基于Matlab的交流斬波型PFC電路仿真研究
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大量電力電子裝置和非線性負(fù)載的廣泛應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)電壓及電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生了大量的諧波，導(dǎo)致電源輸入功率因數(shù)降低，對電網(wǎng)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，使用電設(shè)備所處環(huán)境惡化，也對周圍的通信系統(tǒng)和公共電網(wǎng)以外的設(shè)備帶來危害。為了改善電網(wǎng)環(huán)境，必須了解產(chǎn)生諧波污染的原因，并對諧波進(jìn)行有效的抑制，進(jìn)行功率因數(shù)校正。為了提高供電線路功率因數(shù)，保護(hù)用電設(shè)備，世界上許多國家和相關(guān)國際組織制定出相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以限制諧波電流含量。如：IEC555-2，IEC61000-3-2，EN60555-2等標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定允許產(chǎn)生的最大諧波電流。我國于1994年也頒布了《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》標(biāo)準(zhǔn)(GB／T14549-93)。因此，功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)便成為電力電子研究的熱點。
1 諧波的抑制與功率因數(shù)校正方法
解決電力電子裝置和其他諧波源的污染問題主要有兩種方法：一是采用無源濾波或有源濾波電路來旁路或濾除諧波；二是對電力電子裝置本身進(jìn)行改造，使其補償所產(chǎn)生的諧波，采用功率校正電路，使其具有功率因數(shù)校正功能。
功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)主要為無源PFC和有源APFC。無源PFC是采用無源元件來改善功率因數(shù)，減小電流諧波的，方法簡單但電路龐大笨重，有些場合無法適用，且功率因數(shù)一般能達(dá)到0．90。有源APFC是將一個變換器串入整流濾波電路與DC／DC變換器之間，通過特殊的控制，強迫輸人電流跟隨輸入電壓，使得輸入電流波形接近于正弦波，并且與輸入電壓同相位，提高功率因數(shù)，使其達(dá)到功率因數(shù)為1的目標(biāo)。反饋輸出電壓使之穩(wěn)定，從而使DC／DC變換器的輸入事先預(yù)穩(wěn)，該方法設(shè)計易優(yōu)化，性能進(jìn)一步提高，因此應(yīng)用廣泛。
2 傳統(tǒng)功率因數(shù)校正電路的結(jié)構(gòu)及其缺點
基于PFC的拓?fù)潆娐返难芯楷F(xiàn)在已經(jīng)非常成熟，而且得到了十分廣泛的應(yīng)用，使用得最多的是升壓斬波(Boost)和降壓斬波(Buck)電路。傳統(tǒng)的單相功率因數(shù)校正電路的結(jié)構(gòu)如圖1所示。
其中，Boost拓?fù)潆娐酚捎诮Y(jié)構(gòu)簡單和成本低廉而最為流行，電路中交流電源通過專用整流橋轉(zhuǎn)換成直流，后經(jīng)過Boost PFC電路輸出，該方法具有較好的控制效果，在中小功率電源中應(yīng)用較為廣泛。但其也存在一些缺點：
(1)任何時刻都有三個半導(dǎo)體器件導(dǎo)通，隨著功率的提高，整流橋上消耗的功率也會隨之增加，從而提高了電源的發(fā)熱損失，降低了電源效率；
(2)該Boost電路有很高的開關(guān)頻率，增大了電路的開關(guān)損耗；
(3)直流側(cè)的二極管降低了直流電壓，增加了電路功耗和不穩(wěn)定性。
應(yīng)用這里所提出的交流斬波功率因數(shù)校正電路，可以解決傳統(tǒng)校正電路中存在的以上問題。
3 交流斬波功率因數(shù)校正器的基本電路和工作原理
3．1 Boost型交流斬波功率因數(shù)校正電路
Boost型交流斬波功率因數(shù)校正電路的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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