【正文】 ，輸出電容C取2000μF）：輸入電壓和電流負載端電壓驅(qū)動信號和開關(guān)管電壓電流波形上圖中波形有：電感Lr的電流（有正有負,負為近似倒尖三角，然后為零，再上升后緩緩下降），開關(guān)管電流（剛剛導(dǎo)通時刻從零上升到最大值，再下降至最小值然后平緩上升再降至零），和開關(guān)管電壓。開環(huán)仿真波形分析：由開環(huán)輸入電壓電流波形可以看出，電流發(fā)生了嚴重畸變，這將導(dǎo)致功率因數(shù)非常低。由開關(guān)管電壓電流波形可以看出開關(guān)管基本實現(xiàn)了零電壓關(guān)斷和零電流開通，這是由于無源軟開關(guān)降低了開關(guān)的電流變化率及電壓變換率。由于采用軟開關(guān)技術(shù)降低了開關(guān)損耗，所以開關(guān)電源可以在低損耗情況下實現(xiàn)高頻運行。 閉環(huán)仿真　電壓控制環(huán)路部分電壓控制環(huán)路部分,輸出電壓VO經(jīng)由分壓電阻進入電壓誤差放大器的反相端,如圖43所示。推導(dǎo)其傳遞函數(shù),如下所示: ， (注:“”為并聯(lián)運算符,其含義為“上乘下加”,下同)。圖43　電壓控制環(huán)路模型　電流控制環(huán)路部分電流控制環(huán)路部分,即輸出電感電流iL經(jīng)由采樣電阻以電壓的形式進入電流誤差放大器的反相端,而非反相端的信號為乘除法器的輸出電流Imo乘上一電阻Rmo,如圖44所示。圖44　電流控制環(huán)路模型推導(dǎo)其傳遞函數(shù),如下列所示:其中,電流誤差放大器中Rci,Rcz, Ccz,Ccp,可以為整個電流開環(huán)引入了兩個極點和一個零點。兩個極點中,一個為零,一個為高頻的極點可以去除高頻雜波。Wp=Ccz+CcpRczCczCcp ,Wz=RczCcz綜合以上三部分的分析,我們可以按如下方式建立該控制器的模型:將輸出電壓乘上一個負增益與參考電壓相加之后進入了電壓放大器,其行為可看作是兩信號相減。電壓放大器網(wǎng)絡(luò)是個負增益形式的低通網(wǎng)絡(luò),其與整流后線電壓的分壓相乘,成為主要的電流信號。在此注意主要的電流命令其形式已經(jīng)先乘上一個負增益,再與電感電流感測電壓相加并乘上一個負增益,在這個流程里,最后一個負增益將之前主要的電流信號還原。整個流程的動作,可以看作是主要電流命令與電感電流感測電壓作相減的動作,最后的PWM模型則維持不變,決定其占空比,完成內(nèi)外環(huán)路的控制動作。這樣就構(gòu)建以運算放大器為核心的功率因數(shù)控制器的模型。根據(jù)以上模型的建立,將其更進一步地通過電子元件來實現(xiàn),以運算放大器和電阻電容來實現(xiàn)低通網(wǎng)絡(luò)。為了使APFC電路具有較好的穩(wěn)定性和動態(tài)性能,電壓、電流環(huán)路中極點的配置,也即電阻電容值的選用,是參照上節(jié)控制回路傳函得出。仿真平臺采用PSpice工具,它是一種微機級電路模擬的標準軟件。圖45 BoostAPFC在PSpice中仿真模型圖；輸出電壓增益（E4的增益）（輸出電壓為直流400V，,）。電流參考電壓增益（E2的增益）；,PER為20μs，PW=，鋸齒波為15v,R1=R2=10K,Rvf=174K,Cvf=,Rmo=Rc1=,Rcz=20K,Ccz=620pf,Ccp=62pf。輸入整流電壓、電感電流、輸出電壓如下圖：驅(qū)動信號、電感電流局部放大圖 仿真結(jié)果分析通過PSPICE的仿真結(jié)果分析，可以看出，即使在不同的輸出功率下，在電路未加功率因數(shù)校正電路時，交流輸入側(cè)電流波形只在電壓峰值處有電流，并且當(dāng)負載為阻感負載時，電流的波形滯后電壓的波形，故功率因數(shù)低，電流諧波大，對電網(wǎng)的污染比較嚴重，同時對電能的利用率比較低。當(dāng)電路中加入功率因數(shù)校正電路后，再經(jīng)過功率測試功率因數(shù)，我們可以看到電路達到穩(wěn)態(tài)后，～1之間，同時測試電流的總諧波畸變因數(shù)，它不會超過4％，矯正效果良好。這樣功率因數(shù)校正不但使得功率因數(shù)得到了很大提高，同時也降低了電流諧波，減少了因使用電力電子裝置對電網(wǎng)造成的污染。