一種新型軟開(kāi)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(xiàn)形電源，和開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展歷程，并且現在更朝著(zhù)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(wèn)題，其中和效率只在60%～80%左右，功率因數低，約為0.6～0.7，穩壓、穩流精度差，小于2%，紋波系數大，小于2%，無(wú)備份或1+1備份，故障或檢修時(shí)必需停機處理，并且有些元件是無(wú)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)較大或嚴重不平衡時(shí)，無(wú)法輸出穩定的直流電，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(lái)代替它，隨著(zhù)半導體器件的發(fā)展，也給開(kāi)關(guān)電源的出現提供了契機。開(kāi)關(guān)電源體積小，重量輕，綜合效率高，大于96%，功率因數高，大于0.92，穩壓、穩流精度高，小于0.5%，紋波系數小，小于0.1%，模塊積木式組合結構，實(shí)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(dòng)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，便于集中監控，實(shí)現無(wú)人值守，一般相控難于做到的，開(kāi)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)較大或嚴重不平衡時(shí)，仍能輸出穩定的直流電，電源的噪音主要是風(fēng)機發(fā)出的噪音，噪音小于50dB。線(xiàn)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，在開(kāi)關(guān)整流電路中只有當線(xiàn)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(guò)，因此造成了功率因數低，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。

①諧波電流的“二次效應”，即電流流過(guò)線(xiàn)路阻抗而造成的諧波壓將反過(guò)來(lái)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(xiàn)路和配電設備過(guò)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(guò)電網(wǎng)的高壓電容，使之過(guò)流、過(guò)熱而導致電容器損壞。

③三相四線(xiàn)制電路中，三次諧波在中線(xiàn)中的電流同相位，合成中線(xiàn)電流很大，可能超過(guò)相電流，中線(xiàn)又無(wú)保護裝置，使中性線(xiàn)因過(guò)流而導致中型線(xiàn)過(guò)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(huà)網(wǎng)噪音，引起照明設備故障等。

隨著(zhù)功率因數技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的功率因數校正技術(shù)及其拓撲被提了出來(lái)，現有的有單級功率因數校正，兩級功率因數校正。按相數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(wèn)題。隨著(zhù)提出了綠色化的同時(shí)，人們也越來(lái)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(kāi)關(guān)功率因數電路就應運而生。

1 主電路拓撲