单向PFC电路仿真建模案例

• **设计指标 **
  1. 输入电压：85~265Vac
  2. 输出电压：390V
  3. 输出功率：3.3kW
  4. 开关频率:100kHz
  5. 系统时钟:100MHz
  6. MCU类型：浮点
• 仿真模型详细设计

1. 主回路

图1 主回路仿真模型

Uac为交流输入电压，Cx为交流侧X电容。Rs1为输入回路的线路阻抗，Lo为输出滤波电感，Co为输出滤波电容（务必参考数据手册添加ESR），负载类型为CC负载。

2. 采样电路

图2 采样电路仿真模型

系统共3个采样点，交流侧电压 Uac_s ，交流侧电流 Iac_s ，输出电压 Uo_s 。每个采样点经过一阶滤波器（滤波器带宽跟开关频率一致即可）处理转换成0~3.3V的电压，经过12位的AD采样得到ADCRESULT0..2，最后经过比例处理得到实际采样值供MCU使用。

3. 控制算法

图3 控制算法仿真模型

目标电压采用斜坡软给定，电压给定初值为启动前输出电压，目标电压为390V。控制算法采用电压外环电流内环的算法，电压环输出作为电流环的有效值给定，通过计算U _uoU ac /Urms得到电流环的瞬时给定值。后级采用前馈控制，前馈分量为 U ac /U oPeriod ，其中Period为Epwm1的周期值，本仿真模型中 Period =1000。

另外空载时电流环的积分负向饱和，突然加载时会导致输出电压严重跌落，甚至引起不控整流触发过流保护，本模型中针对此工况，增加电流环积分复位条件，当负载由空载突加载时，电流环积分立即由负饱和清零，从而抑制了输出电压跌落，提高带载响应能力。

4. 调制电路

图4 调制电路仿真模型

载波为锯齿波，即EPWM配置为UP模式，ZERO时清零，CMPA时置1。另外需要根据DSP中EPWM寄存器中比较值影子寄存器的特性增加仿真模型，当载波为0时才更新比较值（仿真模型中考虑到离散时间因素，设计为载波≤3时才更新比较值）。

• 仿真结果

图5 仿真波形（左图为整体图，右图为局部放大图）