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数字控制全桥软开关电源的Saber仿真分析
[发布时间]:2012年2月21日 [来源]:电子发烧友 [点击率]:11976
【导读】: 数字化是开关电源的发展趋势,它可以实现快速、灵活的控制设计,改善电路的瞬态响应性能,使之速度更快、精度更高,可靠性更强。因此,本文基于Saber仿真软件对采用数字控制的大功率移相控制全桥ZVS电源...

  

采用峰值电流模式控制的系统,当占空比大于0. 5时,会产生不稳定现象,采用斜坡补偿可以改善系统性能,增加系统稳定性。依据其他资料,在控制工程实践中,斜坡补偿电压的上升率一般设计为输出电感电流检测信号下降率折算值的70%~80%

式(1)中: k为采样序号; U ( k)为第K次采样时P I调节器输出的偏移量; Kp 为P I调节器的比例系数;T为采样周期; Ti 为PI调节器积分时间; E ( k)为第k次采样的偏差值。由式(1)可推出其离散P I增量式为:

  

式(2)中:U ( k - 1)为第k - 1次采样时PI调节器输出的偏移量; E ( k - 1)为第k - 1次采样的偏差值;Ki 为P I调节器的积分参数。

P I调节器模型见图5所示,其实现过程为:

AD电压采样环节由一个模数转换接口"a2z"实现,采样值为Z0 ( k ) , 电压基准Zref由给定信号模块"zdata"提供,两者的差值为误差项E ( k) ;利用放大模块"zamp"将偏差值E ( k)放大积分系数Ki 倍,可得积分修正量ΔI ( k) ;将偏差值E ( k)通过减法模块"zsub"减去由延迟模块"zdelay"所保持的第k - 1次的偏差值E ( k - 1) ,再用放大模块将上述差值放大比例参数Kp 倍,可得比例矫正值为ΔP ( k) ;最后由加法模块"zadd"将积分修正量ΔI ( k) ,比例修正量ΔP ( k) ,以及由延迟模块所保持的第k - 1 次结果U ( k - 1)相加可得第K次采样结果U ( k)。

 

                        图5 峰值电流型控制原理图

电流环控制采用P调节,其实现过程为:霍尔电流传感器采样之后,由模数转换接口将采样值转换为离散信号,经过一定倍数的放大之后,进行斜坡补偿。斜坡补偿环节由"z_pulse"模块依据前述补偿法则产生一定频率一定斜率的三角波实现。

经过斜坡补偿的电流信号与电压P I调节产生的结果相比较得到最终的误差调整值,最后由比较模块"zcmp"构成饱和环节,用于防止输出的移相值超出所能达到的移相范围。

2.3 移相全桥PWM 波形调制

Saber和Simulink之间可以实现协同仿真,这样可以发挥Simulink在软件算法方面的优势,通过自定义S函数产生移相PWM信号。以Saber为主机,调用Simulink,两者以固定时间步长交换数据。

图6所示为移相PWM脉冲实现原理图。其主要原理为:当所对应的前驱动波形跳变为高时,由数字P I控制器得出的移相值U ( k)在远小于周期的定时间减去一定常数k,当差值为零时产生一对与所对应前桥臂驱动等宽的脉冲波,图中所示t即为移相时间。

 

                        图6 移相原理。

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