基于matlab设计的软开关型apfc电路new

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1、万方数据第27卷第8期2007年8月电力自动化设备ElectricPowerAutomationEquipmentV01．27No．8Aug．2007o基于Matlab设计的软开关型APFC电路任开春，严志强，王永民(重庆通信学院电力工程系，重庆400035)摘要：将一种改进型软开关电路与Boost电路相结合，组成一种软开关型有源功率因数校正(APFC)电路。软开关型APFC电路的主电路是将输入端的交流变换为直流。并在软开关条件下实现功率因数校正。基于Boost型功率因数校正电路，利用改进型ZVT(ZeroVoltageTran

2、sition)实现软开关。电路由基本Boost电路和辅助谐振网络2部分组成。电路中的主开关管是零电压开通和零电压关断的，辅助开关管是零电流开通和零电压关断的。在软开关型APFC电路中，选用平均电流控制方式。给出了电路中主要元器件参数(升压电感、滤波电容、辅助电感、辅助电容、采样电阻及输出负载)的选取方式．仿真结果表明，功率因数可达0．9976。关键词：有源功率因数校正：零电压开关：Matlab仿真中图分类号：TM933．3；TM714文献标识码：B文章编号：1006—6047(2007)08—0095一04有源功率因数校正(AP

3、FC)电路通过引入有源开关器件，较大幅度地减小了交流侧的谐波电流，提高了功率因数。但随着有源开关器件的引入，开关器件的通断损耗增大，电压、电流应力加大，因此，为克服这些问题，引入了软开关技术。现将一种改进型ZVT(ZeroVoltageTransition)软开关应用于APFC电路中[1_钉，通过仿真分析验证了电路设计的合理性，通过构建电路模型，进一步验证了其可行性。1软开关APFC电路设计[5’12]1．1主电路设计主电路的作用是将输入端的交流变换为直流，并在软开关条件下实现功率因数校正。其中，功率因数校正借助于Boost型电

4、路，而软开关则是利用改进型ZVT技术实现的，如图l所示。—●—_工j，，二L记％Z∑ZLj比8雨。、r，h、JI卜I=；j匿Z一+=c：违最记c一∑=风[VnVD01一JeV_12Z∑Z∑R。图1典型的软开关APFC电路Fig．1T灌icalsoft—switchingAPFCcircuit电路由基本Boost电路和辅助谐振网络2部分组成。辅助谐振网络由辅助开关管V，：，谐振电感L。，谐振电容ca和C，，辅助二极管V。。、VDb、VD。组成。辅助谐振网络为主开关管vT。提供零电压开通条件，其工作过程可分为以下6个步骤[1]：．a

5、．假定主开关管V，，处于关断状态，此时二极管V。。导通，电感L给电容C充电；收稿日期：2006一12—31；修回日期：2007一04—24b．当需要开通主开关管V，。时，提前开通辅助开关管V，：，此时谐振电感L。的电流由零开始线性增加，当L。的电流等于￡的电流时，V。，关断；c．V。。关断后，谐振电感三。和谐振电容C。构成谐振电路，C，电压逐渐降低。当等于零时，主开关管V，。的体内二极管V。。，导通，谐振电路停止谐振，V，，两端的电压维持为零：d．开通VT，，实现零电压开通；e．vT。开通后，关断V恸此时￡。和C。构成谐振电路，

6、但由于C。的起始值是零，因此，V，：是在零电压条件下关断的，当C。的电压等于输出电压时，二极管V。。导通，丘的电流线性减小，当减小到零时，V。。和VDb关断；￡关断主开关管V，。，此时电感毛的电流分别给电容C。和C。充电，由于电容C，的起始电压是零，因此，V，，是零电压关断的，当C，的电压升高到与输出电压相等时，C。的电压已经减小到零，二极管V。。截止，二极管VD】导通。以后重复前面的过程。因此，从上述的分析可知，主开关管V，。是零电压开通和零电压关断的，因而是真正的zVT模式：辅助开关管是零电流开通和零电压关断的，是ZCT(Z

7、eroCurrentTransition)和ZVT的结合。1．2控制电路的选择Boost功率因数校正的控制电路有多种．其中平均电流控制方式，由于其总谐波失真度THD(TotalHannonicDistortion)和电磁干扰EMI(ElectroMagne—ticInterference)小，对噪声不敏感，开关频率固定，电感电流峰值和平均值之间的误差小，适用于大中功率场合，是目前APFC中应用最多的一种控制方式。因此，在软开关APFC电路中，选用平均电流控制方式。为了保证主开关管在零电压状态下开通。保证辅助开关管在C。上的谐振电

8、压降至零这段时间内万方数据电力自动化设备第27卷始终保持导通，可以加上一段固定的延迟时间，该时间的大小等于输入电压下限、满负载状态下的零电压过渡时间tzVt=血我}+手、／耵[131，这也是辅助开关管较之主开关管的提前导通时间。2软开关APFC电路参数选取2．1