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维普资讯 大 庆 石 油 学 院 学 报 第3O卷 第4期 2006年 8月 JOURNAIOFDAQINGPETROIEUM 1NSTITUTE Vo1．30 No．4 Aug． 2006 单周期控制有源功率因数校正 刘松斌 ，段志伟 ，樊玉波 (1．大庆石 油学 院 电气信息_T程学 院，黑龙江 大庆 163318； 2．大庆油 lit电力集团，黑龙江 大庆 163001) 摘 要 ：分析 了AC—DC变换器有源功率因数校正 (APFC)的基本原理 ，并建立 了数 学模型．因基 于线性反馈控 制 的开关 电源PWM变换器的系统动态响应慢 、鲁棒性差 ，故采用非线性控制策略——单周期控制 ，实现 了有源功率因数校 正．通过 Pspice仿真 ，验证了采用单周期控制 的正确性和有效性． 关 键 词 ：有源功率因数校正 (APFC)；单周期控制；Pspice 中图分类号 ：TM44 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000—1891(2006)04—0077一O3 0 引言 传统的AC—DC变换器采用不可控整流电路经电容滤波后获得 比较平滑的直流电，其结构简单 ，价 格低廉．但流人变换器的电流产生严重畸变 ，经傅立叶分析含有大量的谐波，其原因是二极管导通角过 小．为了减小输人电流的谐波 ，将输人电流校正成正弦波，以跟随输人电压的变化，达到功率因数校正的 目的．功率因数校正的控制电路广泛采用美国TI公司生产的控制芯片 UC3854口．其控制策略是线性反 馈双环控制，内环是 电流环，外环是电压环．开关电源本质上属于非线性动态系统，因此基于线性反馈控 制的开关电源 PWM变换器的系统动态响应慢 、鲁棒性差．许多学者对非线性控制策略功率因数校正进 行了深人 的研究 ，如模糊控制 、自适应控制、滑模变控制 、单周期控制 等．其 中，单周期控制 因在工 程上比较容易实现 ，动态响应比较快 ，抗电源输人扰动强而被广泛采用． 1 工作原理 在不可控整流桥与负载之间，插人 BoostDC—DC变换器 进行功率因数校正的AC—DC有源功率 因数校正变换器的电路和升压电感电流 、电压波形见图 1，其中R 为电感电流检测电阻；L为升压电感 ；D 为二极管；c为滤波电容 ；R为负载；V 为整流后的电压；V。为输 出电压IziI．为电感 电流 ；V。为电感 电压 ； T 为开关周期 ；T 为开关导通时间；J。，J为电感初始 电流；J加，J 为电感峰值电流．为了简化分析 ，假 设：①输出电容 c足够大，输出电压在一个开关周期内为常数 ；②开关频率 远大于线网电压频率和非线 性负载电流频率；③功率器件 mos{et和二极管关断和闭合瞬时完成；④忽略功率开关器件的损耗 ，认为是 理想的开关器件． 1， 在 0≤f≤ T 期间，功率开关器件闭合有 i。：丁Vgf+J。，V。：V ．在 dT≤f≤T 期间，功率开关器件 L 1， 1， 关断有 。： f+J ，V。：V。一V ．根据假设② ，在稳态时前一周期电感电流初始值和峰值与下一个 L 周期对应值相等 ，即 J。=J。，J ：J 稳态时 ，一个开关周期 内电感 电压的平均值为 0，有V。T ：(Vo— V )(1一 )T ，则 V ： V。(1一 )． (1) 收稿 日期：2005—12—29；审稿人：付光杰 ；编辑 ：郑丽芹 作者简介 ：刘松斌(1970一)，男，硕士，讲师，主要从事 电力电子与电力传动 、现代电能变换等方面的研究