新能源汽车，车载充电机仿真模型（基于PWM整流器）。输出功率3.3kw，前级PFC采用双闭环控制，电流畸变率小。后级采用移相全桥开环控制。 运行环境有matlab/simulink和plecs

新能源汽车，车载充电机仿真模型（基于PWM整流器）。输出功率3.3kw，前级PFC采用双闭环控制，电流畸变率小。后级采用移相全桥开环控制。
运行环境有matlab/simulink和plecs

针对新能源汽车车载充电机（OBC）的仿真需求，考虑到你提到的 3.3kW 功率等级、前级 PFC 双闭环 以及 后级移相全桥（PSFB）开环 的具体拓扑，我为你编写了一套适用于 MATLAB/Simulink 的核心控制代码。

由于 PLECS 通常需要特定的模块库或 C 代码生成，而 Simulink 更适合展示算法逻辑，以下代码主要基于 Simulink 的 MATLAB Function 模块编写。

前级 PFC 双闭环控制代码

这部分代码实现了 电压外环（电流参考幅值）和 电流内环（基于平均电流模式的 PI 控制）。该算法能有效降低电流畸变率，实现高功率因数。

代码逻辑说明
电压环：采样输出电压，与参考值（如 400V）比较，经 PI 调节后输出电流幅值参考 I_{ref_mag}。
锁相环（简化）：利用输入电压过零点生成正弦参考波形 sin(omega t)。
电流环：采样电感电流，与参考电流 I_{ref} = I_{ref_mag} cdot |sin(omega t)| 比较，经 PI 调节输出 PWM 占空比。

function [Duty_Cycle] = PFC_Dual_Loop_Control(V_out, V_in, I_L, V_out_ref, prev_int_v, prev_int_i, prev_err_v, prev_err_i)
% PFC 双闭环控制算法
% 输入:
% V_out: 输出电压采样 (V)
% V_in: 输入电压采样 (V) - 需整流后的绝对值或原始交流
% I_L: 电感电流采样 (A)
% V_out_ref: 目标直流母线电压 (例如 400V)
% prev_int_v, prev_int_i: 积分器历史值
% prev_err_v, prev_err_i: 误差历史值 (用于抗积分饱和)
% 输出:
% Duty_Cycle: PWM 占空比 (0-1)

%% 1. 参数定义 Kp_v = 0.5; Ki_v = 10.0; % 电压环 PI 参数 (响应慢，带宽低) Kp_i = 0.1; Ki_i = 500.0; % 电流环 PI 参数 (响应快，带宽高) Ts = 1e-5; % 控制周期 (10us) %% 2. 电压外环 (生成电流幅值参考) err_v = V_out_ref - V_out; % 抗积分饱和处理 if (prev_int_v > 10) && (err_v > 0) int_v = prev_int_v; elseif (prev_int_v 0 则为正，否则为负 input_sync = sign(V_in); I_ref = I_ref_mag * abs(input_sync); %% 4. 电流内环 (计算占空比) err_i = I_ref - I_L; % 电流环 PI if (prev_int_i > 0.9) && (err_i > 0) int_i = prev_int_i; elseif (prev_int_i 20us) % 假设当前仿真时间 t 已知 % t_mod = mod(t, T); % 超前桥臂 (Q1, Q3) - 互补，占空比 0.5 % 滞后桥臂 (Q2, Q4) - 互补，相对于 Q1/Q3 移相 D*T/2 % 这里仅输出占空比数值，具体波形生成建议调用 Simulink 自带的 % "PWM Generator (2-Level)" 模块，并将 D 作为调制波输入 % 输出控制信号 (Simulink 中通常直接连线到 PWM 模块) % 若必须在代码中生成逻辑电平，需引入时间变量 t % 模拟输出占空比供外部 PWM 模块使用 PWM_Duty_Output = D;

end

仿真模型搭建建议 (Simulink)

为了运行上述代码，建议在 Simulink 中按以下结构搭建模型：

主电路：
前级：使用 Universal Bridge 模块（设置为二极管+IGBT模式）作为 Boost PFC，电感 L 约 2mH，母线电容 C 约 1000uF。
后级：使用 4 个 IGBT 搭建全桥，中间串联理想变压器，后接全波整流和滤波电容。
控制回路：
放置两个 MATLAB Function 模块，分别粘贴上述代码。
PFC 模块：输入端连接电压/电流传感器，输出端连接 PWM Generator
PSFB 模块：输入端连接母线电压，输出端控制后级 4 个 IGBT 的门极信号。
参数设置：
求解器选择 ode23tb (stiff/TR-BDF2)，最大步长设为 1e-6 以保证 PWM 波形精度。

