單向PFC電路仿真建模案例

• **設計指標 **
  1. 輸入電壓：85~265Vac
  2. 輸出電壓：390V
  3. 輸出功率：3.3kW
  4. 開關頻率:100kHz
  5. 系統時鐘:100MHz
  6. MCU類型：浮點
• 仿真模型詳細設計

1. 主回路

圖1 主回路仿真模型

Uac為交流輸入電壓，Cx為交流側X電容。Rs1為輸入回路的線路阻抗，Lo為輸出濾波電感，Co為輸出濾波電容（務必參考數據手冊添加ESR），負載類型為CC負載。

2. 采樣電路

圖2 采樣電路仿真模型

系統共3個采樣點，交流側電壓 Uac_s ，交流側電流 Iac_s ，輸出電壓 Uo_s 。每個采樣點經過一階濾波器（濾波器帶寬跟開關頻率一致即可）處理轉換成0~3.3V的電壓，經過12位的AD采樣得到ADCRESULT0..2，最后經過比例處理得到實際采樣值供MCU使用。

3. 控制算法

圖3 控制算法仿真模型

目標電壓采用斜坡軟給定，電壓給定初值為啟動前輸出電壓，目標電壓為390V?？刂?a target="_blank">算法采用電壓外環電流內環的算法，電壓環輸出作為電流環的有效值給定，通過計算U _uoU ac /Urms得到電流環的瞬時給定值。后級采用前饋控制，前饋分量為 U ac /U oPeriod ，其中Period為Epwm1的周期值，本仿真模型中 Period =1000。

另外空載時電流環的積分負向飽和，突然加載時會導致輸出電壓嚴重跌落，甚至引起不控整流觸發過流保護，本模型中針對此工況，增加電流環積分復位條件，當負載由空載突加載時，電流環積分立即由負飽和清零，從而抑制了輸出電壓跌落，提高帶載響應能力。

4. 調制電路

圖4 調制電路仿真模型

載波為鋸齒波，即EPWM配置為UP模式，ZERO時清零，CMPA時置1。另外需要根據DSP中EPWM寄存器中比較值影子寄存器的特性增加仿真模型，當載波為0時才更新比較值（仿真模型中考慮到離散時間因素，設計為載波≤3時才更新比較值）。

• 仿真結果

圖5 仿真波形（左圖為整體圖，右圖為局部放大圖）