基于MATLAB的有源功率因数校正器设计

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基于MATLAB的有源功率因数校正器设计

    1．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o．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对的问题。

       MATLAB强大的信号分析处理能力对高效地设计APFC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SI MULINK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

( h/ O" {# l' Y0 d' `2 u       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，Fcn(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HATLAB设计
3 P9 C  P5 g  O
0 a/ j  B9 _" D3 j8 M# ]5 S       这里，以设计一个3 Kw的有源功率因数校正器为例进行叙述。假设输入电压为2 2 0 Vac，输出电压为4 O O V d c．输出电容为9 4 o u F，储能电感为1 m H．基于此，对A P F c控制部分进行 M A T L A B仿真设计。 对A P F c控制电路的设计即是合理地整定Fc n(qk)、 Fcn(bk)及Fc n(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。
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       网压和输出电压分别经前馈环节F c n(q k)和反馈环节Fcn(bk)进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F cn(qk)、F c n(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。乘法器输出幅值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出电压，必颂使乘法器的输出幅值与网压成反比。

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