单相 Boost 功率因数校正（PFC）变换器的 MATLAB/Simulink Simscape 电路级模型：从零用代码搭建物理电路 + 平均电流模式双环控制，含软启动、占空比前馈、损耗分解、负载阶跃、EMI 滤波、数字控制四项工程化扩展。
模型由 AI Agent 通过 Simulink Agentic Toolkit 的 model_edit 工具自动搭建（52 块 + 61 条连线），全过程无 GUI 拖拽。
AC 220V/50Hz ─► 二极管全桥 ─► L=1mH ─► 开关节点 ─► D ─► C=470µF ─► 400V DC / 800W
(D1-D4) │ (D5) │
MOSFET(SW) 100kHz
平均电流模式控制（双环）：
- 电压外环 PI（Kp=0.03, Ki=3）→ 电流幅值参考 Î（Rate Limiter 软启动 150 A/s）
- 电流参考合成：iref = η|sin(ωt)|（与电网电压同步）
- 电流内环 PI（Kp=0.8, Ki=150）+ 占空比前馈 duty_ff = 1 − vrect/Vout
- PWM：100kHz 锯齿载波比较，Unit Delay 打破代数环（模拟数字控制延迟）
软启动：AC 源用受控电压源实现，幅值 = 311·sin(ωt+90°)·min(t/50ms, 1)，消除 L-C 谐振启动浪涌（206A → 8.6A）。
| 指标 | 数值 | 说明 |
|---|---|---|
| 输出电压 | 399.5 V | 目标 400 V |
| 输出纹波 | 9.1 V (2.3%) | 100Hz 工频纹波 |
| 功率因数 | 0.9964 | |
| THD | 10.5% | 含开关纹波（2µs 网格 FFT，3-31 次谐波） |
| 效率 | 95.3% | 含二极管/开关导通损耗（模型实测） |
| 启动浪涌 | 8.6 A | 软启动后（原 206A） |
| 扩展 | 关键结果 |
|---|---|
| 损耗分解 | 开关损耗 6.7W + 反向恢复 4.0W 为动态损耗主体 |
| 负载阶跃 200→100Ω | 跌落 14.3%，51.4ms 恢复，无振荡 |
| EMI 滤波（100µH+1µF） | 100kHz 纹波衰减 18.2dB（对低频 THD 无影响） |
| 数字控制（100kHz ZOH） | THD 10.73%、PF 0.988，与连续控制相当 |
% 1. 纯 MATLAB 开关模型（无 Simulink 依赖，秒级出结果）
run('boost_pfc_sim.m')
% 2. Simscape 电路级模型：自动重建 + 仿真 + 分析（推荐入口）
run('build_boost_pfc_mcp.m')
% 3. 四项扩展（改 VARIANT 行: 'loss' | 'step' | 'emi' | 'digital'）
run('ext_boost_pfc.m')或直接打开 boost_pfc_mcp.slx 查看/手动仿真（Simulink > Run）。
├── boost_pfc_mcp.slx # Simscape 电路级模型（软启动+前馈优化版）
├── boost_pfc_sim.m # 纯 MATLAB 开关模型（快速验证）
├── build_boost_pfc_mcp.m # 用代码重建电路级模型 + 仿真 + 分析
├── ext_boost_pfc.m # 四项扩展仿真（损耗/阶跃/EMI/数字控制）
├── figures/ # 全部波形图（18 张）
├── results/ # 仿真结果文本
└── reports/ # HTML 分析报告（4 份，含图）
- MATLAB R2023a+（在 R2025b 验证）
- Simulink + Simscape（基础库即可，无需 Simscape Electrical）
boost_pfc_sim.m仅需基础 MATLAB
Simscape 命令行建模的几个关键经验（详见 build_boost_pfc_mcp.m 注释）：
- Connection Label 必须唯一命名——默认空名会让所有节点短路
- 物理端口映射：Switch/Sensor 的
RConn1是 PS 信号端，电气端是LConn1/RConn2 - AC 源相位移 90° 启动可避免 t=0 过零导致的初始化奇异
- Sine Wave 相位单位是弧度（不是度）
- 控制环加 Unit Delay 打破占空比↔电流的代数环
- 变步长仿真数据分析必须重采样到均匀网格（否则功率/rms 计算偏置）
MIT