【正文】 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 41 參考文獻(xiàn) [1] 楊旭 ， 王兆安 ． 開關(guān)電源技術(shù) [M]． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 253277，367400 [2] 周志敏 ， 周紀(jì)海，紀(jì)愛華 ． 開關(guān)電源功率因數(shù)校正電路設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M]． 北京 ： 人民郵電出版社， 2021 [3] 楊倩，牛鳴德 ．有源功率因數(shù)校正技術(shù)綜述 [J]．中國西部科技 ， 2021 年第 9期 ： 2932 [4] K． H． Liu， Y． L． Lin． Current Waveform Distortion in Power Correction Circuits Employing DiscontinuousMode Boost Converters． PESC， 1989： 825829 [5] 王兆安，黃俊 ． 電力電子技術(shù) [M]． 北京 ： 機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [6] 葉斌 ． 電力電子應(yīng)用技術(shù) [M]． 北京：清華大學(xué)出版社， 2021： 5863 [7] 楊蔭福 ， 段善旭 ． 電力電子裝置及系統(tǒng) [M]． 北京 ： 清華大學(xué)出版社 ， 2021：4650 [8] 朱方明，余建剛 .有源功率因數(shù)校正技術(shù)及應(yīng)用 .現(xiàn)代電子技術(shù) [J]． 2021 年第1 期 ： 40~42 [9] 傅小帆． 單相 Boost 有源功率因 數(shù)校正 技術(shù) 的研究 [J]．貴州大學(xué)碩士學(xué)位論文． 2021： 2066 [10] Domingo， S． L． Simoti， Javier Sebastian and Javier Uceda. 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，電網(wǎng)頻率 HZf 50? ， ??320LR 。 APFC 電路仿真結(jié)果分析 根據(jù)前面分析與計(jì)算電流調(diào)節(jié)器的參數(shù)選定為 ?? kRC 41 ， ?? kRCZ ，pFCCZ 60? ， pFCCP 92? 。紋波小于 。當(dāng)輸入電壓東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 iU =200V，導(dǎo)通比為 D= 時(shí)，電感電流 （ 輸入電流 ） 、電容電壓 （ 輸出電壓 ） 的波形 如圖 4 4 46 所示。 即得 Boost 主變換電路的狀態(tài)方程： (45) (46) 主電路的 Simulink 模型 根據(jù)式（ 47）、（ 48）運(yùn)用 MATLAB 里的 Simulink 模塊 [15]16]，即可建立 Boost變換電路的仿真模型，如圖 42 所示，這里輸入變量是 iU 、 A、 R，輸出是 Li 、 cu 。這樣，變量 A 就可以代表開關(guān)管和二極管的狀態(tài)，它是二進(jìn)制變量，取值 {0， 1}[14]。圖 41 為 基本 Boost 型變換器的主電路。本章采用 Matlab/Simulink 中的電力系統(tǒng)工具箱模塊對所設(shè)計(jì)的 APFC 電路進(jìn)行了仿真。每個(gè)模塊庫中包含各種基本元件模型，如電源模塊中有直流電壓、電流源，交流電壓源、電流源，受控電壓源、電流源等五種電源模型；電機(jī)模塊庫中包含了各種電機(jī)模型，如異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)、水磁同步電動(dòng)機(jī)等；電力電子模塊庫包含了理想開關(guān)元件、晶閘管、功率場效應(yīng)管、可關(guān)斷晶閘管等多種功率開關(guān)元件模型。 Simulink 為用戶提供了圖形化建模的接口，它與傳統(tǒng)的仿真軟件包用微分方程和差分方程建模相比，具有更直觀、方便、靈活的優(yōu)點(diǎn)。 Matlab 提供的 Simulink 是一個(gè)用來對動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真和分析的軟件包，它支持連續(xù)、離散及兩者混合的線性和非線性系統(tǒng)。 Matlab 的一大特性是有眾多的面向具體應(yīng)用的工具箱，包含了完整的函數(shù)集，用于對信號圖象處理、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)分析設(shè) 計(jì)等。 Matlab 產(chǎn)品是集數(shù)值計(jì)算、高級繪圖及可視化、高級程序開發(fā)語言和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模仿真于一體的開發(fā)環(huán)境。 Matlab 是美國 MathWorks 公司推出的一種基于矩陣計(jì)算的科學(xué)計(jì)算軟件，它采用了開放性開發(fā) 的思想，在數(shù)值計(jì)算、圖形處理、數(shù)據(jù)分析及工程設(shè)計(jì)仿真等方面的應(yīng)用極其廣泛，它內(nèi)建了豐富的庫函數(shù)，具有編程效率高、程序設(shè)計(jì)靈活、圖形功能強(qiáng)等特點(diǎn)。在 Simuhnk 仿真環(huán)境下，可以用點(diǎn)擊拖動(dòng)鼠標(biāo)的方式來繪制和組織系統(tǒng)電路來完成仿真研究，同時(shí)系統(tǒng)的函數(shù)和電路元器件都可以用框圖來表達(dá)，框圖之間的連線則表示了信號流動(dòng)的方向 。