本章首先設(shè)計了一個Boost型功率因數(shù)校正實驗電路的設(shè)計，包括主電路元件參數(shù)設(shè)計、計算及選擇，并且對該系統(tǒng)進行了仿真分析，其結(jié)果表明設(shè)計的正確性，達到了技術(shù)指標要求。最后證明了PFC的優(yōu)越性。結(jié)論本文首先介紹了為什么要研究功率因數(shù)校正電路，電力電子裝置的大量使用給電網(wǎng)帶來諧波和無功，造成電網(wǎng)的“污染”，解決這種污染的主要途徑之一是使用功率因數(shù)校正技術(shù)，對于如何抑制和去除諧波和紋波的方式方法有很多，但想完全消除，是很難辦到的，我們只有將其控制在一個允許的范圍之內(nèi)，不對環(huán)境和設(shè)備產(chǎn)生很大影響就達到了我們的目的。第二章主要介紹了功率因數(shù)校正電路的具體分類以及一般功率因數(shù)校正的形式，然后介紹了一般功率因數(shù)校正電路存在的問題。功率因數(shù)校正電路分為有源和無源功率因數(shù)校正電路，通過分析有源和無源的優(yōu)缺點，我們選擇了有源率因數(shù)校正電路。由第三章的具體計算和分析各種類型的有源率因數(shù)校正電路，我們得出了平均電流型Boost功率因數(shù)校正電路比其他類型的功率因數(shù)校正電路優(yōu)秀。第四章我們仿真了平均電流型Boost功率因數(shù)校正電路，并通過仿真更加深刻理解了它。功率因數(shù)的校正是一個值得我們深入研究的領(lǐng)域，通過這篇文章研究發(fā)現(xiàn)，有源功率因數(shù)的校正還是很有研究價值的，雖然有源功率因數(shù)校正電路相對于無源功率因數(shù)校正技術(shù)電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜很多，但是，通過深入的研究電路元件參數(shù)和電路主體的關(guān)系，我們能夠得到非常理想的功率因數(shù)校正目標是有源功率因數(shù)校正中的平均電流型Boost功率因數(shù)校正電路。參考文獻1 鄭穎楠. 2 王兆安, （第四版）.機械工業(yè)出版社，20043 侯云海,薛鵬,王輝,盧秀和. 新式電感型非線性阻抗變換整流電路. 通信電源技術(shù), 2004年6月25日第21卷第3期4 魏艷君. 電力電子電路仿真, 燕山大學(xué) 5 劉跟平、湯永德、王國君、侯云海. 基于電感非線性阻抗變換的一種（自然科學(xué)版）, 2008年7月第28期增刊 6 路秋生. ，7 盧秀和、白羽、候云海、韓順杰. 非線性阻抗變換式斬波電路. 通信電源技術(shù)， 2003年12月第6期8 侯云海，盧秀和，林潔瓊. 一種新型高效斬波電路. 長春理工大學(xué)學(xué)報, 2003年12月第26卷第4期9 William shepherd,li zhang .powerconverter ，10 張占松，蔡宣三. 開關(guān)電源的原理與設(shè)計[M] .北京電子工業(yè)出社,1999.11 Zheren Lai，Keyue ．A New Extension of OneCycle Control and Its Application toSwitching Power Amplifiers IEEE RANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS，199612 劉建霞，王 芳，設(shè)計. 中北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2008年第29卷第5期 (總第121期)14 盧秀和,侯云海,白羽,張裊娜. 新式電容型非線性阻抗變換整流電路. 通信電源技術(shù)，2004年2月25日第21卷第1期15 鐘家楨，董平，戈素真. 一種負阻抗變換器的特性研究及其應(yīng)用. 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1996年第4期第25卷16 . 吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報，2007第2期總第80期17 Steven M. Sandler著．