1．引言
当前单相APFC技术已经完全成熟，可以将功率因数提高到开关电源o98以上已成为许多开关电源的必备前级，应用越来越广泛。快速高效地设计满足系统要求的设计APFC已成为工程技术人员必须面对的问题。MATLAB信号分析处理能力强，设计效率高APFC各环节参数的整定带来了极大的便利。本文采用MATLAB设计实现了3KW给出了功率因数校正器SI MULINK模拟电路和波形并成功应用于研发Xray在电源系统中。
2．APFC简述控制原理
传统的功率因数校正器一般用于主电路B00ST采用平均电流法控制升压电路。其基本控制理念是：检测电路平电流，使其跟随网压，与网压同波形，同相位，实现输入端功率因数近似为1。如图1，Fcn(qk)获取网压信号作为电流标准参考的一部分；Fcn(bk)保持输出电压的稳定性；Fcn(I)为了校正电流，实现电流的正弦校正。
3．APFC的HATLAB设计
在这里，设计一个3 Kw以有源功率因数校正器为例。假设输入电压为2 2 0 Vac，输出电压为4 O O V d c输出电容为9 4 o u F，储能电感为1 m H基于此，对A P F c进行控制部分 M A T L A B仿真设计。 对A P F c控制电路的设计是合理的Fc n(qk)、 Fcn(bk)及Fc n(i)为了使电路具有良好的稳态良好的稳态和动态响应性能。
网压和输出电压分别经过前馈环节F c n(q k)和反馈环节Fcn(bk)乘法器相乘后作为电流环的基准量。乘法器的输出必须是标准的正弦波形，以确保电路电流的正弦波形F cn(qk)、F c n(bk)各种谐波和相移因素可能导致电流波形失真。乘法器的输出振幅值决定了平均电流的大小。为了在广泛的输入电压下实现稳定的输出电压，必须使乘法器的输出振幅值与网络压力成反比。
●前馈电压环节(Fcn(q k))的设训。
APFC在宽范围输入电压下，输出电压稳定APFC控制理论知，网压经Fcn(qk)之后的量必须与网压成反比。同时，需要最大限度地减少二次谐波对输入电流失真的影响。在这方面，可以设计一个截止频率很低的单极点滤波器来获得平均输入电压，但系统对输入电压的响应速度也有很高的要求。选择二阶滤波器作为平衡折衷的选择。并且，二阶滤波器还将导致二次谐波相移1 8 0度使三次谐波电流与输入电流的相移与电压相同。基于此，对滤波环节进行了试凑设计。不包括前馈环节的滤波环节，主要是确定两个极点的位置。运用MATLAB 自动控制设计工具箱，可轻松调整极点化置，获得良好的光衰减性能和快速响应。见图2，二次波几乎无法通过，系统响应性能好。经过多次试凑实验，最终设置了两个开环极点：
p1=23．4 p2＝－1 O．1
假设整流后的电压为
傅立叶分解知
这里、CO网压平均值
以上描述最后得到的前馈环节，如图4所示。
进入乘法器的前馈缓解量如下：
由3—4式知，前馈环节进入到乘法器是一个与网压成反比的正弦量
●电压反馈环节(Fcn(bk))的设计
功率输出级的基本低频模型是驱动电容器的电流源，形成积分器，其增益特性随频率每增加10倍而下降20倍dB。由于电压环的带宽比开关频率窄，电压环设计主要考虑确保输入畸变最小化，而不是稳定性。首先，电压环的带宽必须足够窄，以减少输出电容上的二次谐波，以确保输入电流的调节相对较小。其次，必须有足够的相移电压环，使调制的信号与输入电压相同，并获得更高的功率因数。输出电压的二次谐波可以从2-5得到。
Vopk输出纹波电压的峰值，fr为纹波频率Co输出电容，Vo输出直流电压。
假设APFC要求3％的THD， 由APFC了解设计原理，O．7 5％的THD分配给电压环，因此电压环的输出纹波电压应限制在1.5%。在此基础上，确定二次谐波频率处电压环的增益。其设计原理与前馈电压环的设计相似。电压环的最终反馈环节如下：
●电流环(Fcn(I))补偿
对前馈电压跟反馈电压双环进行补偿后，经乘法器产生了一个理想的参考电流波形。对电流环进行补偿，提供一个接近开关频率的平直增益。其中放大器的中低段的零点提供高增益，是平均电流型控制能够工作。接近开关频率的放大器增益由匹配电感电流的下降率来决定。其中，功率电路电流反馈信号的变化：
RS检测主电路的电阻。 (3－7)
假设开关频率为40K)放大器增益：
其中VS输出电流环 (3－8)
采用PID调解器对电流环的补偿如下：
由上所述，MATLAB可视化界面的自动控制工具箱，可方便地调整零、极点位置，并可直观地观察各环节的稳态和临时响应性能，便于实时调整设计，MATLAB为快速高效地设计满足需要的APFC它提供了极大的便利。
4．APFC的S IMUL INK模拟电路及波形
最后，根据前三个环节的设计补偿，获得以下补偿SIMULINK仿真电路。图7。
其中三角波放生电路由时钟、采样保持器、复合器及Fcn4组成，产生40个频率K，振幅为2.5的三角波形；反馈电压环节由常数组成Constant、加法器A d d 2、传递函数T r a n s f e r F c n 由传输函数组成的电流环节，形成一个P I调和器；两个饱和器s a t u r a t i o n l、saturation2的加入限制了电压环和电流环的最大输出。正弦波发生器输入交流电压波形检测部分Si n e Wa v e 一、求绝对值器A b s 一、即通用表达式F c n 组成，模拟获得的电网电压。
构建模拟电路后，选择合适的算法进行模拟。其中，解决方案为：长，最大补偿1 e-6，相对精度1e-3，算法选择ode23。
以下是模拟电路实测波形。
5．结论
APFC控制电路为双环耦合控制电路，参数需要反复调试才能最终取得良好的效果。本文使用了它MATLAB自动控制工具箱和信号处理工具箱快速高效地满足电路要求APFC电路参数大大降低了实际电路调试的难度，并成功应用于研发Xray在电源系统中。