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连续导通模式下的推挽降压变换器

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这个例子展示了如何控制推挽式降压变换器的输出电压。流过电感的电流永远不会为零，因此DC-DC变换器工作在连续传导模式(CCM)。为了转换和维持标称输出电压，PI控制器子系统使用一个简单的积分控制。在启动过程中，参考电压上升到所需的输出电压。

转换器在CCM中仅当

  • $ K & # 62;K_{关键}$，

地点:

  • $K = 2 * L/(R * Tsw)$．

  • $K_{critical} = 1 - D$．

  • L美元为滤波器电感。

  • R美元是负载阻力。

  • T_ {sw}识别美元为每个MOSFET的开关周期。也就是说,$T_{sw} = 0.5/f_{sw}$,在那里f {sw} $ $为开关频率。

  • $ D $为每个MOSFET栅极的PWM输入占空比。也就是说,$D = T_{on}/T_{sw}$,在那里T_{}上识别美元为MOSFET的ON时间。

开放模式

open_system (“ee_push_pull_converter_ccm.slx”）;

指定设计参数

该系统需要产生并保持80v的输出电压，满载功率为1000w。输入电压400v，变压器匝数比2。满载包括恒载和循环载。“ee_push_pull_converter_ccm_data。m’脚本将设计参数定义为MATLAB®工作空间中的变量。

Input_Voltage = 400;%推拉变换器输入电压[V]输出电压= 80;%推挽变换器期望输出电压[V]输出功率= 1000;%满载功率输出[W]fsw_Hz = 40000;% MOSFET开关频率[Hz]Primary_winding = 200;初次绕组匝数%Secondary_winding = 100;次绕组匝数%TR = primary /secondary_winding;匝数比Kp = 0.01;PI控制器的比例增益Ki = 20;PI控制器的积分增益%del_I = 40;电感峰值纹波电流占满载电流的百分比del_V = 1;峰值输出电压纹波占输出电压的百分比Share_constload = 70;%恒定负载产生的负载电流的百分比Share_cyclicload = 100-share_constload;%循环负载拉动的负载电流百分比Cyclic_load_period = 1/20%循环负载周期Cyclic_load_pul_width = 50;%循环负载所绘制电流脉冲的脉冲宽度Ts = 1e-7;%求解器的采样时间

计算开环占空比

占空比取决于输入电压、匝数比和期望的输出电压。

Duty = Output_Voltage/(Input_Voltage/TR);

确定恒定负载电阻

I_fl_average =输出功率/输出电压;%满载时通过负载的平均电流R_const =输出电压/I_fl_average;

计算滤波器电感

根据变频器的输入输出规格选择电感值。电感值取决于变频器的输入和输出规格。对于这个例子，转换器需要在CCM中工作20-100%的满载功率。当下边界条件下，功率为满载功率的20%时，平均负载电流为满载平均电流的20%，I_fl_average。在下边界条件下，每个周期结束时，电感电流归零。电感纹波电流，del_I，此时是平均输出负载电流的两倍，即满载平均输出电流的40%。

L_min = (Input_Voltage / TR) * * (1-Duty) / (2 * fsw_Hz职责* del_I * I_fl_average *.．.0.01);

图电感与电感电流纹波

生成此图，以了解滤波器电感与电感纹波电流的关系(表示为满载电流的百分比)。对于本例，40%处的标记对应于1.2e-04 H的电感。

del_I_range = 20:0.1:50;满载电流百分比(20-50%)L_range = (Input_Voltage / TR) * * (1-Duty)。/ (2 * fsw_Hz * del_I_range *.．.I_fl_average * 0.01);图;持有在；情节(del_I_range L_range);持有在；L_del_I = (Input_Voltage / TR) * * (1-Duty) / (2 * fsw_Hz职责* del_I *.．.I_fl_average * 0.01);情节(del_I L_del_I,‘*’）;包含(电感电流纹波(满载电流的%)）;ylabel (“电感(H)”）;标题(电感Vs电感电流纹波）;

选择滤波器电容

C_min = (Input_Voltage / TR) * * (1-Duty) /(8 *义务(2 * fsw_Hz) ^ 2 * L_min *.．.Output_Voltage * del_V * 0.01);

绘制电容与电压纹波图

生成此图，以了解限制输出电压纹波的电容如何随设计参数而变化。在这个例子中，1%输出电压纹波的标记对应9.766e-06 F的电容。

del_V_range = 0.5:0.1:5;C_range =(输入电压/ tr -输出电压)*电压。/(8*(2*fsw_Hz)^2*L_min* . ..．.Output_Voltage * del_V_range * 0.01);图;持有在；情节(del_V_range C_range);持有在；C =(输入电压/ tr -输出电压)*负载/(8*(2*fsw_Hz)^2*L_min*.．.Output_Voltage * del_V * 0.01);情节(del_V C‘*’）;包含(“电压纹波(%)”）;ylabel (“电容(F)”）;标题(“电容Vs电压纹波”）;

运行模拟

sim卡(“ee_push_pull_converter_ccm.slx”）;

查看仿真结果

若要在仿真过程中或仿真结束后查看摘要结果，请从模型窗口打开电路作用域块，或在MATLAB命令提示符下输入:

open_system (“ee_push_pull_converter_ccm /范围/电路范围”）;

要查看模拟期间或之后的控制和错误数据，请从模型窗口打开PI控制器范围块，或输入:

open_system ('ee_push_pull_converter_ccm/Scopes/PI控制器Scope'）;

模拟完成后，要使用Simscape Results Explorer查看已记录的Simscape™数据，输入:

sscexplore (simlog_ee_push_pull_converter_ccm);％