基于正弦波直接移相的PSFB控制方法

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function [Q1, Q2, Q3, Q4] = PSFB_Sine_PhaseShift(PhaseShift_Deg)
%#codegen
% PhaseShift_Deg: 移相角度 (0 ~ 180度)

persistent t;
if isempty(t)
    t = 0;
end

% --- 参数 ---
Freq = 20000;       % 20kHz
Ts = 1.0 / Freq;
Dt = 0.000001;      % 仿真步长 (需与 Simulink 设置一致)

% --- 时间累加 ---
t = t + Dt;
if t >= Ts
    t = t - Ts;
end

% --- 1. 生成超前桥臂 ---
% 计算当前时刻的角度 (0 ~ 2*pi)
theta = t * Freq * 2 * 3.14159265;
sine_val_1 = sin(theta);

if sine_val_1 > 0
    Q1 = true;
else
    Q1 = false;
end
Q2 = ~Q1;

% --- 2. 生成滞后桥臂 (直接移相) ---
% 限制移相角度输入
if PhaseShift_Deg < 0, PhaseShift_Deg = 0; end
if PhaseShift_Deg > 180, PhaseShift_Deg = 180; end

% 将角度转换为弧度
phase_rad = PhaseShift_Deg * 3.14159265 / 180.0;

% 直接生成一个带有相位偏移的正弦波
sine_val_2 = sin(theta - phase_rad);

if sine_val_2 > 0
    Q3 = true;
else
    Q3 = false;
end
Q4 = ~Q3;

end

代码逻辑解析

%#codegen指令：这是代码生成器指令，它告诉MATLAB编译器此函数旨在生成C/C++代码。编译器会据此进行严格的类型检查和优化。
持久变量（persistent） ：变量t被声明为持久变量，这意味着它的值在函数每次被调用时都会被保留。这相当于在C语言中定义了一个静态全局变量，用于在离散的仿真步长或控制周期之间累积时间，从而构建一个内部的、与仿真时间同步的时钟。
时间累加与周期重置 ：代码通过t = t + Dt来模拟时间的流逝。Dt是仿真步长，必须与Simulink模型的求解器（Solver）设置的固定步长（Fixed-step size）完全一致。当累加的时间t达到一个开关周期Ts时，通过t = t - Ts将其重置，从而形成一个周期性的时间基准。
角度计算与正弦波生成 ：theta = t * Freq * 2 * pi将时间t映射到一个从0到2π的相位角。sin(theta)则生成了我们所需的基准正弦波。
过零比较与逻辑非 ：if sine_val_1 > 0是过零比较器的软件实现，它将连续的正弦波转换为离散的方波。Q2 = ~Q1则通过逻辑非运算生成互补信号。
输入限幅与单位转换 ：为了保证系统的稳定性和防止逻辑错误，代码首先对输入的移相角度PhaseShift_Deg进行了限幅处理，将其约束在0到180度的有效范围内。随后，通过乘以π/180将其从角度制转换为弧度制，因为MATLAB的sin函数接受弧度作为输入。
直接移相 ：sine_val_2 = sin(theta - phase_rad)是整个算法的精髓。它直接在正弦波的相位角上减去一个偏移量phase_rad，从而实现了波形的"右移"（延迟）。这个延迟量直接对应于PSFB控制中的移相角。

总结

本文介绍的基于正弦波直接移相的PSFB控制方法，通过简洁明了的数学运算和逻辑判断，实现了高质量、固定占空比的移相PWM信号生成。其对应的MATLAB Function代码结构清晰，易于理解和维护，并且完全兼容代码生成流程。这种方法不仅简化了PSFB控制器的设计与仿真，也为后续的嵌入式软件实现提供了一条高效、可靠的路径，充分展现了模型化设计（Model-Based Design）在现代电力电子开发流程中的巨大优势。