直流高壓電源主要應(yīng)用于高端精密分析儀器、高端醫(yī)療分析儀器、靜電應(yīng)用、激光雷達(dá)、核探測(cè)、慣性導(dǎo)航、雷達(dá)通信、電子對(duì)抗、高功率脈沖、等離子體推進(jìn)等行業(yè)領(lǐng)域。

LC串聯(lián)諧振拓?fù)?/strong>是直流高壓電源中最為常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。上一期內(nèi)容中我們對(duì) LC 串聯(lián)諧振變換器的工作原理進(jìn)行了分析，今天繼續(xù)為大家分享 LC 串聯(lián)諧振變換器的仿真建模及控制策略分析。

根據(jù)開關(guān)頻率fs與諧振頻率fr的關(guān)系，變換器有三種工作模式，而實(shí)際應(yīng)用時(shí)一般工作在DCM模式（0

都準(zhǔn)備好了嗎，一起跟小編來學(xué)習(xí)了！

一、電路設(shè)計(jì)01電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)

LC串聯(lián)諧振拓?fù)浒ǎ?/strong>原邊LC全橋串聯(lián)諧振電路、變壓器和副邊整流電路。

副邊電路常用的有全橋整流電路以及倍壓整流電路，這里以副邊整流采用全橋整流電路為例，電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖所示：

02電源技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)

?輸入電壓vin：100V(95~105)

?充電電壓vo：1000V

?充電時(shí)間t：1s

?負(fù)載電容cd：500μF

?最大工作頻率fsmax：10kHz

03器件參數(shù)設(shè)計(jì)

▍變壓器變比N設(shè)計(jì)

Vomax

Nmax= ——————

Vinmin

Vomin

Nmin= ——————

Vinmax

這里變壓器變比選取N=10

▍諧振頻率設(shè)計(jì)

電路工作在 DCM 模式下 0

▍諧振電感與諧振電容設(shè)計(jì)

根據(jù)上式可以解得Lr=1.1mH，Cr=6.9μF。

二、電路仿真01電路模型搭建

目前，電路仿真軟件很多，本次我們采用Matlab中的可視化電路仿真軟件包Simulink進(jìn)行電路模型搭建。

Simulink被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號(hào)處理的建模和仿真中。

接下來就讓我們一起進(jìn)行LC 串聯(lián)諧振變換器電路模型搭建。

▍啟動(dòng)Simulink

打開Matlab軟件，啟動(dòng)Simulink；

▍模塊器件選擇

點(diǎn)擊“模塊庫(kù)瀏覽器”圖標(biāo)進(jìn)行器件選擇。

以直流電壓源為例，搜索“Electrical Sources”，選擇“DCVoltagte Source”，拖拽至模型搭建界面；

▍參數(shù)設(shè)置

雙擊器件進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。

以直流電壓源為例，雙擊電壓源圖標(biāo)會(huì)彈出參數(shù)設(shè)置界面，填入輸入額定電壓值“100”V即可;

▍電路模型

重復(fù)上述步驟進(jìn)行器件選擇與參數(shù)設(shè)置后，按照電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)器件進(jìn)行連接,得到的LC串聯(lián)諧振變換器模型如圖：

02開環(huán)調(diào)試

電路模型搭建完成后，在輸入與輸出端添加傳感器模塊，并接入示波器模塊中進(jìn)行波形觀察；然后搭建PWM波形產(chǎn)生電路并輸入至開關(guān)器件端。

開環(huán)調(diào)試電路如圖所示：

此處PWM控制方式為調(diào)頻控制，通過改變開關(guān)頻率達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。

首先設(shè)置PWM開關(guān)頻率為 1kHz，占空比為40%，可以看到輸出電壓幅值在1200V左右；然后設(shè)置開關(guān)頻率為 5kHz，可以觀察到輸出電壓為350V左右。

如此，電路輸出電壓波形符合預(yù)期，且可通過改變開關(guān)頻率實(shí)現(xiàn)輸出電壓調(diào)節(jié)，符合電路控制規(guī)律。

03閉環(huán)調(diào)試

這里閉環(huán)采用PI控制方式，電路設(shè)計(jì)如圖：

點(diǎn)擊“運(yùn)行”按鈕進(jìn)行拓?fù)潆娐返拈]環(huán)調(diào)試，點(diǎn)擊波形采集窗口可以觀察到輸出電壓波形如圖。

這里設(shè)置的閉環(huán)輸出電壓為1000V，可以看到輸出電壓最終穩(wěn)定在1000V，符合變換器設(shè)計(jì)要求。

到這里，LC 串聯(lián)諧振變換器的電路設(shè)計(jì)與仿真已經(jīng)完成了，電源的輸出基本符合預(yù)期。

后續(xù)我們會(huì)繼續(xù)分享其他電源設(shè)計(jì)常用拓?fù)涞墓ぷ髟砼c仿真建模，敬請(qǐng)期待。