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1、萬(wàn)方數(shù)據(jù)第27卷第8期2007年8月電力自動(dòng)化設(shè)備ElectricPowerAutomationEquipmentV01．27No．8Aug．2007o基于Matlab設(shè)計(jì)的軟開關(guān)型APFC電路任開春，嚴(yán)志強(qiáng)，王永民(重慶通信學(xué)院電力工程系，重慶400035)摘要：將一種改進(jìn)型軟開關(guān)電路與Boost電路相結(jié)合，組成一種軟開關(guān)型有源功率因數(shù)校正(APFC)電路。軟開關(guān)型APFC電路的主電路是將輸入端的交流變換為直流。并在軟開關(guān)條件下實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正?；贐oost型功率因數(shù)校正電路，利用改進(jìn)型ZVT(ZeroVoltageTran
2、sition)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。電路由基本Boost電路和輔助諧振網(wǎng)絡(luò)2部分組成。電路中的主開關(guān)管是零電壓開通和零電壓關(guān)斷的，輔助開關(guān)管是零電流開通和零電壓關(guān)斷的。在軟開關(guān)型APFC電路中，選用平均電流控制方式。給出了電路中主要元器件參數(shù)(升壓電感、濾波電容、輔助電感、輔助電容、采樣電阻及輸出負(fù)載)的選取方式．仿真結(jié)果表明，功率因數(shù)可達(dá)0．9976。關(guān)鍵詞：有源功率因數(shù)校正：零電壓開關(guān)：Matlab仿真中圖分類號(hào)：TM933．3；TM714文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1006—6047(2007)08—0095一04有源功率因數(shù)校正(AP
3、FC)電路通過(guò)引入有源開關(guān)器件，較大幅度地減小了交流側(cè)的諧波電流，提高了功率因數(shù)。但隨著有源開關(guān)器件的引入，開關(guān)器件的通斷損耗增大，電壓、電流應(yīng)力加大，因此，為克服這些問(wèn)題，引入了軟開關(guān)技術(shù)。現(xiàn)將一種改進(jìn)型ZVT(ZeroVoltageTransition)軟開關(guān)應(yīng)用于APFC電路中[1_釘，通過(guò)仿真分析驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)的合理性，通過(guò)構(gòu)建電路模型，進(jìn)一步驗(yàn)證了其可行性。1軟開關(guān)APFC電路設(shè)計(jì)[5’12]1．1主電路設(shè)計(jì)主電路的作用是將輸入端的交流變換為直流，并在軟開關(guān)條件下實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正。其中，功率因數(shù)校正借助于Boost型電
4、路，而軟開關(guān)則是利用改進(jìn)型ZVT技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，如圖l所示。—●—_工j，，二L記％Z∑ZLj比8雨。、r，h、JI卜I=；j匿Z一+=c：違最記c一∑=風(fēng)[VnVD01一JeV_12Z∑Z∑R。圖1典型的軟開關(guān)APFC電路Fig．1T灌icalsoft—switchingAPFCcircuit電路由基本Boost電路和輔助諧振網(wǎng)絡(luò)2部分組成。輔助諧振網(wǎng)絡(luò)由輔助開關(guān)管V，：，諧振電感L。，諧振電容ca和C，，輔助二極管V。。、VDb、VD。組成。輔助諧振網(wǎng)絡(luò)為主開關(guān)管vT。提供零電壓開通條件，其工作過(guò)程可分為以下6個(gè)步驟[1]：．a(chǎn)
5、．假定主開關(guān)管V，，處于關(guān)斷狀態(tài)，此時(shí)二極管V。。導(dǎo)通，電感L給電容C充電；收稿日期：2006一12—31；修回日期：2007一04—24b．當(dāng)需要開通主開關(guān)管V，。時(shí)，提前開通輔助開關(guān)管V，：，此時(shí)諧振電感L。的電流由零開始線性增加，當(dāng)L。的電流等于￡的電流時(shí)，V。，關(guān)斷；c．V。。關(guān)斷后，諧振電感三。和諧振電容C。構(gòu)成諧振電路，C，電壓逐漸降低。當(dāng)?shù)扔诹銜r(shí)，主開關(guān)管V，。的體內(nèi)二極管V。。，導(dǎo)通，諧振電路停止諧振，V，，兩端的電壓維持為零：d．開通VT，，實(shí)現(xiàn)零電壓開通；e．vT。開通后，關(guān)斷V慟此時(shí)￡。和C。構(gòu)成諧振電路，
6、但由于C。的起始值是零，因此，V，：是在零電壓條件下關(guān)斷的，當(dāng)C。的電壓等于輸出電壓時(shí)，二極管V。。導(dǎo)通，丘的電流線性減小，當(dāng)減小到零時(shí)，V。。和VDb關(guān)斷；￡關(guān)斷主開關(guān)管V，。，此時(shí)電感毛的電流分別給電容C。和C。充電，由于電容C，的起始電壓是零，因此，V，，是零電壓關(guān)斷的，當(dāng)C，的電壓升高到與輸出電壓相等時(shí)，C。的電壓已經(jīng)減小到零，二極管V。。截止，二極管VD】導(dǎo)通。以后重復(fù)前面的過(guò)程。因此，從上述的分析可知，主開關(guān)管V，。是零電壓開通和零電壓關(guān)斷的，因而是真正的zVT模式：輔助開關(guān)管是零電流開通和零電壓關(guān)斷的，是ZCT(Z
7、eroCurrentTransition)和ZVT的結(jié)合。1．2控制電路的選擇Boost功率因數(shù)校正的控制電路有多種．其中平均電流控制方式，由于其總諧波失真度THD(TotalHannonicDistortion)和電磁干擾EMI(ElectroMagne—ticInterference)小，對(duì)噪聲不敏感，開關(guān)頻率固定，電感電流峰值和平均值之間的誤差小，適用于大中功率場(chǎng)合，是目前APFC中應(yīng)用最多的一種控制方式。因此，在軟開關(guān)APFC電路中，選用平均電流控制方式。為了保證主開關(guān)管在零電壓狀態(tài)下開通。保證輔助開關(guān)管在C。上的諧振電
8、壓降至零這段時(shí)間內(nèi)萬(wàn)方數(shù)據(jù)電力自動(dòng)化設(shè)備第27卷始終保持導(dǎo)通，可以加上一段固定的延遲時(shí)間，該時(shí)間的大小等于輸入電壓下限、滿負(fù)載狀態(tài)下的零電壓過(guò)渡時(shí)間tzVt=血我}+手、／耵[131，這也是輔助開關(guān)管較之主開關(guān)管的提前導(dǎo)通時(shí)間。2軟開關(guān)APFC電路參數(shù)選取2．1
