Simulink新型三电平功率因数校正器的分析与设计.docVIP

Simulink新型三电平功率因数校正器的分析与设计 摘要开关电源以其低损耗和高效率等显著优点，已成为当今工业技术领域中应用最为广泛的一种电源装置。然而，其整流侧常采用二极管不可控电路与交流电网相连，导致交流侧常产生大量的谐波电流和无功功率，从而降低交流侧功率因数并引起一系列谐波危害。 本文首先对功率因数校正技术进行较为深入地研究，并详细地讨论和比较各种控制方法。其次，通过将三电平直流变换技术与功率因数校正技术相结合，提出一种平均电流控制方法下Boost 型三电平APFC 电路的拓扑。然后，通过 Matlab软件中 Simulink 模块对 Boost 型三电平 APFC 电路进行外特性仿真并验证其工作原理。最后，通过Saber 软件对 Boost 型三电平APFC 电路进行详细的参数设计和结构仿真。9670 关键词开关电源功率因数校正平均电流控制三电平 TitleAnalysis and Design of a New Three-LevelPower Factor Corrector Abstract With the significant advantages for low loss and high efficiency, switching power supply has become the most widely use in today#39;s industrial technology as a power supply device. However, its rectifier side is often connected to AC mainswith no-controllable diode circuit so that harmonic current and reactive power may be produced in the AC side, which could reduce the power factor of the AC side and cause a series of harmonic harm. This paper focuses more in-depth study on the power factor correction technology at first, with detailed discussion and comparison of different control methods. Then, put forward a topology of Boost three-level APFC circuit under the average current control method through combining 全性和可靠性的高低。开关电源，即电路中的功率器件工作在开关状态这一类电源的 总称。开关电源以其损耗低、效率高和电路简单等显著优点，成为应用最广泛的一种 电源装置。 1.1.1开关电源的特点 在开关电源出现以前，线性稳压电源（简称线性电源）已经应用了很长一段时间。 开关电源就是为了克服线性电源的缺点而出现的，其电路如图1-1 所示。它将交流输 入电压us先经二极管VD整流和电容 滤波后得到直流电压ui ，经由逆变器输出为高频交 流方波脉冲电压。此电压再经高频变压器 隔离并变换成适当的交流电压后，再经过 整流和滤波即可达到所需的直流输出电压uo。 图 1-1开关电源电路 当交流输入电压us变化时，可调节高频交流方波脉冲电压的宽度，使直流输出电 压uo保持稳定。上述电路结构虽然复杂，但是比起图 1-1 的线性电源来，却有几个显 著的优点：第一，逆变电路中的功率器件均工作于开关状态。开关状态下器件损耗较 小、电源效率较高。第二，隔离电路中的高频变压器 T 体积较小、重量较轻。同时， 较高的工作频率可使得滤波器的体积也大为减小。 除去上述所说的线性电源和开关电源，还有一种晶闸管相位控制电源（简称相控 电源）。相控整流电路中，功率器件（晶闸管）的开关频率都是以工频为基础，故它 的主要缺点和线性电源类似，也是电路中要使用较为笨重的工频变压器T。 一般地，开关电源实际是高频直流开关电源的简称，其中ldquo;高频rdquo;排除了相控电 源，ldquo;直流rdquo;排除了交流电源（例如 UPS），ldquo;开关rdquo;排除了线性电源。换而言之，只 有同时具备ldquo;开关rdquo;ldquo;高频rdquo;和ldquo;直流rdquo;这三个条件的电源才可称之为开关电源。 用与中等功率场合。但是和 BJT 相比，IGBT 工作频率更高且属于电压驱动型器件， 具有突出的优点而没有明