高功率因数整流器的PSpice仿真

　　1 概述

　　随着计算机辅助设计软件的涌现，越来越多的电子设计自动化（EDA）软件应运而生，成为设计人员的得力工具。而PSpice软件作为当今应用广泛的EDA 软件之一，是电子电路计算机辅助分析和设计中常用的一个通用软件，对电路模拟分析的精度较高，使设计人员不必搭焊实际电路，而直接进入计算机模拟分析阶段，非常方便。兼之其PSpice 仿真计算中采用了精确的半导体器件模型，稀疏矩阵技术等，使得PSpice 仿真在数学、物理上的概念非常清晰且精度高、通用性好，可以模拟各种类型的电路。

　　近年来，电网的谐波污染和无功问题日益严重，主要原因是电力半导体器件及电力电子设备装置的广泛应用。而特别针对于传统的开关电源，大量采用不控整流加电解电容滤波供电，其网侧电流波形为尖峰脉冲，输入电流波形严重畸变，功率因数非常低。为满足要求，有必要采用功率因数校正技术。

　　本文研究的高功率因数整流器，主电路采用桥式整流，再级联以Boost 升压式斩波器作为功率因数校正环节，如图1 所示。图中，L 为储能电感；VT为通断开关，可采用MOS 管或IGBT等开关管；RS 为检测电流的电阻，R 为负载，C 发挥滤波作用。通过对升压斩波环节控制其电感电流跟踪输入电压变化来降低输入电流的畸变，并通过闭环控制，达到功率因数校正的目的。

　　2 高功率因数整流器的控制电路结构

　　高功率因数整流器的核心部分为开关管VT的控制电路部分，本方案控制部分电路结构简单易懂，主要包括PI 调节器环节、乘法器环节、电压电流检测环节、开关管驱动环节以及滞环比较环节。而其中的关键是滞环比较环节的设计，滞环比较环节电路原理图如图2所示。

　　滞环比较器是在电压比较器的基础上引入了正反馈，形成了滞环控制。输出电压u忆o 为+UZ 或-UZ，其中+UZ 和-UZ 为运算放大器的正负电源电

　　3 高功率因数整流器的PSpice仿真

PSpice 通用电路模拟软件是能在微型计算机上运行的SPICE 程序。SPICE 是Simulation Program with Intergrated Circuit Emphasis 的缩写，它由美国加州大学伯克利分校于20世纪70 年代推出，主要用于集成电路的电路分析程序。PSpice除包含有SPICE 的仿真功能外，在计算的可靠性、收敛性及仿真速度等方面都有改进，并扩展了许多新功能。它增加了统计分析及电路特性的最坏情况分析，扩展了DC分析时的全部参数扫描，提高了参数分析能力。PSpice模拟器可以模拟被分析电路的直流特性、交流特性及瞬态特性，可以进行温度特性、噪声特性及灵敏度等特性的分析。电路工作频段可由低频段到微波段。PSpice 的Windows版本建立了良好的人机界面，以窗口及下拉菜单的方式进行人机交流，并在书写源程序的文本文件输入方式基础上，增加了输入电路原理图的图形文件输入方式，操作直观快捷，给使用者带来极大方便。目前，在众多的计算机辅助分析与设计软件中，PSpice软件被国内外工程技术人员、专家、学者公认为是通用电路模拟程序中最优秀的软件。