本節(jié)進(jìn)行逆變器電路仿真,前面章節(jié)詳細(xì)講述了升壓電路的仿真模型,并分享了模型,下面就到逆變環(huán)節(jié)仿真。
不得不說仿真很有用處,特別是在當(dāng)下各種條件不便的情況下,仿真驗證自己的想法十分重要。在做逆變器前級推挽電路仿真時,發(fā)現(xiàn)輸出電壓與輸入電壓的比值不等于變壓器變比,諧振回路的頻率不等于計算參數(shù)的頻率,隨著負(fù)載加重輸出電壓急劇下降。思前想后不明白原因,現(xiàn)在終于找到了原因,其實原因十分簡單,下面慢慢道來。
導(dǎo)致上述問題的原因其實非常簡單,歸結(jié)到最后就是一個錯誤造成了幾個連鎖反應(yīng),下面仔細(xì)談?wù)劇?/p>
蓄電池低壓通過變壓器升為高壓時,低壓側(cè)電流I_L與高壓側(cè)電流I_H之比等于變壓器變比n。逆變器設(shè)計功率1kW,效率95%,那么輸入的功率約為1.052kW,假設(shè)前級推挽電路和后級H橋的效率均為97.5%。直流母線電壓為380V,推挽電路輸出效率需達(dá)到1026W,那么輸出電流平均值為2.7A,折算至原邊輸入電流為21.6A。輸入電流平均值高達(dá)21.6A,那么功率MOS管的選型就十分有講究,在滿足電壓和電流的條件下應(yīng)選擇內(nèi)阻較小的MOS管,假設(shè)MOS管Rds(on)=0.33Ω,那么損耗的功率為154W,這顯然是不符合實際的,所以應(yīng)該考慮幾十mΩ的電阻,這樣功率管的損耗就會大大降低,假設(shè)Rds(on)=0.03Ω,此時損耗為14W,這個值符合實際情況。前次的仿真由于不注意把MOS管的電阻設(shè)置為0.56Ω,MOS管上的損耗261W(這就是錯誤的),導(dǎo)致輸出電壓與輸入電壓不等于變比,而且仿真的諧振波形嚴(yán)重畸變,效率也十分低。
起初以為是變壓器的問題,再次檢查仿真模型發(fā)現(xiàn)是Rds(on)值太大造成。把Rds(on)改為30mΩ,再次仿真,發(fā)現(xiàn)上述問題迎刃而解。
修改后仿真波形
圖1 推挽環(huán)節(jié)修改參數(shù)后仿真
H橋驅(qū)動分為高頻臂(30kHz),和低頻臂(50Hz),各MOS管的驅(qū)動時序如下圖所示。
H橋直接接在上節(jié)推挽電路后級。
蓄電池輸入為48V時,推挽電路輸出380V,調(diào)節(jié)后級H橋SPWM占空比實現(xiàn)交流50Hz,220V輸出,其輸出功率1kW。
下面看看仿真結(jié)果。
H橋交流輸出波形
輸出有效值
輸出功率計算
P_out2=221*4.6=1016W
推挽輸出波形
輸出波形平均值
輸出功率計算
P_out1=379*2.74=1038W
H橋效率=97.8%
輸入電流與諧振電流波形
輸入電流波形平均值
輸入功率計算
P_in=10.9*2*48=1046W
推挽電路效率=99%
總效率=97.1%
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