開關(guān)電源仿真：Pspice和SPICE 3應(yīng)用．人民郵電出版社，2007.18 Josep M．Guerrero,Luis Garcia de Vicuna，Janme Miret，Jose Matas．Integral Control Technique for Onephase UPS Inverter．IEEE，200219 百度搜索資料：ORCAD PSPICE教程致謝本設(shè)計是在漆漢宏老師的指導(dǎo)下完成的。從認識問題，考慮問題，理解問題以及到最后解決問題，鄭老師嚴謹扎實的求學(xué)精神教給我一個新的學(xué)習(xí)的方法，也給了我一個新的導(dǎo)向，更讓我深入理解了大學(xué)所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，讓我深受啟迪。在設(shè)計研究和論文寫作過程中，鄭老師都對我提出了許多中肯的意見，使我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計和論文整理工作對我這篇論文的完成起了很大的作用，十分感謝鄭老師。感謝我的同學(xué)王雷、徐陽、張穎超、孫乃迪、郝清芬等，謝謝他們在畢業(yè)設(shè)計中給我提出的寶貴意見和建議，臨近畢業(yè)我非常懷念我們同甘共苦走過四年的大學(xué)生歲月。感謝我的父母，是他們在我背后默默的支持著我，沒有他們，就沒有我的今天。感謝所有評閱論文的老師和答辯委員會的老師的熱情周到的指導(dǎo)！附錄1燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：Boost型功率因數(shù)校正電路及其控制電路設(shè)計 學(xué)院（系）：電氣工程學(xué)院 年級專業(yè)：06級應(yīng)電4班 學(xué)生姓名：王志彬 指導(dǎo)教師：漆漢宏 完成日期：2010324 一、 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義近年來，人們對電源諧波污染日益關(guān)注，要求低諧波含量、高功率因數(shù)電源系統(tǒng)的呼聲越來越高，不少國際標準都對電器設(shè)備和其他非線性負載向電網(wǎng)注入電流諧波的含量作了嚴格的限制。有源功率因數(shù)校正技術(shù)正是抑制諧波電流，提高用電效率的一項有力措施。隨著對用電設(shè)備性能指標要求的不斷提高，這一技術(shù)得到了廣泛的實際應(yīng)用。電力電子裝置的大量應(yīng)用給電力系統(tǒng)注入了越來越多的諧波，使系統(tǒng)的率因數(shù)降低，造成電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，干擾周圍電氣設(shè)備正常運行。電力電子裝置的大量使用給電網(wǎng)帶來諧波和無功，造成電網(wǎng)的“污染”，這一問題已引起人們的極大重視。如何抑制這些諧波，改善供電質(zhì)量已成為一個重要的研究領(lǐng)域。電力電子裝置中，解決這種污染的主要途徑之一是使用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，開關(guān)功率變換器的功率因數(shù)校正及控制就是該領(lǐng)域的一個重要課題。開關(guān)電源功率因數(shù)校正（Power Factor Correction，PFC）集成控制電路自20世紀90年代問世以來，引起了國內(nèi)外電源界的普遍關(guān)注，現(xiàn)已成為最具發(fā)展前景和影響力的一項高新技術(shù)產(chǎn)品。近年來隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，人們對開關(guān)電源的需求與日俱增，開關(guān)電源PFC集成控制器已成為提高開關(guān)電源效率、減少電源污染的核心技術(shù)，開關(guān)電源的開發(fā)、研制和生產(chǎn)已成為發(fā)展前景十分誘人的朝陽產(chǎn)業(yè)。隨著開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用，開關(guān)電源PFC集成控制器顯示出強大的生命力，它具有集成度高、外圍電路簡單和性能指標優(yōu)良等特點，現(xiàn)已成為開發(fā)各類開關(guān)電源及開關(guān)電源模塊的優(yōu)選集成電路。