开关电源APFC实现方法及仿真验证

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1、开关电源APFC实现方法及仿真验证摘要：随着电子科学技术的飞速发展，开关电源类装置在生产和生活的各个领域应用日趋广泛。然而，由于其低功率因数，给电力系统注入了大量的谐波，致使电网中谐波的污染日益严重。有源功率因数校正技术是提高功率因数，减少整流电路谐波的重要手段，能够使输入电流成为与电网电压同相位的正弦波，使整流电路基本不产生谐波。因而成为目前电力电子学领域研究的热点。本文基于boost电路介绍了峰值电流控制、滞环比较控制、平均电流控制三种APFC的实现方法，然后通过MATLAB仿真验证这三种方案的可行性，并对其性能进行比较。ABSTRACT：Withthefastdevelopi

2、ngofelectronicscienceandtechnology,thedevicesofswitchpowersupplyhavebeenusedinthefieldofmanufactureandlivinggraduallyextensive.However,becauseofthelowpowerfactorofthesedevices,ithasinjectedalotofharmonicinelectricalpowersystem,whichcausetheharmonicpollutionproblemsareincreasingserious.Theactiv

3、epowerfactorcorrectiontechnologyisanimportantmethodwhichcanincreasethepowerfactorandreducetherectificationcircuitharmoniccurrent.Thistechnologycanmaketheinputcurrenttobesinusoidalwavewiththesamephasewiththeinputvoltage,andmaketherectificationcircuitdoesn'tproduceharmoniccurrentbasically.TheAPF

4、Ctechnologybecomeanhotresearchsubject.Inthispaper,itfirstintroducesthreemodesofAPFCcontrol:peakcurrentcontrol,averagecurrentcontrolandcurrenthysteresiscontrol,andthenusetheMATLABtodothesimulationandcomparetheirPerformance.1.APFC峰值电流控制方法1.1控制原理概述控制原理图如图所示；图1峰值电流法控制，Boost功率因数校正器原理图如图1所示，控制开关管Tr的

5、电流Is被检测，所得信号IsRi送入比较器。电流基准值由乘法器输出Z提供，Z=XY。X是输出电压Vo/H与基准电压Vref之间的误差信号，Y是电压检测值，因此电流基准为双半波正弦电压，使输入电感电流的峰值包络线跟踪输入电压Vdc的波形。在上述系统中存在两种频率的电流：基准电流为工频，被控制调节的输入电流为高频。在该控制方式下控制开关管在恒定的时钟周期导通，当输入电流上升到基准电流时，控制开关管关断。1.2仿真分析APFC峰值电流控制的MATLAB仿真图如下：图2APFC峰值电流控制仿真图仿真中加入斜坡补偿，用到RS触发器产生MOSFET的控制信号，实验波形如下：检测电感电流，当电流

6、瞬时值大于给定值时，RS触发器产生低电平信号，关断MOSFET，电流下降。得到的瞬时电流波形及给定电流波形如图2所示，由波形可以看到，瞬时电流峰值跟随给定电流。图3峰值电流控制给定电流及瞬时电流波形2.APFC滞环控制方法2.1原理概述控制原理图如下：图2-7滞环电流法控制，Boost功率因数校正器原理图如图2-7所示，在该控制方式下，控制开关管导通时电感电流上升，上升到上限值时，滞环比较器输出低电平，控制开关管关断，电感电流下降；下降到下限值时，滞环比较器输出高电平，控制开关管导通，电感电流上升，如此周而复始地工作。滞环电流控制和峰值控制的区别在于：前者检测的电流是电感电流，并且

7、控制电路增加了一个滞环逻辑控制器。所检测的电压经分压后，产生两个基准电流：上限值和下限值。当电感电流达到基准下限值Imin时，控制开关管导通，电感电流上升；当电感电流达到基准上限值Imax时，控制开关管关断，电感电流下降。2.2仿真分析仿真电路图如下：仿真过程中使用relay滞环模块产生MOSFET驱动信号，仿真结果如下：3.APFC平均电流控制方法3.1原理概述控制原理图如下：平均电流控制的主要特点是用电流误差放大器CA代替电流比较器，以输入整流电压和电压误差放大输