基于開關平均化模型的PFC電路仿真

4仿真結果分析

　　為了驗證平均化模型的準確性，將電路開關模型與平均化模型仿真結果進行了對比。仿真是利用PSPICE軟件進行150ms的瞬態分析，開關頻率為100kHz。從仿真結果看，對于開關模型的動態過程中，電壓峰值為81.4V，穩態時，電壓脈動為8.4V，輸出電壓平均值為73.6V，輸入電感電流峰值為4.8A。對于平均化模型的動態過程中，電壓峰值為80.8V，穩態時，電壓脈動為8.3V，輸出電壓平均值為73.4V，輸入電感電流峰值為4.76A。由于仿真結果的差別非常小，所以我們有理由認為，平均化模型有很高的可信度。

（a）開關模型結果 （b）受控源模型結果

圖3PFC電路輸入電流波形頻譜分析

　　前已敘及，平均化模型是開關電路的低頻等效模型。所以，對于低頻信號或信號中的低頻成分，兩種模型應當等效，為此，我們對PFC電路仿真結果中的網側輸入電流波形進行了傅立葉分析，由于信號所含的頻率在1kHz到開關頻率之間的成分近似為零，所以，我們截取1kHz以下的頻譜進行對照。結果見圖3，其中（a）圖為電路實際模型輸入電流頻譜，（b）圖為平均化模型輸入電流頻譜。兩圖對照幾乎重合。以50Hz為中心頻率進行分析，結果表明，（a）圖中心頻率傅立葉系數為4.57A，諧波含量為6.2％，（b）圖中心頻率傅立葉系數為4.46A，諧波含量為5.9％。可以證明兩個模型的低頻等效性。

　　然而，最令人振奮的是兩種模型仿真占用機時的比較。在奔騰300微機上做150ms瞬態分析，采用開關模型共花費2小時13分，而采用平均化模型只用了25秒。后者速度為前者的數百倍。這對于電路參數（如調節器）的仿真優化尤為可貴。但由于電路開關過程的平均化，一些瞬態參數如電感電流脈動，開關器件承受的瞬態電壓（流）等不能在仿真結果中表現出來，這可以從原始模型仿真結果中得到。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結論

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

（1）在保證仿真準確度的前提下，提高速度數百倍。

（2）與實際電路結合密切，減小了由于模型引起的仿真與實驗結果差異，提高了仿真的可信度，也便于利用仿真實現電路參數優化。