双向开关前置的单相升压APFC变换器建模和仿真

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来源：本站整理作者：佚名 2009-07-15 10:55:33

根据方程 (12)、(13)可以建立更为直观的交流小信号等效电路模型，为分析变换器的小信号特性提供方便，如图5所示：

图4 双向开关前置的单相升压APFC变换器在CCD模式下的交流小信号等效模型

4 双向开关前置的单相升压APFC变换器仿真分析

下面利用Matlab7.1中的Simulink6.0仿真软件对变换器电路进行仿真，假定参数设置如下：Vs=220V，初级电感L=1×10-3H，初级滤波电容C1=3.3μF，输出储能电容C2=200~5000μF，开关管的工作频率为fS=50KHz，负载R=20~140Ω。下面分别讨论储能电容C2和负载R的变化对功率因数（PF）和输出纹波电压（Vpp）的影响。

4.1参数变化对电路的功率因数（PF）的影响

参数变化会对电路的功率因数（PF）产生影响，以桥臂并联电容C2和负载R为变量，仿真求得电路的PF值，结果如表 1所示：

表 1 功率因数随输出侧并联电容值及负载变化的仿真结果

功率因数（PF）		负　载　电阻R（Ω）
功率因数（PF）		20	40	60	80	100	120	140
C₂ （uF）	500	0.950	0.954	0.952	0.951	0.949	0.945	0.941
	1000	0.949	0.953	0.951	0.949	0.948	0.943	0.938
	1500	0.949	0.952	0.953	0.952	0.948	0.936	0.924
	2000	0.951	0.954	0.955	0.950	0.942	0.921	0.886
	2500	0.950	0.955	0.954	0.942	0.935	0.908	0.875

电容C2分别取500uF、1000uF、1500uF、2000uF、2500uF时，负载在20Ω～140Ω范围内对应分别取7组数据，利用MATLAB软件对各PF值进行三次多项式插值，插值后的变化曲线如图5所示。

图5 功率因数随输出侧并联电容值及负载变化的PF插值曲线

从图5可以看出，针对某一取值的电容，负载的变化对功率因数有很大影响，当40Ω≤R≤60Ω时，功率因数取得较大值。

4.2参数变化对电路的输出纹波电压（Vpp）的影响

参数的变化同样会影响电路的输出纹波电压（Vpp），以桥臂并联电容C2和负载R为变量，仿真求得电路的输出纹波电压值如表2所示。

表2 输出纹波电压随输出侧并联电容值及负载变化的仿真结果

输出纹波电压 Vpp（V）		负　载　电阻R（Ω）
输出纹波电压 Vpp（V）		20	40	60	80	100	120	140
C₂ （uF）	500	120	84	59	46	39	33	30
	1000	83	42	31	23	18	14	12
	1500	60	30	18	15	12	10	7
	2000	42	21	15	12	10	8	6
	2500	30	17	12	10	8	7	5