采用MATLAB设计实现了一个3Kw的功率因数校正器，给出了S1MULlNK仿真电路及波形，并成功应用于研发的xray电源系统中。2．APFC控制原理简述传统的功率因数校正器，主电路一般采用B00ST升压电路，控制策略采用平均电流法控制。其基本控制思想为：检测电路平均电流，使之跟随网压，与网压同波形、同相位从而实现输入端功率因数近似为1。如图1，秀寻质量ELECTROMCSQ“^L，ryFcn(qk)为网压衰减环节，取得网压信号作为电流的标准参考量的一部分；Fcn(bk)为反

5、馈电压校正环节，以保持输出电压的稳定；Fcn(I)为电流校正环节，实现对电流的正弦化校正。3．APFC的MATLAB设计这里，以设计一个3KW的有源功率因数校正器为例进行叙述。假设输入电压为220Vac，输出电压为40Vdc．输出电容为940uF，储能电感为1mH．基于此，对APFC控制部分进行MATLAB仿真设计。对APFC控制电路的设计即是合理地整定Fcn(qk)、Fcn(bk)及Fcn(i)三个环节的参数，以使电路获得良好的稳态和动态响应性能。网压和输出电压分别经前馈环节Fcn(qk)和反馈环节Fcn(bk)进

6、入乘法器相乘后作为电流环的基准量。这样为了确保回路电流的正弦波形，乘法器的输出必须为标准的正弦波形，所以Fcn(qk)、Fcn(bk)要尽可能的衰减可能引起电流波形失真的各种谐波及相移因数。乘法器输。一r、1～．◇．一匕扣”。_LT甲一甲穗，④jAPFCa睦制原理框图2007第10期万方数据测蠛罄誊誊⋯。。，赣撩臻镄，一⋯TestTechnoloav出幅德决定着平均电流的大小，为了实现宽范围输入电压下稳恒的输趣电压，妊须使乘法器的输出幅僦与网压成反比。●葡馈电压环节(Fcn(qk))的设量{‘APFc电路在宽范围输入

7、电压下，输出电压是稳定的，由APFC控裁理论翔，黼压经Fcn(鹰k)后的量必须与网压成反比。同时，需要最大程度的衰减二次谐波对输入曦流失囊的影响。对既，可以设计一个截至频率很低的单极点滤波器来获得平均输入电压，憾是系统对赣入毫压的魄应速度也有较高的要求。这里选择二阶滤波器作为乎衡折衷的一个选择。著显，二阶滤波器逐将导致二次谐波相移180度，从而使产生的三次谐波电流与输入电流的褪移量变得与电压樵隧。基予此，对该滤波环节作了试凑设计。对前馈环节的滤波环节设诗，主要是确定两个极点的位置。运用MATLAB自控设计工具箱，可方

8、便地调整极点位置以获褥楚好光的衰减性髭秘快速暖应。见图二，二次谐波几乎无法通过，并且系统也有良好的响应经戆。经多次试凑实验，最后设定两个开环极点为：p1=--23，4p2=一10．1假设整滚惹鳇电器为u。=

9、√2ucosWt(3～1)幽傅立叶分解知H±n=e。十c。cos2Wt+C{cos4Wt+十c。COSrlwt(3-2)一釉utdtj三一