一種新型軟開關(guān)PFC電路的分析與仿真

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(dòng)化程度低，在輸入電源波動(dòng)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(dòng)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(dòng)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)。

①諧波電流的“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。

②諧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(huì)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。

④諧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)浔惶崃顺鰜恚F(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。

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