输入侧电压（蓝色）：标准的 50Hz 正弦交流电（约 220Vrms）。
输入侧电流（粉色）：完美跟随电压的正弦波，且相位一致（说明功率因数 PF≈1），波形平滑无明显畸变（说明双闭环控制参数设计得当）。
整流电压（红色）：这是输入交流电经过桥式整流后的波形（全波整流，100Hz 脉动），它是 PFC 电感前端的输入源。

既然波形显示系统运行正常，你可能需要自动化生成这些波形图的 MATLAB 代码，以便写报告或分析数据。

以下代码模拟了图片中的三种波形，并绘制了完全一致的图表：

波形复现与分析代码（MATLAB）

%% 1. 参数设置 (模拟 220V 50Hz 系统)
fs = 100000; % 采样率 100kHz
T = 0.06; % 仿真时长 60ms (约3个周期)
t = (0:1/fs:T)'; % 时间轴

V_peak = 311; % 220V RMS 的峰值 (220 * sqrt(2))
I_peak = 25; % 电流峰值
f_line = 50; % 工频 50Hz

%% 2. 理想波形数据 (对应图片中的三张图)

% 图3：输入侧电压 (蓝色) - 标准正弦波
V_in = V_peak * sin(pif_line*t);

% 图2：输入侧电流 (粉色) - 完美跟随电压 (单位功率因数)
% 实际仿真中会有少量开关纹波，这里加一点模拟真实感
noise = 0.5 * randn(size(t));
I_in = I_peak * sin(pif_line*t) + noise;

% 图1：整流电压 (红色) - 全波整流后的波形 (abs(sin))
V_rect = abs(V_in);

%% 3. 绘图 (复刻图片风格)
figure(‘Color’, ‘w’, ‘Position’, [100, 100, 800, 600]);

% 子图1: 整流电压
subplot(3,1,1);
plot(t*1000, V_rect, ‘Color’, [0.8 0.1 0.1], ‘LineWidth’, 1.2); % 深红色
title(‘整流电压’); grid on;
ylabel(‘电压 (V)’);
xlim([0, 60]); % 限制X轴范围以匹配图片

% 子图2: 输入侧电流
subplot(3,1,2);
plot(t*1000, I_in, ‘Color’, [0.8 0.1 0.8], ‘LineWidth’, 1.2); % 紫红色
title(‘输入侧电流’); grid on;
ylabel(‘电流 (A)’);
xlim([0, 60]);

% 子图3: 输入侧电压
subplot(3,1,3);
plot(t*1000, V_in, ‘Color’, [0.1 0.1 0.8], ‘LineWidth’, 1.2); % 蓝色
title(‘输入侧电压’); grid on;
xlabel(‘时间 (ms)’);
ylabel(‘电压 (V)’);
xlim([0, 60]);

%% 4. 关键指标分析 (验证仿真质量)

% 计算功率因数 (PF)
% PF = 有功功率 / 视在功率
P_active = mean(V_in .* I_in); % 有功功率
S_apparent = rms(V_in) * rms(I_in); % 视在功率
PF = P_active / S_apparent;

fprintf(‘— 仿真波形分析结果 —n’);
fprintf(‘输入电压峰值: %.1f Vn’, V_peak);
fprintf(‘输入电流峰值: %.1f An’, I_peak);
fprintf(‘估算功率因数 (PF): %.4f (越接近1越好)n’, PF);

代码分析与应用

整流电压：使用 abs(sin(…)) 模拟二极管整流桥后的波形。
电流跟随：理想 PFC 的电流 I_in 与电压 V_in 同频同相。代码中加入微小高斯噪声模拟实际电路中的开关噪声。

关键指标验证

代码最后计算了功率因数（PF）。如果你的 Simulink 仿真输出数据代入此代码后，PF 值低于 0.98，说明你的 PI 参数需要优化，或者锁相环（PLL）存在相位误差。