3 有源功率因數校正技術

　　本節采用如圖2所示的方案，基于Boost-APFC的功率因數校正電路如圖5所示。該電路由主電路和控制電路組成。主電路包括橋式整流器、升壓電感、功率開關管、續流二極管以及濾波電容等，控制電路包括電壓誤差放大器VA、電流誤差放大器CA、基準電壓源、乘法器、PWM 比較器以及柵極驅動器。

　　圖5 基于Boost-APFC的功率因數校正電路

　　工作原理：APFC主電路的輸出電壓經電阻分壓后與基準電壓相比較，誤差值輸入到VA;VA 輸出信號X與輸入電壓檢測信號Y一起輸入乘法器，經過平均化處理、放大、比較后，再經過PWM 比較器加到柵極驅動器，產生對開關管VT的控制信號，從而使電感Ls上的電流（即輸入電流）平均值始終跟蹤模擬乘法器輸出的半正弦信號，即跟蹤了輸入電壓波形，并實現了輸入電流正弦化，使功率因數接近1，達到校正功率因數的目的。

　　4 仿真分析

　　4.1 PWM 整流器電路仿真與分析

　　采用Matlab7.6對所設計的單相全橋電壓型PWM 整流器進行建模和仿真，在Simulink中搭建仿真模型，主電路仿真參數：峰值電壓為311V，頻率為50Hz，相位為0°，采樣時間為0s;Ls=2mH，Rs=0.5Ω，直流側濾波電容Cd=2 500μF，直流側負載電阻RL=50Ω；從Power Electronics中調用Universal Bridge 模塊，并將其設置成二橋臂IGBT/Diodes模式，仿真算法設置為可變步長類算法中的ode45算法。

　　交流輸入側電壓與電流的仿真波形如圖6所示，可見交流側電流、電壓能始終保持同相，且電流能實現正弦化。直流側輸出電壓波形如圖7所示，可見0.06s后輸出電壓穩定在400V左右。

　　在Powergui模塊中對電路進行FFT分析，在Available Signals中進行相關設置后對輸入側電流進行諧波分析，結果如圖8所示。由圖8可知，總諧波畸變率DTH=0.77%，實現了系統低諧波畸變率的目標，電流諧波得到了很好的抑制。

　　圖8 輸入側電流諧波分析結果

　　PWM 整流器功率因數波形如圖9所示。由圖9可知，電路功率因數始終大于0.985，且工作0.03s后功率因數能達到1.

　　圖9 整流器功率因數波形