双向开关前置的单相升压APFC变换器建模和仿真
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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
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） | |||||||
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） | |||||||
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 | |
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软件对输出纹波电压（Vpp）进行三次多项式插值，插值后的变化曲线如图6所示。
图6 功率因数随输出侧并联电容值及负载变化的PF插值曲线
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