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交错CRM BOOST PFC仿真(一)

交错CRM BOOST PFC可应用于功率变换较大的场景,目前应用广泛,但由于其变频特性,很难使用模拟实现变频交错。经过长期的研究,我正在进行中SIMPLIS及PSIM它的模拟模型是在环境中建立的,现在我们分享我们自己的方法。

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交错TCMTotem-Pole Boost PFC

要从零开始实现交错建设CRM BOOST PFC,需要逐一验证电路模块,即添加模拟电路,并在最简单的电路中成功运行每个模块,然后逐一添加到整个电路中。模拟过程是一个调试过程,以不断地测量波形BUG。

交错驱动和电感电流

本模拟采用电压模式恒导通控制和辅助绕组进行过零检测。模拟步骤是先对单相进行测试CRM BOOST模拟,使过零检测(辅助绕组过零检测需要添加振动信号,否则电路不工作,参考L6562)及ON TIME(参考UC3852)模块正常工作,然后添加多相交错模式。

CRM(TCM) 模式的PFC由于开关频率在工频周期内发生变化,因此不能像CCM模式直接加固固定延迟错相。以两相交错为例,我们可以直接抓住主相周期,并在主相半周期时打开从相,即错相180度。多相交错原理相同。

交错TCM图腾柱PFC工作模式与交错CRM BOOST PFC,在此基础上增加部分控制。

首先,我们实现了ON TIME控制,参考UC3852:

行为建模如下:

电容器通过恒定电流Ct充电实现Ton计时,当输出电压稳定时,误差信号输出也是稳定值。恒定电流给电容器充电产生的电压斜坡的斜率决定了导电时间。当斜坡信号大于误差信号时,电感电流下降到0ZCD控制开启驱动。

输出恒定时,导通时间恒定,即恒导通时间控制。

ON TIME模块波形图如下:

由于电感电流过零检测。RS触发器输入不能同时为1,因此使用Oneshot抓取上升沿300ns作为ZCD触发信号。

由于使用辅助绕组检测到零信号,需要添加振动信号:当没有驱动时,电容器被电流源充电,电容器电压大于1V高电平触发时发出RS位置,驱动器打开,电容器复位,电路也可以限制最大关闭时间:

配合主路电后PFC可以正常工作。

为了更快地修复模拟环路,需要使用直流输入获得功率级波特图,然后使用TYPE-2A类型补偿,使用环路公式MATHCAD推导如下:

输入264Vdc获取功率级BODE图,从下图知20Hz处功率级增益为54.3,相位为-73。

将得到的公式及期望值代入F11窗11个窗口SIMPLIS所需的补偿参数自动解决。

闭环波特征在补偿后如下,与预期完全一致:

通对比MATHCAD及SIMPLIS模拟计算的一致性也可以通过获得的数据和波特图来证实:

环路调整后,将输入改为沟通,即可得到正常的馒头波。

电感电流

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