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基于开关平均化模型的PFC电路仿真

时间:02-13 来源:互联网 点击:

率为100kHz。从仿真结果看,对于开关模型的动态过程中,电压峰值为81.4V,稳态时,电压脉动为8.4V,输出电压平均值为73.6V,输入电感电流峰值为4.8A。对于平均化模型的动态过程中,电压峰值为80.8V,稳态时,电压脉动为8.3V,输出电压平均值为73.4V,输入电感电流峰值为4.76A。由于仿真结果的差别非常小,所以我们有理由认为,平均化模型有很高的可信度。

(a)开关模型结果 (b)受控源模型结果

图3PFC电路输入电流波形频谱分析

前已叙及,平均化模型是开关电路的低频等效模型。所以,对于低频信号或信号中的低频成分,两种模型应当等效,为此,我们对PFC电路仿真结果中的网侧输入电流波形进行了傅立叶分析,由于信号所含的频率在1kHz到开关频率之间的成分近似为零,所以,我们截取1kHz以下的频谱进行对照。结果见图3,其中(a)图为电路实际模型输入电流频谱,(b)图为平均化模型输入电流频谱。两图对照几乎重合。以50Hz为中心频率进行分析,结果表明,(a)图中心频率傅立叶系数为4.57A,谐波含量为6.2%,(b)图中心频率傅立叶系数为4.46A,谐波含量为5.9%。可以证明两个模型的低频等效性。

然而,最令人振奋的是两种模型仿真占用机时的比较。在奔腾300微机上做150ms瞬态分析,采用开关模型共花费2小时13分,而采用平均化模型只用了25秒。后者速度为前者的数百倍。这对于电路参数(如调节器)的仿真优化尤为可贵。但由于电路开关过程的平均化,一些瞬态参数如电感电流脉动,开关器件承受的瞬态电压(流)等不能在仿真结果中表现出来,这可以从原始模型仿真结果中得到。此外,从仿真

 

波形上看,受控源模型仿真曲线不光滑,可能是由于两种模型高频特性的差异造成的。

5结论

本文利用开关器件受控源模型代替开关器件模型,并结合电路实际工作原理建立了工作于电感电流连续模式(CICM)的PFC电路平均化仿真模型。该模型与开关模型相比,有以下特点:

(1)在保证仿真准确度的前提下,提高速度数百倍。

(2)与实际电路结合密切,减小了由于模型引起的仿真与实验结果差异,提高了仿真的可信度,也便于利用仿真实现电路参数优化。

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