基于開(kāi)關(guān)平均化模型的PFC電路仿真

4仿真結(jié)果分析

　　為了驗(yàn)證平均化模型的準(zhǔn)確性，將電路開(kāi)關(guān)模型與平均化模型仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。仿真是利用PSPICE軟件進(jìn)行150ms的瞬態(tài)分析，開(kāi)關(guān)頻率為100kHz。從仿真結(jié)果看，對(duì)于開(kāi)關(guān)模型的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，電壓峰值為81.4V，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電壓脈動(dòng)為8.4V，輸出電壓平均值為73.6V，輸入電感電流峰值為4.8A。對(duì)于平均化模型的動(dòng)態(tài)過(guò)程中，電壓峰值為80.8V，穩(wěn)態(tài)時(shí)，電壓脈動(dòng)為8.3V，輸出電壓平均值為73.4V，輸入電感電流峰值為4.76A。由于仿真結(jié)果的差別非常小，所以我們有理由認(rèn)為，平均化模型有很高的可信度。

（a）開(kāi)關(guān)模型結(jié)果 （b）受控源模型結(jié)果

圖3PFC電路輸入電流波形頻譜分析

　　前已敘及，平均化模型是開(kāi)關(guān)電路的低頻等效模型。所以，對(duì)于低頻信號(hào)或信號(hào)中的低頻成分，兩種模型應(yīng)當(dāng)?shù)刃?，為此，我們?duì)PFC電路仿真結(jié)果中的網(wǎng)側(cè)輸入電流波形進(jìn)行了傅立葉分析，由于信號(hào)所含的頻率在1kHz到開(kāi)關(guān)頻率之間的成分近似為零，所以，我們截取1kHz以下的頻譜進(jìn)行對(duì)照。結(jié)果見(jiàn)圖3，其中（a）圖為電路實(shí)際模型輸入電流頻譜，（b）圖為平均化模型輸入電流頻譜。兩圖對(duì)照幾乎重合。以50Hz為中心頻率進(jìn)行分析，結(jié)果表明，（a）圖中心頻率傅立葉系數(shù)為4.57A，諧波含量為6.2％，（b）圖中心頻率傅立葉系數(shù)為4.46A，諧波含量為5.9％。可以證明兩個(gè)模型的低頻等效性。

　　然而，最令人振奮的是兩種模型仿真占用機(jī)時(shí)的比較。在奔騰300微機(jī)上做150ms瞬態(tài)分析，采用開(kāi)關(guān)模型共花費(fèi)2小時(shí)13分，而采用平均化模型只用了25秒。后者速度為前者的數(shù)百倍。這對(duì)于電路參數(shù)（如調(diào)節(jié)器）的仿真優(yōu)化尤為可貴。但由于電路開(kāi)關(guān)過(guò)程的平均化，一些瞬態(tài)參數(shù)如電感電流脈動(dòng)，開(kāi)關(guān)器件承受的瞬態(tài)電壓（流）等不能在仿真結(jié)果中表現(xiàn)出來(lái)，這可以從原始模型仿真結(jié)果中得到。此外，從仿真

波形上看，受控源模型仿真曲線不光滑，可能是由于兩種模型高頻特性的差異造成的。

5結(jié)論

　　本文利用開(kāi)關(guān)器件受控源模型代替開(kāi)關(guān)器件模型，并結(jié)合電路實(shí)際工作原理建立了工作于電感電流連續(xù)模式（CICM）的PFC電路平均化仿真模型。該模型與開(kāi)關(guān)模型相比，有以下特點(diǎn)：

（1）在保證仿真準(zhǔn)確度的前提下，提高速度數(shù)百倍。

（2）與實(shí)際電路結(jié)合密切，減小了由于模型引起的仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果差異，提高了仿真的可信度，也便于利用仿真實(shí)現(xiàn)電路參數(shù)優(yōu)化。