用 simuhnk 對系統(tǒng) 和電路進(jìn)行仿真研究，能彌補(bǔ)非線性化帶來的問題。 1990 年基于框圖的仿真平臺(tái) Simulink 首先在 Mathworks 軟件公司面世。它采用開放性開發(fā)的思想，在圖形表達(dá)、解決科學(xué)和工程上復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題、自動(dòng)控制以及信號和圖像處理方面具有強(qiáng)大的功能，己發(fā)展成為適合各種平臺(tái)的多功能的大型軟件。 （ 5） 求出極點(diǎn)頻率 (310) （ 6）求 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 本章小結(jié) 本章確定了本文的研究對象為平均電流控制的 Boost 型 APFC 電路，并對主電路的參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，對控制電路的主要環(huán)節(jié)進(jìn)行了建模和參數(shù)計(jì)算，至此完成了基于 UC3854 控制芯片 Boost 型 APFC 系統(tǒng)主電路、控制電路及外圍電路的設(shè)計(jì)，我們可以依照這些參數(shù)設(shè)計(jì) APFC 的仿真模型。 （ 3）反饋網(wǎng)絡(luò)的數(shù)值 已知 VAG ，可求出電壓誤差放大器反饋回路中的元件 值， 式中 為 工頻的二次諧波頻率， 的值是一個(gè)適當(dāng)?shù)娜我庵担话闳　? （ 5）極點(diǎn) 補(bǔ)償電容 極點(diǎn)頻率至少高于功率開關(guān)切換頻率的一半，即極點(diǎn)必須在 2sf 以上，則極點(diǎn)補(bǔ)償電容為： ，取 pF92 。 （ 2）反饋電阻器，設(shè) 等于 。 調(diào)節(jié)器 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)計(jì) 1VR VDR + VA VFC VFR REFV oV VoU 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 （ 1）開關(guān)頻率點(diǎn)的電流誤差放大器增益 計(jì)算因電感電流下斜在 檢測電阻上的電壓，然后除以開關(guān)頻率，用 代替電流互感器（ ），方程式為： (37) 即 該電 壓必須 等于 的峰峰值，即定時(shí)電容上的電壓（ ）。 電流誤差放大器及其補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖如圖 33 所示，根據(jù)虛短、虛斷的原理，可求其傳遞函數(shù)為： (34) 式中 , , 圖 33 電流誤差放大器 （ 2） 電壓 調(diào)節(jié)器的建模 電壓環(huán)由電壓誤差放大器和升壓級組成，結(jié)構(gòu)圖如圖 34 所示。 圖 32 電流控制環(huán)結(jié)構(gòu) )(sGCA )(sGPWM )(sGPS )(sVs MCRI + 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 PWM 比較器的傳遞函數(shù)為： (33) 其中 為振蕩器斜坡電壓峰峰值。圖中 是電流誤差放大器的傳遞函數(shù)， 是脈沖寬度調(diào)節(jié)器 PWM 的傳遞函數(shù)， 表示主電路上 兩端電壓受占空比 D 控制的小信號傳遞函數(shù) [12]。因此在選擇功率開關(guān)管和二極管時(shí)，其額定電壓必須大于輸出電壓，額定電流必須大于電感電流的最大值。 求出 東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 電流取樣電阻值 選取 峰值檢測電壓的實(shí)際值 。電流取樣電阻 上的壓降 作為輸入電流取樣信號，通過電流環(huán)的調(diào)節(jié)作用，使輸入電流呈正弦波形。采用取樣電阻檢測輸入電流要比電流互感器成本低，它主要使用于功率和輸入電流較小的場合。所以用維持時(shí)間 t? 來確定輸出電容值的計(jì)算公 式為 ： (31) 取 t? 為 36ms，則 電容 C 取值為 。維持時(shí)間是指在輸入電源被關(guān)閉之后，輸出電壓仍然保持在規(guī)定范圍內(nèi)的時(shí)間長度。 設(shè)最大峰值電流 PKI 為： 式中，令 設(shè)定允許的電感電流的最大紋波 L 通常選擇在最大峰值線路電流的 20%左右，東北石油大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 即允許的電感電流由 20%的波動(dòng)，由 確定電感電流出現(xiàn)最 大峰值時(shí)的占空比，當(dāng)輸入電壓達(dá)到峰值的時(shí)候，輸入電流也應(yīng)該達(dá)到峰值，此時(shí)的電流紋波最大，因此，應(yīng)在最小輸入電壓的峰值點(diǎn)處計(jì)算占空比，有 計(jì)算升壓電感值為： 本設(shè)計(jì)中 L 實(shí)取值為 ?？紤]最差的情況 :輸出功率最大，輸入電壓最低。 Boost 型 APFC 的工作原理如下：主電路的輸出電壓與基準(zhǔn)電壓值比較后，輸入給電壓誤差放大器，電壓誤差放大器的輸出和整流后的輸入電壓共同加到乘法器中，乘法器的輸出作為電流反饋控制的基準(zhǔn)值，與檢測到的輸入電流信號進(jìn)行比較后，輸入到電流誤差放大器并加到 PWM 及驅(qū)動(dòng)器，來控制開關(guān) S 的通斷，從而使輸入電流 （ 即 電感電流 ） 與整流輸入電壓波形基本同相，使電流諧波大為減少，提高了輸入端功率因數(shù)，同時(shí)保持輸出電壓穩(wěn)定。圖 31 所示為一個(gè) Boost有源功率因數(shù)校正器的原理圖。為此， PFC 電路必須同時(shí)引入電壓和電流反饋構(gòu)成一個(gè)雙環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)實(shí)現(xiàn)