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MATLAB仿真:基于平均电流控制的有源功率因数校正(APFC)系统

资 源 简 介

本MATLAB仿真模型实现了采用平均电流控制策略的有源功率因数校正系统,模拟升压PFC变换器的双闭环控制机制,确保电网电流正弦化与单位功率因数运行,包含完整功率电路与控制模块。

详 情 说 明

基于平均电流控制的有源功率因数校正(APFC)系统仿真模型

项目介绍

本项目实现了一个基于平均电流控制策略的有源功率因数校正系统的完整MATLAB/Simulink仿真模型。系统采用升压型PFC变换器拓扑,通过电压外环和电流内环的双闭环控制结构,实现了电网侧电流正弦化及单位功率因数运行的目标。仿真模型全面涵盖了功率电路、控制算法和测量分析三大模块,能够有效评估PFC系统在不同工况下的稳态和暂态性能。

功能特性

  • 完整的功率电路仿真:包含交流输入源、Boost变换器主电路及负载模型
  • 先进的控制算法:采用平均电流控制策略,配备双闭环PI调节器
  • 全面的性能分析:支持功率因数、THD、效率等关键指标计算
  • 动态响应测试:可模拟负载突变等工况,评估系统恢复特性
  • 灵活的参数配置:电网参数、变换器参数、负载条件均可自定义
  • 丰富的输出展示:提供多路时域波形、频谱分析和性能报告

使用方法

  1. 参数设置:在相应配置文件中设置电网参数(220V/50Hz)、变换器参数(电感、电容、20kHz开关频率)、负载条件(100W-1000W)及控制参数(双环PI增益)

  1. 仿真运行:配置仿真时间步长和总时长后,执行主运行文件启动仿真

  1. 结果分析:仿真完成后可查看:
- 输入电压/电流波形对比 - 输出电压动态响应 - 电感电流波形及谐波分析 - 功率因数和THD数值结果 - 负载突变时的系统恢复特性

  1. 性能优化:根据输出结果调整PI控制器参数,优化系统动态性能

系统要求

  • 软件环境:MATLAB R2018a或更高版本,Simulink、Simscape Electrical工具箱
  • 硬件配置:至少4GB内存,推荐8GB以上以获得更佳仿真效率
  • 知识背景:需要具备电力电子变换器、PFC技术和控制系统基础知识

文件说明

主程序文件整合了仿真模型的核心功能,包括系统参数初始化、仿真模型调用、数据处理与分析等完整流程。该文件实现了仿真环境的构建、控制算法的执行、动态过程的模拟以及性能指标的自动计算,并生成包含时域波形、谐波分析和动态响应特性的综合报告,为用户提供全面的系统性能评估。