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 電力電子裝置中,開關(guān)電源以其效率高，功率密度高而在電源領(lǐng)域中占主導(dǎo)地位。開關(guān)電源多數(shù)是通過整流器與電力網(wǎng)相接,傳統(tǒng)的整流器是由二極管或晶閘管組成的一個非線性電路,在電網(wǎng)中會產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng),成為電力公害。傳統(tǒng)的開關(guān)電源存在一個致命弱點，即功率因數(shù)較低，～，而且其無功分量基本上為高次諧波，其中三次諧波的幅度約為基波幅度的95%，五次諧波的幅度約為基波幅度的70%，九次諧波的幅度約為基波幅度的25%。開關(guān)電源已成為電網(wǎng)最主要的諧波源之一。這些都迫切需要采取有效措施來減少諧波并提高功率因數(shù)。它在傳統(tǒng)的整流電路中加入有源開關(guān)，通過控制有源開關(guān)的通、斷來強迫輸入電流跟隨輸入電壓變化，從而獲得接近正弦波的輸入電流和接近1的功率因數(shù)。三、研究步驟、方法及措施 抑制開關(guān)電源產(chǎn)生諧波地方法主要有兩種：一是被動法，即采用無源濾波或有源濾波電路來旁路或濾除諧波；二是主動法，即設(shè)計新一代高性能整流器，它具有輸入電流為正弦波、諧波含量低以及功率因數(shù)高等特點，即具有功率因數(shù)校正功能。研究的步驟分三步：一、了解功率因數(shù)校正的基本原理型PFC電路的控制策略；二、掌握Boost型功率因數(shù)校正電路的工作原理及其典型控制策略；三、仿真分析平均電流型Boost功率因數(shù)校正電路。四、研究工作進度 第1 ～ 4周 查閱資料，閱讀文獻 第5 ～ 8周 確定方案，設(shè)計電路第 9～12 周 系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計 第13～16 周 進行仿真，驗證可行性第17～18周 撰寫論文，準備答辯五、主要參考文獻1 鄭穎楠. 2 王兆安, （第四版）.機械工業(yè)出版社，20043 侯云海,薛鵬,王輝,盧秀和. 新式電感型非線性阻抗變換整流電路. 通信電源技術(shù), 2004年6月25日第21卷第3期4 魏艷君. 電力電子電路仿真, 燕山大學(xué) 5 劉跟平、湯永德、王國君、侯云海. 基于電感非線性阻抗變換的一種（自然科學(xué)版）, 2008年7月第28期增刊 6 路秋生. ，7 盧秀和、白羽、候云海、韓順杰. 非線性阻抗變換式斬波電路. 通信電源技術(shù)， 2003年12月第6期8 侯云海，盧秀和，林潔瓊. 一種新型高效斬波電路. 長春理工大學(xué)學(xué)報, 2003年12月第26卷第4期9 William shepherd,li zhang .powerconverter ，10 張占松，蔡宣三. 開關(guān)電源的原理與設(shè)計[M] .北京電子工業(yè)出社,1999.11 Zheren Lai，Keyue ．A New Extension of OneCycle Control and Its Application toSwitching Power Amplifiers IEEE RANSACTIONS ON POWER ELECTRONICS，199612 劉建霞，王 芳，設(shè)計. 中北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2008年第29卷第5期 (總第121期)14 盧秀和,侯云海,白羽,張裊娜. 新式電容型非線性阻抗變換整流電路. 通信電源技術(shù)，2004年2月25日第21卷第1期15 鐘家楨，董平，戈素真. 一種負阻抗變換器的特性研究及其應(yīng)用. 河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報， 1996年第4期第25卷16 . 吉林廣播電視大學(xué)學(xué)報，2007第2期總第80期17