内容概要：本文详细探讨了连续导通模式（CCM）和临界导通模式（CRM）下单相有源功率因数校正（PFC）Boost电路的仿真方法及其双闭环PI控制策略。文中介绍了三种不同的控制方式：CCM模式下的电压电流双闭环PI控制、CCM模式下的电压外环PI电流内环滞环控制以及CRM模式下的电压外环PI内环电流比较控制。每种控制方式都提供了相应的Matlab/Simulink建模思路和关键代码片段，帮助读者理解各控制策略的工作原理和实现细节。 适合人群：从事电力电子领域的研究人员和技术人员，特别是对功率因数校正技术和仿真工具感兴趣的读者。 使用场景及目标：适用于需要深入了解PFC电路控制策略的研究人员和技术人员，旨在通过仿真实验对比不同控制方式的性能特点，为实际工程应用提供理论支持和技术指导。 其他说明：文章不仅提供了详细的理论解释，还附有具体的代码示例，便于读者动手实践并验证所学知识。

填谷式无源功率因数校正（PFC）电路是一种用于改善电力系统功率因数的电路设计方法，特别是在交流（AC）输入电源供电的照明设备中。功率因数是一个衡量交流电路中电压波形和电流波形相位匹配程度的指标，功率因数的高低直接影响到电能的有效利用率。在照明领域，提高功率因数可以减少电流谐波，减少能量损耗，并且可以达到环保与节能的效果。 在介绍填谷式无源PFC电路之前，首先要了解传统的桥式整流电解电容滤波电路。这种电路通常由一个桥式整流器和一个或多个大容量电解电容器组成。桥式整流器利用四个二极管将交流电压转换为脉动直流电压，再通过电容器平滑化处理得到一个相对稳定的直流输出。然而，这种方法存在的问题是整流后的电流波形会与电压波形产生严重的相位偏移，形成一个失真的波形。失真的电流波形会导致输入功率因数下降，同时谐波电流的增加可能会引起电磁干扰，不符合相关的国际标准。 为了改善这种电流失真，提高功率因数，填谷式无源PFC电路被提出作为解决方案。填谷式无源PFC电路主要由几个二极管和至少两个等值电容器组成，其作用是通过一系列电子开关控制来整流输入电压，使得电流波形得以改善。在该电路中，二极管D6的接入使得电容C1和C2在交流电压较高时以串联方式充电。当交流电压降低到低于电容器充电电压的一半时，二极管D6反向偏置，D5和D7导通，电容C1和C2开始以并联方式向负载放电。这个过程导致了输入电流的失真得到改善，输入电流的导通角增加，从60度增加到120度甚至更高。因此，填谷式无源PFC电路不仅能够修正输入电流，而且能够将线路功率因数提高至0.9以上，大幅降低3次和5次谐波电流，降低总谐波失真（THD）至30%以下。 在LED照明领域，填谷式无源PFC电路有着广泛的应用。由于LED驱动器通常需要稳定的直流电流来驱动LED，填谷式无源PFC电路能够提供符合要求的电流，同时满足高性能离线式LED照明电源的基本要求。这些要求包括AC输入谐波电流符合IEC61000-3-2标准、功率因数满足能源之星SSL的规定、电磁干扰符合EN55015B的限制、高能效、低成本高可靠性，以及能够为LED提供恒流驱动。 使用填谷式无源PFC电路的优点包括其电路设计相对简单和成本低廉。虽然主动式PFC电路（有源PFC）在性能上可能优于无源PFC电路，但在某些应用场景中，填谷式无源PFC电路由于其成本效益而成为了一个理想的选择。特别是在LED照明应用中，填谷式无源PFC电路的引入能够显著改善线路功率因数，降低谐波失真，从而帮助照明设备更有效地利用电能，减少不必要的损耗，并且提高整体的电能质量。

常用有源功率因数校正电路分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类。其中，连续电流模式控制型主要有升压型、降压型、升降压型之分；非连续电流模式控制型有正激型、反激型之分，下面对这几种电路的工作原理分别加以介绍。

Boost 型有源功率因数校正电路的仿真与实验

（1）降压式，其特点是：噪声大，滤波困难，功率开关管上电压应力大，控制驱动电平浮动，故很少被采用。 　　（2）升／降压式，其特点是需用两个功率开关管，有一个功率开关管的驱动控制信号浮动，电路复杂，应用较少。 　　（3）反激式，输出与输入隔离，输出电压可以任意选择，采用简单电压型控制，适用于150W以下功率的应用场合。 　　（4）升压式（Boost），其特点是：简单电流型控制，PF高，总谐波失真（THD）小，效率高，但是输出电压高于输人电压，其典型电路如图1所示。适用于75～2000 W功率范围的应用场合，应用范围最广泛。其优点是：电路中的电感适用于电流型控制；由于升压型APFC的预调整

常用有源功率因数校正电路分为连续电流模式控制型与非连续电流模式控制型两类。其中，连续电流模式控制型主要有升压型（Boost）、降压型（Buck）、升降压型（Buck－Boost）之分；非连续电流模式控制型有正激型（Forward）、反激型（Flyback）之分，下面对这几种电路的工作原理分别加以介绍。

有源功率因数校正可减少用电设备对电网的谐波污染，提高电器设备输入端的功率因数。详细分析了有源功率因数校正APFC（active power factor corrector）原理，采用平均电流控制模式控制原理，设计了基于UC3854BN芯片的一种有源功率因数校正电路方案，着重分析了电路主要参数的选择和设计。实践证明，采用APFC后，大大减小了输入电流的谐波分量，实现了功率因数校正。

此提交包含 Simulink 模型和“功率因数校正控制”MathWorks 视频中使用的 MATLAB 脚本。 该模型包含一个级联数字控制器，用于通过升压转换器实现有源功率因数校正。 外部电压环路和内部电流环路中 PI 控制器的增益按视频所示进行了调整。 MATLAB 脚本设置模型的无源组件的物理属性和设计要求。

随着电力电子装置在我国煤炭工业中的大量应用,电网中的谐波也日益增多。有源功率因数校正(APFC)技术成为消除电网谐波、提高功率因数的有效方法。研究了APFC的原理和方法,通过采用电压和电流双反馈的方法适当地控制Boost升压电路中开关管的通断来消除谐波和改善功率因数,并使用Simulink对此进行了仿真,结果表明该方法取得理想的效果。

开关电源大规模地应用,使得电网电流波形严重畸变,因此研究满足强制性电磁兼容标准的APFC技术具有重要意义。设计了一款基于Boost变换器的具有APFC功能的开关电源电路,并在MATLAB/SIMULINK中建立了双闭环控制系统仿真模型。仿真结果表明:Boost型APFC电路能够达到高输入功率因数,抑制谐波的目标。