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的電路拓撲及原理圖并對其工作原理進行了分析，最后對其參數(shù)進行設置在MATLAB軟件進行了仿真，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，實現(xiàn)了小型化，綠色化的要求。 敘詞：開關(guān)電源 軟開關(guān) PFC MATLAB 小型化 綠色化 Abstract： This text introduce a sort of new pattern soft switch PFC circuit .First, analyze the　 develop course　of the on-off power supply. Second, relate the harm of humorous wave to the commonality electricity　 net. Third, present the topology and the principium　chart of the soft switch PFC and analyze it .At last ,set the parameter　and　simulates the converter of　with　matlab　simulation. more over ,get the hold of　well voltage and current wave , minish　the　spoilage　of the circuit, enhance the efficience of the circuit, meet the demand of the miniaturization and viridity. Keyword：on-off power supply soft switch PFC MATLAB miniaturization viridity
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，故障或檢修時必需停機處理，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重不平衡時，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，就迫切需要一種新型的電源來代替它，隨著半導體器件的發(fā)展，也給開關(guān)電源的出現(xiàn)提供了契機。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)，實行N+1配套，可以在運行中帶電更換模塊，維護方便，可靠性高，自動化程度高，具有智能設備的性能，有微機控制、遠端接口，組成智能化電源系統(tǒng)，便于集中監(jiān)控，實現(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重不平衡時，仍能輸出穩(wěn)定的直流電，電源的噪音主要是風機發(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)整流電路中只有當線路的峰值電壓大于濾波電容兩端的電壓時，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，影響了綠色化的實現(xiàn)。

①諧波電流的“二次效應”，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。

②諧波電流引起電路故障，損壞設備。如使線路和配電設備過熱，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，中線又無保護裝置，使中性線因過流而導致中型線過熱而引起火災并損壞電氣設備。

④諧波電流對自身及同一系統(tǒng)中的其它電子設備產(chǎn)生惡劣的影響，如引起電子設備誤操作，引起電話網(wǎng)噪音，引起照明設備故障等。

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)及其拓撲被提了出來，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。不同的拓撲或多或少的存在這樣或者那樣的問題。隨著提出了綠色化的同時，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)電路就應運而生。

1 主電路拓撲