3 “Voltage/Current”信号检测在LLC变换器中的应用（PSIM教程）

前言

在分析变换器的工作原理时，往往需要通过查看每个元器件的电压电流波形是否达到所预期的结果，若仿真结果与理论分析相差甚远，可以通过波形特点分析其原因；若仿真结果与理论分析相一致，则证明原理分析的正确性。在PSIM软件中有电压/电流检测传感器，种类也十分齐全，可以满足工程师的多种需求，下面以电压前馈控制LLC变换器为例讲述“Voltage/Current”信号检测的使用方法。

1 “Voltage/Current”信号检测元件

在PSIM中“Voltage/Current”信号怎么找到？方法：Elements→Other→Probes。

图1 电压、电流、功率探针

通常情况下使用上述探针进行电压电流检测，在遇到大模型时，检测量较多，显得仿真模型十分复杂、看得眼花缭乱。PSIM中元器件自身提供了电压和电流检测功能，如图2所示。

（a）MOS设置选卡（b）电感设置选卡

图2 元件设计选卡

注：当Flag=1时，为检测有效，反之，无效。

之前仿真中，经常使用图1中的探针进行每条支路的电压电流的信号检测，在简单模型中使用很方便、直观。但在后来研究DAB变换器时，观测各个节点的波形利用这种方式就显得很繁杂，于是使用了图2中设置标记的方法，不需要外加探针就可以完成每个元件的电压和电流检测。若不想检测元件电压电流，将标志设为0即可。在观测电路端口信号时可用图1中的探针，图1中的探针可选示波器功能，在仿真过程中可以看到实时波形变化信息。设置方法如图3所示。

图3 电流探针设置选卡

2 “Voltage/Current”信号检测在LLC变换器中的应用

以PSIM中的“Examples”电压前馈控制的LLC谐振变换器为例，谈谈“Voltage/Current”信号检测的使用方法，变换器模型如图2所示。关于LLC的原理在星球号中已详细讲述。

（a）功率模型

（b）控制模型

图4 电压前馈控制LLC谐振变换器模型

仿真参数：输入电压20～40V，输出电压420V/320W，谐振频率fs=200kHz

步长：1e-8s，时间：0.01s

死区时间：0.2us

图4a仿真模型中，电压源、谐振元件参数、变压器参数及控制环路参数均在“File”中进行定义，如图5所示。

图5 “File”文本文件

仿真结果：

电流/电压探针仿真实时波形如图6所示。

图6 电压电流探针实时波形

图7 元器件电流电压探针

图8 元器件探针仿真波形

图9 输出电压波形

从图8可以看出，LLC变换器工作在下谐振区，即开关频率小于谐振频率。图9可以看出，输出电压约为403V，与目标输出420V相差17V，由此可知，电压前馈控制能实现输出的稳定，但无法在设置的输入范围内均满足输出要求，所以为了实现设定的输出要求，在控制环路中增加输出量的反馈，输出作为反馈量可以参考前述两个帖子。本帖模型中增加了死区时间，可以分析MOS管寄生电容对ZVS的影响，该模型与变换器实际工况更接近。