交错并联BoostPFC电路数学建模与仿真.docx

研究与设计Research and Design 交错并联 Boost PFC 电路数学建模与仿真The Math Modeling and Simulation of the InterleavedBoost PFC孙宏宇，王婕河北汇能欣源电子技术有限公司（石家庄，河北，050051）Sun Hongyu, Wang Jie Hebei Huineng Xinyuan Electronic Technology Co., Ltd（Shijiazhuang, Hebei, 050051）摘 要：本文对双重并联结构的交错 Boost PFC 的工作过程进行详尽分析，并推导了其数学模型。该数学模型表明，交错并联Boost PFC 电路与单 Boost PFC 电路稳态下的关系式相同，简化了参数设计，通过 matlab 仿真，验证了分析的有效性、可行性。关键词：交错并联 PFC建模 仿真Abstract: In this paper, the working principle of the interleaved Boost PFC is analysed in detail. The math model is made and the controller parameter is designed, too. Finally, the practicability and validity of the theory analyses are proved by matlab simulation.Key Words: Interleaved, PFC, Modeling, Simulation中图分类号：TM464文献标识码：A文章编号：1561-0349（2014）09-0026-05成，每一个单端变换器承担 50% 输出功率 [3]，其拓扑结构如图 1 所示。交错运行技术，是并联运行技术的一种改进 , 是指 各个单元的工作信号频率一致 , 相角互相错开一定角度 , 在双 重交错并联中两个工作信号之间相角互差 180°[4、5]。1 引言相关法规要求用电装置具有高功率因数、低谐波的特点， 尽可能减小对电网的污染。功率因数校正（PFC）技术是提高 电能质量的好方法，因而成为电力电子领域一个重要的研究 方向，具有广阔的应用前景。Boost PFC 具有拓扑简单、电压提升、能效高等优点。许多工业电源与家电的前端都采用了 BoostPFC 调节器，从而VoL1L2D1D2VinCRS2S1(3kW-5kW)，输入电流纹波增大，导致功率器件承受很大的电流应力，不利于系统的稳定运行。采用双重并联结构的交错 Boost PFC，不但可以减轻上述不足，还可以大大降低所需升 压电感量 [1]。运用交错技术 , 能使输入电流纹波减小 , 其频率 成倍提高 , 减小了前级 EMI 滤波器的设计尺寸 , 提高了功率因 数。并且和常规的 PFC 相比 , 在传输相同功率的条件下 , 流经 开关管的电流减小 , 降低了开关管的通态损耗 , 提高了效率 [2]。本文对交错并联 Boost PFC 的工作过程进行详尽分析，并 建立起数学模型、进行参数设计，最后通过 matlab 仿真验证 了分析的有效性、可行性。图 1双重交错并联 boost 电路原理图交错并联时功率开关管 S1、S2 的 PWM 驱动信号有 180°的相位差 , 也就是严格同步交叉开通、关断，其 PWM 信号、 输入总电流及各个电感电流的关系，见图 2( 以电感电流的临 界模式为例 )。Gs1Gs2IinIL1IL22 交错并联 Boost 工作原理交错并联 Boost 变换器是由两个单端 Boost 变换器并联而ttttt12345图 2 驱动信号以及电感电流波形26The World of Power SupplySept 2014|研究与设计 Research and Design依据图 2 中功率开关管 S1、S2 的 PWM 驱动信号，可以将变换器工作过程分为 4 个阶段，各阶段的电路工作状态，VoiL1DL1L21D2iL2CR（1) t1~t2 阶段S1 闭合、S2 断开。 t1 时刻功率管 S1 闭合 , 输入电源开始 为电感 L1 充电 , 流经电感 L1 的电流从零开始线性增加 , 直至 t2 时刻功率管 S1 关断，电感 L1 的电流增至最大。由于在 t1~t2 期间 S2 一直处于断开状态，所以电感 L2 一直处于放电状态，S2S1图 5 t3~t4 S1 断开、S2 闭合iL1VoL1L2D1D2iL2流经电感 L1 和电感 L2 的电流之和达到最大。（2) t2~t3 阶段S1、S2 都断开。从 t2 时刻开始，功率管 S1 进入关断状态