基于Matlab的交流斩波型PFC电路仿真研究

Q为双向开关管。当开关管导通时，输入电流通过电感和开关管，电感储能，同时直流侧滤波电容给负载供电；当开关管断开时，输入电流经过电感和整流二极管到达负载端，电感储能和交流电源同时给负载和电容供电。
可以看出，与传统的功率因数校正电路相比较，具有以下优点：当开关管导通时，主回路电流不经过整流桥的二极管，减小了功率损耗；传统电路中的快速恢复二极管VD在交流斩波功率因数校正电路中也不存在了，减小了功率损耗，提高了系统的工作可靠性。
该电路相当于两个Boost电路的并联，在克服传统Boost PFC电路缺点的同时，保留了升压电路的优点。该方法的优点在于：
(1)增强了传统PFC电路的谐波抑制和功率因数校正能力，可实现单位功率因数；
(2)交流侧的电感增强了电路的电磁兼容性；
(3)降低了电路的传导损失，任何时刻都只有两个半导体器件导通；
(4)通过开关管M1和M2的额定电流较小。
3．2 Buck型交流斩波功率因数校正电路
图3所示的为Buck功率因数校正电路的基本结构，Q为双向开关管。当开关管断开时，输入电流通过电感、电容和开关管，电容C1储能。

当开关管导通时，此时输入电流经过整流二极管到达负载端，电容储能和交流电源同时给负载和电容供电。可以看出，Buck型交流斩波功率因数校正电路中，当开关管断开，主回路电流不经过整流桥的二极管，可达到减小功率损耗的目的。

4 仿真分析
Simulink软件是Matlab软件包的扩展，专门用于动态系统的仿真，具有很强的动态系统仿真能力，仿真速度较快，特别是基于simuIink Power System工具箱进行功率因数校正电路的仿真，有两个优点：
(1)基于器件模型，可以仿真器件参数变化对系统的影响；
(2)仿真模型复杂。精度较高。可以将计算机仿真技术运用到PFC装置的分析和设计中。
以Boost型为例，对文中所提出的交流斩波功率因数校正电路进行仿真分析。功率因数校正电路采用输入电流断续工作模式的峰值电流控制，仿真参数：uin=311sin ωt，L=0．7 mH，输出功率P=500 W，uout=300 V。按图4模型建模，仿真波形如图5、图6所示。其中，图5为输入电压、电流的波形，图6为输出电压的波形。

从图5可以看出，输入电压和输入电流进入稳态后，输入电压和输入电流相位几乎一致，输入电流也几乎是正弦波。整个仿真时间段内的功率因数约为0．997。从图6可看出，输出电压随着仿真时间的进行，逐渐趋于稳定状态，输出电压在300 V上下波动，符合电路设计要求。

5 结 语
这里讨论了应用较为成熟的单相Boost PFC电路的不足，介绍一种新型单相交流斩波功率因数校正电路，分析了其工作原理，并给出了仿真波形。结果表明，输人电流具有很高的品质因数，基本为标准的正弦波形，与输入电压相位相近，实现了高功率因数。与传统的电路相比，能减少系统的功耗，提高系统工作的可靠性，而取得相同的控制效果。仿真结果验证了方案的可行性。方案中的交流斩波电路除了采用Boost型和Buck型外，也可采用其他的功率变换电路。