操作环境：

MATLAB 2022a

1、算法描述

一、整体结构概述

有源功率因数校正（APFC）是一种用于提高电力系统功率因数的技术，通过控制电流的波形，使其与电压的波形保持一致，从而减少无功功率的产生，提高系统的效率。该仿真模型采用PI调节器来实现功率因数的校正。以下将对图中各个模块和其连接进行详细描述。

二、输入电源部分

1. 交流输入电压（Vg）：这是系统的输入电源，通常为交流电源。输入电压通过一个理想的电压源表示，标记为Vg。

2. 输入电流测量（ig）：在输入电压之后，连接了一个电流测量模块，用于检测输入电流ig的大小。这是为了实时监控输入电流，以便后续的功率因数校正。

三、整流和滤波部分

1. 整流桥：输入的交流电压经过整流桥转换为脉动的直流电压。图中的整流桥以一个整流符号表示。

2. 滤波电感（L）：整流后的脉动直流电压通过滤波电感L，用于平滑电流的波形，减小电流中的谐波成分。

3. 滤波电容（C）：在滤波电感之后，连接了一个滤波电容C，用于进一步平滑电压的波形，使输出电压更加稳定。

四、功率因数校正控制部分

1. PI调节器：PI调节器是功率因数校正的核心部分，通过调节输入电流ig，使其与输入电压Vg同相位。图中PI调节器接收多个反馈信号，包括输入电压Vg、输入电流ig、输出电压Vo和电感电流iL。

2. PWM控制器：PI调节器的输出信号送入PWM控制器。PWM控制器生成脉宽调制信号，用于控制功率开关的通断状态，从而调节电流的波形。

3. 功率开关（S）：PWM控制信号驱动功率开关S的开闭状态。功率开关通常为MOSFET或IGBT，用于高频开关操作。

五、输出电压和电流部分

1. 负载（R）：功率因数校正后的电能供给负载。负载通常为电阻性负载，用于模拟实际的用电设备。

2. 输出电压测量（Vo）：在负载之前，连接了一个输出电压测量模块，用于检测输出电压Vo的大小，以便反馈给PI调节器进行调节。

3. 电感电流测量（iL）：滤波电感L之后，连接了一个电流测量模块，用于检测电感电流iL的大小。这也是为了实时监控和调节电流。

六、反馈回路和控制策略

1. 电流误差放大器：电流误差放大器用于检测输入电流ig与参考电流iL_ref之间的误差，并将该误差放大后送入PI调节器进行处理。

2. 电压误差放大器：电压误差放大器用于检测输出电压Vo与参考电压之间的误差，并将该误差放大后送入PI调节器进行处理。

3. 功率因数计算模块：该模块接收输入电压Vg和输入电流ig的信号，计算当前系统的功率因数，并提供反馈信号用于调节。

七、PI调节的实现

PI调节器的核心是比例积分控制，通过对误差信号的比例和积分运算来调节输出。具体来说：

• 比例控制（P控制）：比例控制通过对误差信号乘以一个比例系数来快速响应误差的变化，从而迅速调整系统的输出。

• 积分控制（I控制）：积分控制通过对误差信号进行积分运算来消除系统的稳态误差，确保系统在长期运行中保持精确。

PI调节器的输出控制信号送入PWM控制器，通过调节PWM信号的占空比，控制功率开关的开闭状态，从而实现对输入电流的调节。

八、仿真模型的运行流程

1. 初始状态：系统上电后，输入电压Vg开始供电。整流桥将交流电压整流为脉动直流电压。

2. 滤波处理：脉动直流电压经过滤波电感L和滤波电容C，平滑成为稳定的直流电压。

3. 电流测量与反馈：输入电流ig、输出电压Vo和电感电流iL被实时测量，并反馈给PI调节器。

4. 误差检测：电流误差放大器和电压误差放大器分别检测电流和电压的误差，将误差信号放大后送入PI调节器。

5. PI调节：PI调节器根据误差信号进行比例积分运算，生成控制信号。

6. PWM控制：控制信号送入PWM控制器，生成脉宽调制信号，控制功率开关S的开闭状态。

7. 电流调节：通过控制功率开关的状态，调节输入电流ig的波形，使其与输入电压Vg同相位，从而实现功率因数校正。

8. 输出供电：功率因数校正后的电能供给负载，负载消耗电能，系统进入稳定运行状态。

2、仿真结果演示

3、关键代码展示

略

4、MATLAB 源码获取

   源码：【MATLAB源码-第229期】基于matlab的有源功率因数校正仿真，采用PI调节改善功率因数；改善后达到99%.

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