雙向開關前置的單相升壓APFC變換器建模和仿真

從圖6可以看出，紋波電壓值隨負載電阻的增大而減小，負載電阻越大，紋波越小，輸出電壓越平滑。在實際應用中要同時兼顧設計要求和成本，一般來講輸出電壓紋波（Vpp）在滿載的情況下不大于20V就可以滿足要求，這時候要盡可能考慮到成本，電容體積等因素，所以C2取1500uF左右即可。

綜上所述，如果要求輸出紋波電壓VPP在20V以內，電容又不太大，優先考慮功率因數的情況下，結合體積、經濟性等因素，則該電路的最佳參數選擇為：C2取值在1500uF左右，R取40Ω≤R≤60Ω。

4.3最佳參數情況的實例仿真

下面針對最佳參數情況進行仿真，參數設置如下： Vs=220V，初級電感L=1×10-3H，初級濾波電容C1=3.3μF，輸出儲能電容C2=1500μF，開關管的工作頻率為fS=50KHz，負載R=50Ω。

仿真結果如下：

系統進入穩態后，輸入電壓電流波形如圖7所示。可以看出變換器輸入電流很好的跟蹤了輸入電壓的波形。為了便于比較，圖中交流電壓Vs幅值是原來的1/20，每一格代表20伏特，電流的單位是安培。

圖7 輸入電壓電流波形

功率因數的曲線如圖8所示，從圖中可以看出在0.15秒以前電路處于非穩定狀態，功率因數有較大跳變，在0.15秒以后電路進入穩定狀態，功率因數可以達到0.95以上。

圖8 功率因數的曲線

輸出電壓波形如圖9所示，從圖中可以看出輸出平均電壓為400V左右，通過放大后的可以看出紋波電壓的峰峰值為15V，該電路電容電壓被很好的限制在一定的范圍內，儲能電容的耐壓大大減少，保證了電路的輸出特性。

圖9 輸出電壓波形

5 結論

雙向開關前置的單相升壓APFC變換器電路把雙向開關放置在整流橋前端，較好的解決了傳統單相升壓APFC變換器電路置后的升壓電感直流偏磁問題，也便于電路的集成。通過優化電路參數配置可以實現很高的功率因數，而且輸出電壓穩定，輸出紋波電壓低，能夠獲得很好的輸出特性。本文通過仿真找到了比較好的參數配置范圍，對實際應用具有重要的指導意義。