固緯電子電力電子教學 PEK-110模塊之全橋PFC AC→DC變換器

單相全橋整流器的輸入是單相交流電源，輸出是直流電壓，采用雙閉環(huán)控制方式。外環(huán)為直流電壓的控制回路，用來控制輸出電壓的穩(wěn)定，內(nèi)環(huán)為電感電流回路，用來調(diào)整輸入電壓與輸入電流同相位，達到單位功率因數(shù)的效果。

　　單相全橋整流器的電流回路模型可以采用上幾期的逆變器模型，其控制方塊圖的設(shè)計如下圖所示。

電流環(huán)設(shè)計：

　　電流回路控制器采用反饋與前饋控制并用，假設(shè)輸入電流可以與輸入電壓同相位達到單位功率并網(wǎng)，前向控制信號可以消除輸入電壓為電流回路的擾動。因此，電流回路的控制回路為：

　　根據(jù)上圖可以看出電流環(huán)的帶寬是由K1決定，一般情況下電流環(huán)帶寬為開關(guān)頻率的十分之一到五分之一。

　　整流器的電流命令是外環(huán)的電壓回路的輸出。為了保證輸入電流與輸入電壓同相位從而將電壓環(huán)的輸出乘以與輸出電壓同相位的單位正弦波作為電流環(huán)的電流命令。

電壓環(huán)設(shè)計：

交流側(cè)的輸入功率為：

基于有功功率平衡可知，

直流側(cè)由電容充電可知：

　　考慮到電路中的二次諧波分量，電壓外環(huán)的帶寬需要遠小于120Hz以保證輸出電流低失真，但是帶寬過小電壓環(huán)的動態(tài)響應(yīng)太差。因此，最佳的帶寬一般定在20Hz，使之兼顧電壓響應(yīng)速度與輸入電流失真。

　　選擇type II型控制器后可參考電流環(huán)設(shè)置進行計算參數(shù)K、Z與P。

實驗效果：

總　結(jié)：

　　經(jīng)過上述的仿真結(jié)果可以看到輸入電壓電流可以做到同相輸入，直流側(cè)的電壓紋波頻率為交流側(cè)輸入電壓頻率的兩倍。經(jīng)過以上對單相全橋整流器的講解有助于學生進行學習了解雙閉環(huán)全橋整流器的設(shè)計流程。固緯電子在電力電子教學方向致力于為老師減少壓力，緩解學生的學習壓力，因此開創(chuàng)了全新的理論與實踐相結(jié)合的教學模式，還請各位老師同學進行了解轉(zhuǎn)發(fā)。

仿真效果圖：