基于無橋APFC電路的單周期控制方案與應(yīng)用

其控制環(huán)路包括電流內(nèi)環(huán)和電壓外環(huán)，電流環(huán)采用了內(nèi)嵌式的輸入電壓信號，通過脈寬調(diào)制調(diào)節(jié)與輸入電壓相關(guān)的占空比，使輸入平均電流跟隨輸入電壓且為正弦波，只要電路工作在連續(xù)模式，這種跟蹤關(guān)系就能維持。單周期工作波形如圖7所示。

無橋APFC 電路仿真

1、仿真電路

本文采用MATLAB Simulink中的SimPowersystems模塊集里的模塊搭建無橋有源功率因數(shù)校正仿真電路，如圖8所示。

仿真參數(shù)設(shè)計(jì)：輸入交流電壓15 V，50 Hz;輸出直如圖8所示，虛線框內(nèi)為雙二極管式無橋APFC 主電路。其中：ui是輸入交流15 V 電源，VD1~VD4 是快恢復(fù)二極管，VT1，VT2 是開關(guān)管。L1，L2 為升壓電感，Cout是輸出電容，RL 是直流負(fù)載，R1，R2 ，R3 是輸出電壓采樣電阻，Rs 是輸入電流檢測電阻，Subsystem1是功率因數(shù)測量子系統(tǒng)。示波器u/i，示波器i，示波器uo，示波器PF分別用來測量輸入交流電壓電流，輸入交流電流，輸出直流電壓，系統(tǒng)功率因數(shù)。

圖8實(shí)線框內(nèi)為單周期控制的驅(qū)動(dòng)電路，其控制原理是調(diào)制電壓Vm 由主電路輸出電壓經(jīng)分壓電阻R3 得到的反饋電壓與7 V基準(zhǔn)電壓VREF 比較后所得，并分為兩路：

Vm 與電流檢測信號Iin Rs 經(jīng)過運(yùn)算得到Vm - Iin Rs;積分器對調(diào)制電壓Vm 積分得到三角波∫Vm dt.

在脈沖來臨時(shí)，積分器工作，然后以上兩路信號進(jìn)行比較，當(dāng)Vm - Iin Rs >∫Vm dt 時(shí)，比較器輸出為1，驅(qū)動(dòng)開關(guān)管開通;當(dāng)Vm - Iin Rs ∫Vm dt 時(shí)，比較器輸出為0，開關(guān)管關(guān)斷。

2、仿真結(jié)果

圖9(a)為輸入電流波形，可以看到電路穩(wěn)定后，基本為正弦波。圖9(b)是對輸入電流在0.102~0.103 s的仿真時(shí)間內(nèi)進(jìn)行局部放大，可以清楚地看到輸入電流能及時(shí)地跟蹤輸入電壓，達(dá)到功率校正的目的。

經(jīng)過仿真分析，由圖10看出輸入電流波形為連續(xù)的正弦波，與輸入電壓波形同相位。由圖11看出系統(tǒng)穩(wěn)定后輸出直流電壓達(dá)到28 V，滿足設(shè)計(jì)要求。由圖12看出交流網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)高達(dá)0.999.由圖13看出輸入電流諧波畸變率為6.82%，滿足諧波標(biāo)準(zhǔn)。所以，設(shè)計(jì)的單周期控制的無橋APFC達(dá)到設(shè)計(jì)目的。

結(jié)語

本文提出的基于無橋APFC電路的單周期控制方案。 本方案中采用的單周期控制的無橋APFC，主電路所用開關(guān)器件少，電路效率高，而且利于電路集成化;而本文的控制方案不再需要乘法器，簡單易于實(shí)現(xiàn)。從仿真結(jié)果看，本方案達(dá)到了功率因數(shù)校正的目的。