雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器建模和仿真
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根據(jù)方程 (12)、(13)可以建立更為直觀的交流小信號等效電路模型，為分析變換器的小信號特性提供方便，如圖5所示：
圖4 雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器在CCD模式下的交流小信號等效模型
4 雙向開關(guān)前置的單相升壓APFC變換器仿真分析
下面利用Matlab7.1中的Simulink6.0仿真軟件對變換器電路進(jìn)行仿真，假定參數(shù)設(shè)置如下：Vs=220V，初級電感L=1×10-3H，初級濾波電容C1=3.3μF，輸出儲能電容C2=200~5000μF，開關(guān)管的工作頻率為fS=50KHz，負(fù)載R=20~140Ω。下面分別討論儲能電容C2和負(fù)載R的變化對功率因數(shù)（PF）和輸出紋波電壓（Vpp）的影響。
4.1參數(shù)變化對電路的功率因數(shù)（PF）的影響
參數(shù)變化會對電路的功率因數(shù)（PF）產(chǎn)生影響，以橋臂并聯(lián)電容C2和負(fù)載R為變量，仿真求得電路的PF值，結(jié)果如表 1所示：
表 1 功率因數(shù)隨輸出側(cè)并聯(lián)電容值及負(fù)載變化的仿真結(jié)果
功率因數(shù) （PF） | 負(fù) 載 電 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 | |
電容C2分別取500uF、1000uF、1500uF、2000uF、2500uF時(shí)，負(fù)載在20Ω～140Ω范圍內(nèi)對應(yīng)分別取7組數(shù)據(jù)，利用MATLAB軟件對各PF值進(jìn)行三次多項(xiàng)式插值，插值后的變化曲線如圖5所示。
圖5 功率因數(shù)隨輸出側(cè)并聯(lián)電容值及負(fù)載變化的PF插值曲線
從圖5可以看出，針對某一取值的電容，負(fù)載的變化對功率因數(shù)有很大影響，當(dāng)40Ω≤R≤60Ω時(shí)，功率因數(shù)取得較大值。
4.2參數(shù)變化對電路的輸出紋波電壓（Vpp）的影響
參數(shù)的變化同樣會影響電路的輸出紋波電壓（Vpp），以橋臂并聯(lián)電容C2和負(fù)載R為變量，仿真求得電路的輸出紋波電壓值如表2所示。
表2 輸出紋波電壓隨輸出側(cè)并聯(lián)電容值及負(fù)載變化的仿真結(jié)果
輸出紋波電壓 Vpp（V） | 負(fù) 載 電 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 | |
電容C2分別取500uF、1000uF、1500uF、2000uF、2500uF時(shí)，負(fù)載在20Ω～140Ω范圍內(nèi)對應(yīng)分別取7組數(shù)據(jù)，利用MATLAB軟件對輸出紋波電壓（Vpp）進(jìn)行三次多項(xiàng)式插值，插值后的變化曲線如圖6所示。
圖6 功率因數(shù)隨輸出側(cè)并聯(lián)電容值及負(fù)載變化的PF插值曲線
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