探索交错并联Boost PFC仿真电路模型:双闭环控制的魅力

交错并联Boost PFC仿真电路模型 采用输出电压外环,电感电流内环的双闭环控制方式 交流侧输入电流畸变小,波形良好,如效果图所示 simulink仿真 matlab/simulink仿真模型 无报告哈

在电力电子领域,交错并联Boost PFC(功率因数校正)电路模型有着举足轻重的地位。今天咱们就来聊聊基于Matlab/Simulink搭建的这款模型,它采用的输出电压外环、电感电流内环双闭环控制方式,简直是让交流侧输入电流畸变小,波形还倍儿良好。

双闭环控制原理

这种双闭环控制,说白了就是给电路运行加上两道"保险"。输出电压外环负责宏观调控,把控输出电压稳定在咱们期望的值上。而电感电流内环呢,则聚焦于实时调整电感电流,让其紧紧跟随外环给出的指令信号,从而优化功率因数,降低电流畸变。

Simulink仿真模型搭建

咱打开Matlab,在Simulink环境里开启创作之旅。先在库里把需要的模块拖出来,像电源模块、Boost电路模块、控制模块这些,按照交错并联Boost PFC电路的拓扑结构连接起来。

比如说,电源模块就像电路的"能量源泉",设置好交流输入电压幅值、频率这些参数:

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% 设置交流输入电压幅值和频率
Vin_amplitude = 220*sqrt(2); 
f = 50; 

这里定义了输入电压幅值为220V有效值对应的峰值,频率50Hz。

Boost电路模块是关键部分,涉及电感、电容参数设置,比如电感值L、电容值C,它们对电路性能影响巨大:

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% 设置Boost电感和电容值
L = 1e - 3; 
C = 1e - 3; 

咱设电感1mH,电容1mF,这些值得根据实际需求和理论计算调整。

双闭环控制实现代码分析

控制部分代码才是核心。外环电压控制通过PI调节器实现,调节输出电压偏差:

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% 输出电压外环PI参数
Kp_v = 10; 
Ki_v = 100; 
error_v = Vref - Vout; 
integral_v = integral_v + error_v*Ts; 
control_signal_v = Kp_v*error_v + Ki_v*integral_v; 

这里Kp*v是比例系数,Ki*v是积分系数,Vref是参考电压,Vout是实际输出电压,Ts是采样周期。比例部分根据电压偏差即时反应,积分部分则消除稳态误差,俩一结合,让输出电压稳定在参考值附近。

内环电流控制同样靠PI调节器,跟踪外环输出的电流指令信号:

matlab 复制代码
% 电感电流内环PI参数
Kp_i = 0.1; 
Ki_i = 1; 
error_i = control_signal_v - Iin; 
integral_i = integral_i + error_i*Ts; 
duty_cycle = Kp_i*error_i + Ki_i*integral_i; 

Kp*iKi*i是内环PI参数,Iin是电感电流,通过调节占空比duty\\_cycle来控制电感电流,使它紧紧跟随外环指令。

仿真结果

一顿操作猛如虎,仿真跑起来后,效果立竿见影。交流侧输入电流波形就像训练有素的士兵,规规矩矩,畸变极小,完全达到咱们预期,和效果图一样完美。这就证明了双闭环控制在交错并联Boost PFC电路中的有效性,为电力电子设备高效稳定运行提供坚实保障。通过Matlab/Simulink仿真,咱们能直观又便捷地验证电路设计和控制策略,不断优化,为实际应用打下基础。

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