《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種新型軟開關(guān)PFC電路的分析及仿真
摘要: 本文引入了一種新型的軟開關(guān)PFC電路,首先分析了開關(guān)電源的發(fā)展歷程,然后講了諧波給公共電網(wǎng)造成的危害,再給出了這種軟開關(guān)PFC的電路拓?fù)浼霸韴D并對其工作原理進(jìn)行了分析,最后對其參數(shù)進(jìn)行設(shè)置在MATLAB軟件進(jìn)行了仿真,并得到了良好的電壓電流波形,而且減小了電路的損耗,提高了電路的效率,實(shí)現(xiàn)了小型化,綠色化的要求。
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  0 引言

  電源發(fā)展到今天,經(jīng)歷了相控電源,線形電源,和開關(guān)電源的發(fā)展歷程,并且現(xiàn)在更朝著小型化綠色化的方向發(fā)展。相控電源體積大,重量重,有龐大的工頻變壓器和電抗器及電容,變壓器電抗器鐵損及銅損較大,有溫升散熱通風(fēng)問題,其中和效率只在60%~80%左右,功率因數(shù)低,約為0.6~0.7,穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度差,小于2%,紋波系數(shù)大,小于2%,無備份或1+1備份,故障或檢修時(shí)必需停機(jī)處理,并且有些元件是無法更換的,由分立元件組成,難以控制,自動化程度低,在輸入電源波動較大或嚴(yán)重不平衡時(shí),無法輸出穩(wěn)定的直流電,龐大的工頻變壓器及電抗器發(fā)出的噪音較大,約有60dB。由于相控電源的這么多的缺點(diǎn),就迫切需要一種新型的電源來代替它,隨著半導(dǎo)體器件的發(fā)展,也給開關(guān)電源的出現(xiàn)提供了契機(jī)。開關(guān)電源體積小,重量輕,綜合效率高,大于96%,功率因數(shù)高,大于0.92,穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度高,小于0.5%,紋波系數(shù)小,小于0.1%,模塊積木式組合結(jié)構(gòu),實(shí)行N+1配套,可以在運(yùn)行中帶電更換模塊,維護(hù)方便,可靠性高,自動化程度高,具有智能設(shè)備的性能,有微機(jī)控制、遠(yuǎn)端接口,組成智能化電源系統(tǒng),便于集中監(jiān)控,實(shí)現(xiàn)無人值守,一般相控難于做到的,開關(guān)電源均能做到,對交流輸入電源要求范圍寬,在輸入電源波動較大或嚴(yán)重不平衡時(shí),仍能輸出穩(wěn)定的直流電,電源的噪音主要是風(fēng)機(jī)發(fā)出的噪音,噪音小于50dB。線形電源也由于其體積大,效率低少出電源,只在對效率要求不高的情況下運(yùn)用于小功率電源中。

  由于在相控整流電路中由于其基波電壓和基波電流存在位移因數(shù),在開關(guān)整流電路中只有當(dāng)線路的峰值電壓大于濾波電容兩端的電壓時(shí),整流元件中才有電流流過,因此造成了功率因數(shù)低,形成了諧波電流。諧波電流對電網(wǎng)又存在以下幾方面的危害,影響了綠色化的實(shí)現(xiàn)。

 ?、僦C波電流的“二次效應(yīng)”,即電流流過線路阻抗而造成的諧波壓將反過來使電網(wǎng)電壓波形也發(fā)生畸變。

 ?、谥C波電流引起電路故障,損壞設(shè)備。如使線路和配電設(shè)備過熱,諧波電流還會引起電網(wǎng)LC諧振,或者高次諧波電流流過電網(wǎng)的高壓電容,使之過流、過熱而導(dǎo)致電容器損壞。

  ③三相四線制電路中,三次諧波在中線中的電流同相位,合成中線電流很大,可能超過相電流,中線又無保護(hù)裝置,使中性線因過流而導(dǎo)致中型線過熱而引起火災(zāi)并損壞電氣設(shè)備。

 ?、苤C波電流對自身及同一系統(tǒng)中的其它電子設(shè)備產(chǎn)生惡劣的影響,如引起電子設(shè)備誤操作,引起電話網(wǎng)噪音,引起照明設(shè)備故障等。

  隨著功率因數(shù)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的功率因數(shù)校正技術(shù)及其拓?fù)浔惶崃顺鰜?,現(xiàn)有的有單級功率因數(shù)校正,兩級功率因數(shù)校正。按相數(shù)分可分為單相的和三相的。不同的拓?fù)浠蚨嗷蛏俚拇嬖谶@樣或者那樣的問題。隨著提出了綠色化的同時(shí),人們也越來越多的追求高效率,高功率密度,低EMI,小型化的電源,因此,本文所要提出的新型軟開關(guān)功率因數(shù)電路就應(yīng)運(yùn)而生。

  1 主電路拓?fù)?/strong>

主電路拓?fù)? border=

正文

電路工作波形

等效圖

  下面對電路的各個(gè)時(shí)段的工作過程進(jìn)行一一分析

公式

公式

公式

公式

  低通態(tài)電阻的功率MOS器件,此問題可得到改善。有很好的應(yīng)用前景,適應(yīng)了高效率,低EMI,小體積,綠色化的發(fā)展趨勢。

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