单相Boost功率因数校正电路（PFC）设计与仿真 （SimulinkSaber）：第⼀章P。。。
写在前⾯
教程是根据Mathworks公司的有源功率因数校正教程（）和那⽇沙等⽼师编著的《电⼒电⼦、电机控制系统的建模及仿真》改写的，设计思路基本与之⼀致，嫌看⽂章⿇烦的同学可以直接跳转看视频和查阅相关书籍。Simulink仿真部分对视频内容展⽰的仿真电路做了⼀点简化，Saber仿真部分完全参考教材。在这篇教程中，我会详细撰写仿真电路的设计过程，包括仿真中控制器的各个参数如何获得。通过这系列教程，希望你能了解：可信的密封黏胶条
（1）PFC电路的基本⼯作原理；曲嘉瑞
（2）PFC电路的构成和参数设计；
（3）使⽤Simulink中的Control Design⼯具箱对系统做频率响应估计；
冲压滤网
（4）控制器参数整定的⼤致思路；
（5）使⽤MATLAB的PID Tuner⼯具整定PID控制器参数。
希望这篇⽂章能帮助到你。如有不⾜之处虚⼼接受批评和建议，另希望转载的同学注明下出处，谢谢！
特别地，教程内容完全开源，不会⽤于商业⽤途。也请不要将教程中的内容⽤作商业⽤途。
第⼀章没有与仿真设计相关的内容，全部为基础知识，需要参阅仿真设计的伙计直接跳转到。
第⼀章 PFC基础知识与电路参数设计
在电⽹中，我们可能会接⼊很多整流性负载，⽽整流性负载带来的很⼤问题就是电源的输⼊电流会带有很多谐波。⽐如这样⼀个经典的单相桥式不可控整流电路： 低通滤波器设计
我们来观察下它的输⼊电流波形：
可以看出电流的畸变程度⾮常⾼。进⼀步地，还可以⽤powergui中的FFT（快速傅⾥叶变换）⼯具对波形的各次谐波进⾏分析。
其中THD（总谐波失真）是衡量畸变程度的关键指标。THD指数很⾼意味着谐波分量过⼤，这样会导致电源输⼊的功率因数过低（功率因数与输⼊电流畸变程度成正⽐）。谐波电流会加剧电⽹中配电设备（发电机、变压器、线路）的损耗，⼲扰挂接在负载端其他⽤电设备的正常⼯作，还会造成电磁⼲扰；⽽功率因数过低会造成设备容量浪费、配电设备传输损耗加剧等影响。PFC（功率因数校正，Power Factor Correction）正是对负载改善其功率因数的⼀种⼿段。
PFC的实现思路有很多。本教程介绍应⽤于单相Boost电路在连续导通模式（CCM）下运⾏的PFC技术，其核⼼思路是通过控制电路中的开关管控制电感电流，使电感电流跟踪不可控整流后的“馒头波”电压指令，从⽽使输⼊电流呈正弦波形并与输⼊电压同相，校正了输 ⼊电流波形畸变程度和相位，达到改善功率因数的⽬的。
上图是PFC技术的实现框图。电路部分从左往右依次是：输⼊电压源，不可控整流桥，整流桥电压、电感电流采样，Boost电路，负载；控制部分包括为控制电感电流搭建的电流控制器，为稳定输出电压搭建的电压控制器，以及开关管驱动。
⼯作原理如下：电压闭环控制⽤于稳定输出电压，电压控制器产⽣控制指令（电压控制器的输出称为电压控制指令）；⽽为了电感电流跟踪整流桥输出的“馒头波”波形（这样输⼊电流能够成为正弦波并与输⼊电压同相位），添加电流闭环来控制电感电流；将电压控制指令与整流桥输出电压采样相乘，形成“馒头波”式的控制指令，作为电流控制器的参考给定值；电流控制器输出的控制指令就是开关管的占空⽐，经开关管驱动控制开关管通断，控制电感电流跟踪参考给定值并稳定输出电压。
课堂教学模式
下图给出了Boost PFC中电流参考值和电感电流的仿真实测波形。控制电感电流跟踪参考给定值，电感电流（橙⾊）在参考给定值（蓝⾊）的附近上下环绕，电感电流近似为“馒头波”。
下图给出了应⽤PFC后电源电压和电流的仿真实测波形。经过PFC控制，输⼊电流（橙⾊）呈⽑刺状正弦波，且与输⼊电压（蓝⾊）基本同相位，达到了功率因数校正的⽬的。
使⽤FFT⼯具分析运⽤PFC技术的输⼊电流波形，可以观察到THD⼤⼤减⼩。
接下来整定Boost PFC电路的硬件参数，电路部分主要包括电感、电容，以及变换器的⼀些参数。电源的技术指标如下：
还有其他与仿真有关的指标见⽂末的m⽂件代码。
电感与电容参数计算流程：
实际设计电路还要考虑功率器件的电压、电流应⼒等对器件选型，由于仿真采⽤理想器件，这⾥不再详细设计。
小蒸箱
提前编写m⽂件，在运⾏仿真前需要先运⾏m⽂件，仿真中模块参数采⽤变量参数，这样⽅便电源的技术指标变化时修改指标快速整定参数。
