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【48812】依据eHS的高频LLC改换器实时仿真事例?
时间: 2024-04-30 10:36:11
作者: fun88体育官网登录入口
越来越趋于高频化、集成化、模块化。进步换流器开关频率能有用减小无源器材的体积,进步功率密度,并取得愈加滑润改变的波形。较小的电压/
谐振改换器以谐振电路为根本的改换单元,运用谐振时电流或电压周期性的过零,从而使开关器材在零电压或零电流条件下注册或关断,即完成软开关效应,以到达下降开关损耗来进步功率的意图。谐振改换器与硬开关 PWM 改换器比较,具有开关频率高、功率高、关断损耗小、体积小、EMI 噪声小、开关应力小等许多长处。
谐振拓扑的品种许多,其间 LLC 谐振改换器具有原边开关管易完成全负载规模内的 ZVS,次级二极管易完成 ZCS,以及输入电压规模宽等长处,得到了当时业界广泛的注重。
本文将经过典型全桥LLC拓扑的剖析及仿真来介绍依据 eHS的高频LLC改换器(78kHz~196kHz)实时仿线 LLC谐振改换器简介
LLC谐振改换器是一种改进型的LC串联谐振改换器,经过在变压器初级绕组放置一个并联电感而得以完成(如图1所示)。选用并联电感能添加初级绕组的环流,有利于电路运转。因为这个概念不直观,在该拓扑初次提出时没有遭到满足的注重。然而在开关损耗比较通态损耗占主导比重的高输入电压运用中,却显着有利于功率的进步。在大多数实践规划中,该并联电感选用变压器的励磁电感。
一般情况下,LLC谐振改换器拓扑最重要的包括如图1所示的3级电路:高频开关换流桥,谐振
高频开关换流桥担任转化直流电压为高频方波电压Vsw。该电压往往经过占空比为50%的PWM替换驱动开关组S1,S4 和S2,S3 来完成。 在实践工程中,PWM会引进一个较小的死区时刻。
谐振网络滤除高次谐波电流。 在本质上,即便方波电压施加到谐振网络上,也只要正弦电流容许流过该谐振网络。 经过合理的规划参数,可使谐振电流滞后于施加到谐振网络上的电压(即被施加到半桥图腾柱上的方波电压Vsw的基波重量),容许开关零电压注册 。
整流器网络产生直流电压,选用整流器二极管和电容对交流电进行整流。 整流器网络能够规划成带有容性输出
的全波整流桥或对应的中心抽头装备。谐振网络的滤波效果能够运用基波近似原理(Fundamental harmonicapproximation),取得谐振
的电压增益,这需求假定方波电压的基波重量输入到谐振网络,并传输电能至输出端。 因为次级端整流电路可作为阻抗变压器,所以其等效负载电阻与实践负载电阻并不相同。谐振改换器增益=开关换流桥增益 * 谐振舱增益*变压器变比(Ns/Np)
当开关换流桥为全桥拓扑时增益为1,半桥拓扑时增益为0.5。谐振舱增益能够由下图FHA等效电路求出:
经过对谐振舱增益K,归一化频率Fx在不同品质因数Q和谐振电感因数m下描点可得LLC谐振改换器的典型增益曲线时的一组LLC谐振改换器典型增益曲线 LLC谐振改换器的典型增益曲线)
如上图所示,低品质要素曲线为轻载运转曲线,高品质因数曲线为高载运转曲线,且一切曲线均由一个单位增益并经过串联谐振频率基点(Fx=1)。要完成开关的零电压注册,需求使谐振网络的输入电流滞后于输入电压的基波,即要求LLC谐振改换器作业在上图的理性区。
因为LLC谐振改换器依据频率调试的特性,依据不同的输入电压和负载等级,可有如下几种作业形式:
开关频率等于串联谐振频率,fs=fr。开关频率大于串联谐振频率,fs>
fr。
此工况会在开关周期中产生2次。第一次为当谐振舱为正电压鼓励时,谐振电流在第一个半开关周期为正方向(图5)。第2次为当谐振舱为负电压鼓励时,谐振电流在第二个半开关周期为负方向(图6)。
在功率传递工况下,当励磁电感电压等效为正/负电压时,励磁电流为相应的充/放电状况。故谐振电流与励磁电流的改变经过变压器与整流网络传递到负载上。
每半个开关周期包括完好的功率传递工况,即半开关周期运转了完好的半谐振周期。且在半开关周期的完毕ILr=ILm, 整流电流为0。
每半个开关周期包括一个功率传递工况。当谐振半周期完毕时,ILr=ILm,进入惯性工况直到半周期完毕。
依据LLC谐振改换器的高频作业特性,如何将LLC谐振改换器精准的实时离线化建模仿真,已成为业界侧重注重的难题之一。OPAL-RT结合25年实时
研制布景和电力电子范畴的强壮实践经验,运用eHS(当时业界最强壮的,最简洁易用的依据FPGA的电力电子硬件解算器)供给了高精确的LLC谐振改换器实时仿真计划。该计划兼备高精确、高性能与低推迟等长处,可为电力电子
供给老练牢靠的依据FPGA的LLC谐振改换器仿真渠道。以下图依据SimulinkSimPowerSystem的LLC谐振改换器离线模型为例:
由上图仿真成果能看出,eHS对LLC谐振改换器的仿真成果在三种不同的运作形式下均与Simulink SPS离线有用完成了软开关效应ZVS,且两者成果高度匹配。经过与Simulink SPS离线仿真成果的比照,证明了eHS在处理高频LLC谐振改换器的实时仿真成果是精确且高效的。
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:在负载和输入改变较大时,频率改变仍很小,且全负载规模内切换可完成零电压转化(ZVS)。本文介绍了
,具有开关频率高、关断损耗小、功率高、重量轻、体积小、EMI噪声小、开关应力小等长处。而
:在负载和输入变 化较大时,频率改变仍很小,且全负载规模内切换可完成零电压转(ZVS)。本文介绍了
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