一種新型單相脈沖整流器的MATLAB仿真研究

3控制電路原理及建模

如上所述，該電路本質(zhì)上為Boost電路，因此可以采用Boost電路的控制模式。常用的控制模式包括電壓控制方式，峰值電流控制方式，平均電流控制方式等。平均電流控制方式[2]，[4]具有開關(guān)頻率固定，無需諧波補(bǔ)償?shù)葍?yōu)點，因此應(yīng)用最為廣泛。通過這種控制方式，不僅能夠使交流側(cè)功率因數(shù)接近于1，而且能保證直流側(cè)輸出電壓穩(wěn)定?；诖?，本文也采用這一控制方式。其具體控制原理簡述如下：輸出電壓經(jīng)電壓誤差放大器放大后，與輸入電壓的采樣值在乘法器相乘后送到電流運(yùn)算放大器作為基準(zhǔn)電流。電壓環(huán)的作用是使輸出電壓穩(wěn)定，從輸入電壓采樣的目的是使基準(zhǔn)電流與輸入電壓的波形同相位。從電感電路獲得電感電流采樣，送到電流誤差放大器的負(fù)端。電流誤差放大器的輸出直接加在PWM比較器的正端，比較器的負(fù)端接鋸齒波發(fā)生器的輸出。這樣，電流誤差放大器的輸出直接控制了PWM調(diào)制器的占空比，強(qiáng)迫實際電感電流逼近電感電流的平均值。其控制框圖如圖2所示。

4系統(tǒng)的MATLAB仿真研究

本文采用MATLAB來完成系統(tǒng)工作原理的仿真和分析。所建立的MATLAB仿真原理如圖3所示。

圖3的有關(guān)說明如下：

1）為避免在仿真中形成代數(shù)環(huán)，造成逐步迭代，從而降低求解速度，增加仿真時間，故在電路中使用了記憶模塊，以切斷代數(shù)電路。

2）在控制電路中使用了傳遞函數(shù)模塊來構(gòu)成PI調(diào)節(jié)器，并在電流電壓采樣中使用了濾波器模塊。這些模塊的運(yùn)用簡化了仿真電路的實現(xiàn)。

3）圖中的PWM子系統(tǒng)是運(yùn)用SIMULINK中的基本模塊構(gòu)造的。具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。

5仿真波形及結(jié)果分析

電路有關(guān)參數(shù)：單相交流輸入340V；直流輸出600V；開關(guān)頻率2kHz；交流側(cè)電感2mH。圖5，圖6，圖7分別顯示的是輸出電壓波形，輸入交流電壓與電流波形，開關(guān)脈沖信號波形。

從圖5可以看到輸出電壓經(jīng)過啟動過程后基本穩(wěn)定在600V左右。從圖6（b）可以看到輸入側(cè)電流近似為一與輸入電壓同相位的正弦波。

6結(jié)語

本文提出了一種新型的脈沖整流器實現(xiàn)方案，分析了其工作原理，采用了一種新的控制方案，并給出了采用MATLAB建立的仿真模型和仿真分析結(jié)果。通過仿真驗證了該方案是實現(xiàn)中、大功率因數(shù)校正的一種較好的方法。
圖7開關(guān)信號

圖5輸出電壓波形

(a)輸入交流電壓

(b)輸入交流電流

圖6輸入電壓與電流波形