半桥串联谐振变换器(SRC):闭环分析1

上图为半桥串联谐振变换器的闭环仿真电路图,以下对各个技术进行粗浅的分析,还请各位多提意见,谢谢!

1. 谐振频率变化仿真

1.1 谐振频率50kHz

1.2 谐振频率75kHz

1.3 谐振频率100kHz

1.4 谐振频率125kHz

1.5 谐振频率150kHz

1.6 谐振频率175kHz

1.7 谐振频率200kHz

仿真参数汇总:

对以上谐振频率变化数据分析,可以得出以下几个结论:

1、 从75kHz到200kHz之间,随着谐振频率的增加,谐振电路的最大谐振电流也同步增加,有效值谐振电流近似稳定不变;

2、 谐振频率越高,谐振电容承受的峰峰值电压、有效值越小,其中50kHz的谐振电容峰峰值电压为1727.4V;

3、 从75kHz到200kHz之间,随着谐振频率的增加,输出整流二极管最大值电流同比小幅度增加,输出整流二极管有效值电流近似恒定不变;

4、 谐振频率的变化,输出效率在50kHz、100kHz分别为80.0598%、78.015%,其他谐振频率点的效率并不突出,也就是说谐振频率的变化对输出效率有直接的影响。以下再选取10kHz到50kHz谐振频率,以及200kHz到300kHz谐振频率进行仿真,验证谐振频率的分布情况;

以上为10kHz、20kHz、30kHz、40kHz、225kHz、250kHz、275kHz、300kHz谐振频率时的最大值输出电压和最小值输出电压,可以看出,已经不能维持200V的稳定输出了,也就是说在给定谐振电容值的情况下,串联谐振逆变器的谐振工作频率是有一个工作区间的,对于本次仿真,100kHz将是可选的谐振频率,对应的开关管工作频率为135kHz,而50kHz的谐振电容承受峰峰值电压太高,故舍弃。

2. VDC输入电压变化仿真

2.1 输入500V

2.2 输入600V

2.3 输入700V

2.4 输入800V

2.5 输入900V

仿真参数汇总:

上表为500V、600V、700V、800V、900V输入电压情况下的数据汇总,并对数据进行简要的分析:

1、 随着输入电压的升高,谐振电路的最大谐振电流也同比增加,有效值谐振电流近似恒定不变;

2、 随着输入电压的升高,谐振电容的峰峰值电压逐步较小,有效值电压逐步增加;

3、 随着输入电压的升高,输出整流二极管最大电流增加,有效值电流近似不变;

4、 输出效率在500V、700V分别为78.015%、69.2328%,相比其他输入电压较好;查看800V、900V输入电压时的输出效率,可以看出,输入电压越高效率反倒下降,两个数据样本说服力不足,以下多试验几个数据,看看输出效率情况:

从上表的输出效率可以看出,输入电压越高,输出效率越低;输入电压越低,输出效率越高。

同时,输入电压越低,谐振电容承受的峰峰值电压也就越高,因此需要在谐振电容的可靠性与输出效率之间进行折中。

3. 输出功率变化仿真

3.1 输出功率5kW

3.2 输出功率6kW

3.3 输出功率7kW

3.4 输出功率8kW

3.5 输出功率9kW

3.6 输出功率10kW

仿真参数汇总:

在其他参数不变的前提下,提高输出功率进行仿真,得到以上汇总参数:

1、 输出功率越大,谐振峰值电流、谐振有效值电流、谐振电容峰峰值电压、谐振电容有效值电压等等,都是同步增加的;

2、 值得关注的是,输出功率的增加在5kW至9kW之间,输出效率维持在72%-78%之间,在10kW为66.14%。

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