雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器建模和仿真

0 引言

傳統(tǒng)單相升壓APFC電路已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到功率因數(shù)校正電路中，但是該方案需要獨立的不可控整流橋，置后的升壓電感需要解決抗直流偏磁問題，而且升壓電感的位置很不利于整個功率電路的集成。這些引起了人們對傳統(tǒng)單相升壓APFC電路的重新思考，設(shè)想在利用其成熟控制思想與現(xiàn)成控制電路的前提下，使整個功率電路便于功率集成。近年來在這方面已經(jīng)取得了很大進步，有多種電路拓撲被提出，其中雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器電路憑借其特有的性能引起了人們的關(guān)注。

1 雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器電路結(jié)構(gòu)

雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器的電路如圖1所示。輸入部分有交流電壓源VS和濾波電容C1組成。雙向開關(guān)S1和電感L完成功率因數(shù)校正功能，其中雙向開關(guān)S1由D5、D6、D7、D8和V1組成。整流部分由D1、D2、D3、D4構(gòu)成，C2起儲能和輸出濾波的作用，R為負載。

圖1 雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器主電路

2　雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器電路工作狀態(tài)分析

下文將對雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器電路動作過程進行分析。在連續(xù)導(dǎo)通模式下，對應(yīng)開關(guān)管的一個高頻周期，流過電感L的電流iL，加在開關(guān)管V1兩端的電壓Vds和輸出電流i0的波形如圖2所示。對應(yīng)各段時間的等效電路如圖3所示。其中工作狀態(tài)1和工作狀態(tài)2是工頻正半周時的情況，工作狀態(tài)3和工作狀態(tài)4是工頻負半周時的情況，后兩個狀態(tài)只是前兩個狀態(tài)在負半周的重復(fù)。為了分析方便，各二極管和開關(guān)管的導(dǎo)通壓降看作零，等效電路中的D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8僅表示電流流過的通路，C2看作足夠大，保證輸出電壓恒定，C2很小可以忽略不計。

(a)正半周一個周期的波形

(b)負半周一個周期波形

圖2 變換器電路開關(guān)動作時iL、Vds、i0的波形

圖 3 各種工作狀態(tài)時的等效電路