又到了周末,时间真快,各位朋友周末快乐。
本节分享SG3525PWM控制器调制的推挽谐振变换器建模,因为本模型是基于两级式光伏逆变器,所以推挽谐振变换器采用了开环运行。有兴趣的朋友可以尝试闭环建模。
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第二节第一部分已经分享了SG3525芯片建模,本节分享基于SG3525推挽谐振变换器仿真模型。基本参数如下:
DC输入:40~56V
DC输出:320~430V
输出功率:2000W
转换效率:95%
SG3525输出PWM仿真波形如图1所示。
图1 PWM仿真波形
图2 为推挽电路的功率级电路模型,为了使仿真更加接近实际情况,原边MOS管并联等效电容200pF(该电容值为MOS管输出电容与PCB上寄生电容,通常取几百pF。),输入并联20mF电容,该电容不影响仿真结果,加在这里目的是为了更加接近实际情况,避免设计时疏忽;变压器采用4绕组变压器(仿真时,开始选用3绕组变压器,仿真结果误差较大,错误为高压侧谐振电流频率与低压侧谐振频率不相同,导致仿真中MOS管D极始终出现较大的尖峰,后来换用变压器,设置合适的参数,问题基本解决,但由于变压器参数没有优化,所以仿真结果不是特别理想);高压侧采用谐振的最大优点就是消除原边MOS的电压尖峰(但是调试中比较麻烦,如果调试不好,很难达到理想效果,有可能适得其反);二极管整流,二极管上会消耗较多的功率,导致二极管发热严重,如果器件选型不合适,高压侧串联谐振,很有可能会降低效率,但消除前级尖峰,会使机器变得更可靠。所以实际设计中会综合各方面因数来考虑设计方案,不能一味的追求某项参数指标。功率电路模型如下:
图2 推挽谐振变换器功率模型
功率级仿真波形如下:
情况1:谐振频率等于开关频率,仿真时长0.1s,步长100ns。
稳态波形
图3 情况一
仿真中,MOS管关断过程中有一个凹槽,出现这种情况的原因,还请大家发表自己见解?
0~0.1s整个过程波形
图4 0.1s仿真波形
情况2:谐振频率大于开关频率,仿真时长0.1s,步长100ns。
稳态波形
图5 情况二
0~0.1s整个过程波形
图6 0.1s仿真波形
情况3:谐振频率小于开关频率,仿真时长0.1s,步长100ns。
稳态波形
图7 情况三
图7可以看出,该情况下,开关管已经无法实现软开关,所以MOS的D极出现了较大的电压尖峰,此时已经失去了谐振的优势。
0~0.1s整个过程波形
图8 0.1s仿真波形
仿真分析结论:
高频逆变器,若实现软开关,同时提高整机效率,需工作在固定频率,占空比最大模式,只保留必要的死区时间时,才能达到较好的效果。若实现有效值为220V的逆变,前级推挽电路工作在开环模式,后级H桥通过SPWM波调制,调节占空比,实现稳定电压输出。
本文仿真波形不是特别理想,欢迎各位朋友提出自己看法,是什么原因造成该种结果,应该如何改进?
本专题最终将根据情况分享仿真模型,如果感兴趣的朋友可以一起讨论交流。也欢迎朋友关注“变换器软开关拓扑与控制策略研究”,部分内容将保持同步。