图7所示为实现移相过程的Saber模型,由"z_pulse"模块产生固定频率、占空比为50%的PWM信号,该信号与系统超前臂的驱动时序一致。图中"switchpwm1"模块相当于一个多路开关,其工作过程为:在超前臂脉冲由低变高时,接通输入端,采样反馈的偏移量,然后立刻脉冲模块由高变低接通有离散保持作用的延时模块"zdelay",最后通过减法模块"zsub"减去固定常数k (由"z_ dc"模块产生) ,经过延时模块所设定的保持时间t后,所减结果再减去常数k,相减后的结果传送到移相模块"shiftpwm1"。
图7 移相PWM调制模型。
"switchpwm1"和"shiftpwm1"两个模块都是通过Saber与Simulink协同工作的,它们通过调用S 2fuctiON来实现具体功能。将S函数样本文件中的sys =mdlOutputs( t, x, u)作简单修改即可。
3 仿真结果
系统输入直流电压为580 V,工作频率20 kHz,开关管并联电容c1~c4取47 nF,设定漏感lr = 10μH,比例参数Kp = 1,积分参数Ki = 0. 15,输出滤波电感lo1 = lo2 = 0. 5μH,滤波电容co = 82 mF,变压器匝数比n = 10.设定负载为2. 4 m欧,输出电压vo = 12 V,输出电流io = 5 000 A.
图8 开关管驱动波形图
图8所示为开关管的驱动波形图。q1和q3为超前臂开关管,互补导通180°(具有一定的死区时间) , q2和q4为滞后臂开关管,它们分别对q1和q3有一定的移相时间。
图9所示为变压器原边电压和电流波形,分析可得,该仿真系统的原边电压与电流波形与移相控制全桥ZVS2PWM变换器的工作原理是一致的。
图9 变压器原边电压与电流波形
图10所示为输出为12 V /5 000 A时,超前臂开关管q1和滞后臂开关管q2的导通和关断情况。
为便于分析,将驱动电压ugs1 和ugs2 放大30 倍。
图10 开关管q1、q2的导通和关断情况。