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SiC仿真攻略手册——使用仿真模型进行拓扑分析

2024-3-7 09:10| 发布者: 闪电| 查看: 6| 评论: 0

摘要: 过去,仿真的基础是行为和具有基本结构的模型,它们主要适用于简单集成电路技术中使用的器件。但是,当涉及到功率器件时,这些简单的模型通常无法预测与为优化器件所做的改变相关的现象。现在,通过引入物理和可扩展 ...


由于该拓扑是双向的,因此无不连续模式有利于补偿器设计。我们在外部输出电压控制环路中配置了一个PI补偿器。对于两个内部电流环路,我们还为直接和二次成分应用了PI补偿器。图40显示了反馈误差和归一化控制变量,无论有没有三次谐波,它们都是相同的。

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图38.无三次谐波注入的输入和输出波形


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图39.有三次谐波注入的输入和输出波形


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图40.控制变量和误差变量。控制和误差不受三次谐波的影响


我们将在此示例中使用欧洲电网平均电压值(230VAC,50Hz)。输出电压为950VDC,输出功率为52kW(图38和39)。


我们添加了一些寄生元件,其实际值取自升压电感和输出电容的元件数据手册。对于SiC MOSFET,每个位置都使用新一代22mΩ 1200V M3S TO247-4L(NTH4L022N120M3S)器件。如果并联使用多个器件,我们可以将其组合到一个子电路中,以便重复使用该原理图。这也提供了灵活性,如果我们希望针对不同的输出功率尝试并联1个、2个或更多个开关并找到优化配置,就可以更快速地更改开关配置。例如,附录中的原理图使用了三个并联器件。


此处的目的是研究碳化硅MOSFET的开关性能并提取系统损耗。我们将分别在无三次谐波注入和有三次谐波注入的情况下进行此分析。

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图41.无三次谐波注入的前馈和占空比

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图42.有三次谐波注入的前馈和占空比


为避免仿真器因损耗计算而过载,我们将在最后使用一个脚本执行这些计算,并将结果显示为文本和曲线。

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图43.在电网周期内无三次谐波注入的损耗

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图44.在电网周期内有三次谐波注入的损耗


分析图43和44,我们可以得出结论:使用三次谐波可改善每个正弦波半周期内高压侧和低压侧开关间损耗的平衡。在无三次谐波注入的情况下,每个半周期的两个峰值约为122W和185W,而有三次谐波注入时,峰值约为140W和165W。


运行该脚本得到一个电网周期内的平均结果,具体如下表7所示。


表7.一个电网周期内的平均损耗


如果我们考虑由于长时间仿真期间的数值精度导致的一些误差,可以说,无论是否有三次谐波注入,总损耗都是相同的。这一说法众所周知,利用物理和可扩展模型的仿真证实了这一点。

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