基于Boost和平均电流控制方法的APFC电路设计

基于Boost和平均电流控制方法的APFC电路设计

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/zzhao2580/article/details/140014157

本文通过学习无线充电相关知识，为更快熟悉APFC工作原理，通过实验得以掌握。文章详细描述了基于Boost和平均电流控制方法的APFC电路设计，包括技术要求、Boost升压电路的工作原理、平均电流控制方法，并通过仿真测试验证了设计的可行性。

技术要求

1. 输入电压：AC 85V～265V
2. 输出电压：400V±1%
3. 输出额定电流：10A±5%
4. 功率因数：≥99%
5. 开关频率：100kHz

Boost升压电路分析

升压斩波电路又称Boost斩波电路(Boost Chopper)，它对输入电压进行升压变换，开关器件采用IGBT，可根据应用需要选择其他开关器件。电路中还有电感L、二极管VD等元件。

采用PWM或PFM等控制方法，通过控制主开关器件的导通占空比，可控制升压斩波电路的输出电压。电路工作原理是：

1. 设开关管VT由信号uG控制，当uG为高电平时，开关管VT导通，UL=Us>0，电感L承受的电压极性为左正右负，IL增加，电感L储能增加，二极管VD截止，负载由电容C供电；
2. 当uG为低电平时，开关管VT关断，因电感电流不能突变，iL通过二极管VD向电容、负载供电，电感储能传递到电容和负载侧，此时Uo=Us-UL, iL减少,电感L感应电势UL<0,故Uo> Us。

与降压斩波电路相似，根据电感电流是否连续，升压斩波电路也可分为连续导电模式与不连续导电模式两种工作状态。

Boost升压电路是一种开关直流升压电路，它可以是输出电压比输入电压高，其主要公式为：

UDT=(Uo-U)(1-D)*T

当输出电压恒定时，有一种情况是平均电流是固定的，但是每一次开关导通时电流的起点不同，这种情况在普通的恒压控制是问题不太大的，但是如果需要在类似于PFC电路中，需要全面线性的控制电流波形跟随正弦电压，此时需要对电流需要进行更精准的控制，那就需要采用平均电流控制。

基于Boost和平均电流控制方法的APFC电路框图

仿真电路设计

仿真电路主要包括整流电路和Boost电路，利用电压外环和电流内环使用PID调节方式进行调节，改变输入电压，负载调节适当的PID参数使得输出稳定输出，并且使得THD在5%以内为满足指标，下图为仿真电路整体图。

仿真测试

输入电压为280V，负载为60Ω，输出为430V，观察是否满足指标；

通过仿真测试实验要求的指标，均能达到指标要求，达到我们所需要的APFC的设计，对于APFC理解和仿真设计更加熟悉深入。